[發明專利]基于李雅普諾夫優化的移動群智感知動態能量均衡方法

在審

• 申請號: 202210690725.2
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115203899A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 吳亞輝;常沙;馬武彬;周浩浩;戴超凡;鄧蘇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06N3/12;G06Q10/04;G06Q10/06
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

1.基于李雅普諾夫優化的移動群智感知動態能量均衡方法，其特征在于，包括以下步驟：

將能量均衡問題構建為時間離散模型；

利用李雅普諾夫優化算法確定動態負載均衡策略，將系統效用作為目標函數，利用參與者剩余能量方差衡量負載均衡程度；

基于線性規劃與遺傳算法對問題進行求解，得到針對在線任務的長期動態能量均衡，并將任務分配給感知參與者；

其中，所述時間離散模型為：

N個感知參與者注冊到感知平臺，參與并完成感知任務，存在M類感知任務，j表示不同的感知任務類型，j∈{1,…,M}，將時間劃分為離散的等長的時隙t，O_j(t)表示在時隙t到達感知平臺的類型j的感知任務數量，感知平臺在每個時隙將不同類型的任務分配給感知參與者；

若Q_j(t)滿足：

則Q_j(t)是平均速率穩定的，即所有進入感知平臺的感知任務均會被執行；當{Q_j(t)},j∈{1,…,M}均滿足上式時，則移動群智感知系統是穩的。

2.根據權利要求1所述的基于李雅普諾夫優化的移動群智感知動態能量均衡方法，其特征在于，在所述時間離散模型中，在每個時隙，感知平臺將不同類型的任務分配給感知參與者，即分配決策，x(t)表示在時隙t的任務分配情況，x_ij(t)表示在時隙t是否將任務j分配給感知參與者i，i∈{1,…,N}，即感知參與者i是否執行任務j，當x_ij(t)＝1時，感知參與者i執行任務j；當x_ij(t)＝0時，感知參與者i不執行任務j；每個時隙內，同一感知參與者能夠同時執行多種類型的單位數量的任務；任務分配后，任務j在時隙t能夠被執行的數量表示為r_j(t)：

r_j(t)＝∑_i∈Nx_ij(t) (2)

其中0≤r_j(t)≤N；

Q(t)＝(Q₁(t),Q₁(t),…,Q_M(t))表示在時隙t感知平臺內不同類型的感知請求隊列積壓向量，其動態變化情況服從下式：

Q_j(t+1)＝max[Q_j(t)-r_j(t),0]+o_j(t) (3)

其中，o_j(t)表示在時隙t經過感知平臺選擇決策后進入感知平臺的類型j的感知任務數量，0≤o_j(t)≤O_j(t)。

3.根據權利要求2所述的基于李雅普諾夫優化的移動群智感知動態能量均衡方法，其特征在于，感知參與者在執行感知任務過程中，傳感數據采集、本地數據處理和數據傳輸均會導致設備能量消耗，且不同參與者執行相同類型感知任務導致的能量消耗存在差異；為了反映不同感知參與者的剩余能量差異，利用剩余能量方差對其進行度量，V_c(t)表示在時隙t所有參與者執行完任務后剩余能量的方差，即：

其中，表示所有參與者的剩余能量均值,

表示在時隙t參與者i執行完被分配任務后的剩余能量，其隨時間變化情況服從下式：

其中，c_ij表示參與者i執行單位數量任務j時的能量消耗。

4.根據權利要求3所述的基于李雅普諾夫優化的移動群智感知動態能量均衡方法，其特征在于，為了確保參與者之間的負載均衡，對剩余能量方差進行了限制：

其中，V_max為移動群智感知系統規定的最大方差值。

5.根據權利要求4所述的基于李雅普諾夫優化的移動群智感知動態能量均衡方法，其特征在于，U(t)表示時隙t感知平臺的效益，其大小取決于進入平臺的感知任務數量，

其中β表示感知平臺執行單位數量任務所能獲得的效益，為正常數。