[發明專利]一種基于粒子群的車聯網絡任務分配方法

在審

• 申請號: 202110650590.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113592219A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 于珊平;安建平;李睿德;王玉環;卜祥元
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06N3/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.一種基于粒子群的車聯網絡任務分配方法，依托的車聯邊緣計算網絡，包括基站、用戶車輛以及車輛霧節點；基站上包括中心控制器；每個用戶車輛包括車載通信模組；用戶車輛和車輛霧節點與基站中的中心控制器相連；中心控制器上注冊有所有用戶車輛和車輛霧節點的信息；且所有用戶車輛和車輛霧節點均通過蜂窩網絡注冊，并將該用戶車輛和車輛霧節點的實時位置信息匯報給中心控制器，其特征在于：所述任務分配方法，包括如下步驟：

步驟1、將按照基站分布，利用蜂窩hexagon聚合的方法將城市劃分為多個均勻等大區域；

步驟2、在步驟1劃分出的每個區域中，運維一個中心控制器來編排該區域內產生的所有車輛應用任務；

步驟3、每個用戶車輛利用車載通信模組廣播一個DSRC短信息；

步驟4、收到用戶車輛DSRC信息包的車輛霧節點發送一個數據包反饋給用戶車輛；

步驟5、用戶車輛收集到周圍所有車輛霧節點的數據包信息后，封裝成一個任務請求數據包，通過蜂窩網絡發送給中心控制器；

步驟6、中心控制器收集本區域所有用戶車輛產生的任務請求數據包后，執行基于粒子群算法的計算卸載策略，指派特定的車輛計算節點處理用戶車輛所產生的任務，并確定每個任務的服務質量；

步驟7、用戶車輛按照中心控制器選擇的服務質量，將任務產生的數據流傳輸至指派的車輛霧節點上；

步驟8、車輛霧節點實時處理所接收的用戶車輛任務產生的數據，并將計算結果通過DSRC反饋給用戶車輛；

步驟9、用戶車輛和車輛霧節點即將斷開連接時，如果用戶車輛產生的任務沒有被處理完，用戶車輛將重新執行步驟3，向中心控制器請求任務分配，卸載未執行完的任務；如果用戶車輛產生的任務被處理完，車輛霧節點將不再接收該用戶車輛后續產生的任務。

2.根據權利要求1所述的一種基于粒子群的車聯網絡任務分配方法，其特征在于：步驟4中，用戶車輛DSRC信息包中包括步驟3中多個用戶車輛廣播的DSRC短信息。

3.根據權利要求2所述的一種基于粒子群的車聯網絡任務分配方法，其特征在于：步驟4中，數據包包含車輛霧節點的ID、位置、速度以及負載。

4.根據權利要求3所述的一種基于粒子群的車聯網絡任務分配方法，其特征在于：步驟5中，任務請求數據包包含任務ID、任務類型、任務所屬用戶車輛、任務需求和臨近車輛霧節點。

5.根據權利要求4所述的一種基于粒子群的車聯網絡任務分配方法，其特征在于：所述步驟6中基于粒子群算法的計算卸載策略，具體為：

步驟6.1將所有的未分配任務抽象為一個粒子，一個粒子包含所有任務；

將每個任務定義為k，那么每個粒子包含2k個維度；

步驟6.2生成一個包含D個粒子的粒子群，每個粒子都是一個2k的向量，代表著一種可能的任務分配策略；每個粒子在2k的向量空間里尋找最優解：即加速所有任務中具有最長服務時延的任務處理速度，并最大化所有任務的服務質量；

步驟6.3、用一個變量X_p＝(x_p1，x_p2，x_p3，...，x_pD)來代表粒子p所經歷的空間位置，將這個粒子所經歷的最佳位置記錄為而整個粒子群所有粒子經歷的最佳位置記錄為G_best；用變量V_p＝(v_p1，v_p2，v_p3，...，v_pD)代表粒子p的速度，經過下述公式(1)和(2)的多次迭代，粒子群將會在整個向量空間中尋找到最優解：

X_pi＝X_pi+V_pi+1 (2)

其中，w是慣性權重常量，C₁和C₂分別是加速常量1和加速常量2，rand₁和rand₂是[0，1]之間的隨機參數；V_pi表示粒子p第i維的速度；X_pi表示粒子p第i維的空間位置。