[发明专利]无人机协助的计算迁移方法

说明书

本发明实施例提出了一种无人机协助的计算迁移方法，以统计到达任务为研究对象，在无人机协助边缘计算网络中实现计算任务的及时执行和系统整体能量消耗最低。综合考虑了计算任务迁移量约束、设备端的和云端计算能力约束和无人机航迹规划约束；由于目标函数的非凸性和变量之间的耦合性，构建李雅普诺夫函数作为系统模型并将系统平均能耗最小的优化问题分解成三个易于处理的子优化问题；结合交替方向乘子算法、内点罚函数法和CVX工具箱，联合求解。本发明实施例的无人机协助的计算迁移方法具有可行性，可获得较优的能耗节约或队列处理能力，能有效应用于未来未知且不可预测的网络场景中。

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，尤其涉及一种无人机协助的计算迁移方法。

背景技术

随着智能移动设备的普及和物联网的快速发展，众多具有计算强度的新的物联网应用应运而生，例如增强/虚拟现实、无人驾驶和自动导航等应用。这类新的应用具有更加丰富和复杂的信息处理需求，对设备计算能力和服务体验都提出了更高的要求。基于受限的计算能力和电池寿命，如果将这些具有计算强度的应用全部放在移动设备端执行，势必加快移动设备的能量消耗和寿命缩短，大量密集的计算任务的执行也会造成计算体验质量急速下降。

如图1所示，移动边缘计算作为一种十分有前景的解决方案，将云计算服务器部署在移动网络的基于基础设施的边缘端，使云计算服务器更加靠近智能移动设备。移动边缘计算的核心思想是将具有计算强度的任务从移动终端迁移到计算能力更强的无线接入网边缘侧，实现执行任务的多项选择，既可本地化处理也可边缘云端处理，从而大大地提高计算任务的体验质量和移动设备的生存寿命。然而，对于具有有限或者不具有可用基础设施的网络场景，例如受灾地区、紧急救援、军事演习或者乡村环境等，边缘计算仍然无能为力。

基于无人机协助的移动边缘计算由于具有可靠的视距传输和可控的移动管理的优势，被提出用于解决无基础设施支撑的网络场景中的计算迁移问题。已有研究表明无人机协助的移动边缘计算可通过迁移所有或者部分移动设备端的计算任务来实现系统的能耗最低、传输率最大及时延能耗折中等效果。在进行系统建模时，计算和通信资源分配及无人机的航迹规划常常被综合考虑进来。而在实际系统中，计算任务在一定时间内以随机的方式产生且在未来的时间段内不可被预测，例如多媒体流和文件备份等。此时，现有的确定型计算任务的一些方法便不能再应用于解决随机任务的迁移问题。因此，针对借助无人机协助的移动边缘计算网络场景中基于随机任务的计算迁移问题的建模还有待探索。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种无人机协助的计算迁移方法，旨在有效解决具有有限的可用基础设施或者不具有可用基础设施的网络场景中的系统平均能耗最小化问题，提出的联合设备端的计算任务迁移量和所述设备端的计算资源的优化分配策略、云端的计算资源的优化分配策略和无人机航迹规划的计算迁移方法具有较低的计算复杂度，且可有效应用于未来未知且不可预测的网络场景中。本发明实施例的具体技术方案如下：