[发明专利]基于无人机二元卸载边缘计算的系统吞吐量最大化方法

权利要求书

1.基于无人机二元卸载边缘计算的系统吞吐量最大化方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将无人机作为多个设备的边缘服务器，对每个设备采用二元计算任务卸载策略，设备为地面物联网设备；

S2、在每个设备的最大能量约束条件下，以最大化所有设备中计算吞吐量的最小值η为目标，联合优化无人机轨迹Q以及每个设备的卸载模式选择X、CPU频率F，构建原始问题模型；

S3、对原始问题模型进行求解，得到在每个时间周期T内的无人机路径。

2.根据权利要求1的基于无人机二元卸载边缘计算的系统吞吐量最大化方法，其特征在于，在步骤S2中，原始问题模型表示为：

||q[n+1]-q[n]||≤V_maxδ_t,n＝1,...,N-1, (6)

q[1]＝q[N], (7)

其中，每个时间周期T离散成N个长度为δ_t的时隙；x_k[n]∈{0,1}为K个设备中第k个设备s_k的卸载指示变量，式(2)表示若设备s_k在时隙n内将任务卸载到无人机，则x_k[n]＝1，否则x_k[n]＝0；R_k[n]表示时隙n从设备s_k到无人机的可达速率；表示时隙n中设备s_k本地计算的比特数，f_k[n]为设备s_k在n时刻的CPU频率，C_k为设备s_k计算1比特输入数据所需的CPU时钟数；式(3)表示每个时隙最多有一台设备将任务卸载给无人机；式(4)表示对于任意的设备，每个时隙的f_k[n]均不大于其最大CPU频率式(5)表示设备s_k的能耗不超过其最大能量约束表示设备s_k的通信相关能耗，P为设备s_k的发射功率，表示设备s_k的计算相关能耗，κ_k为设备s_k的任务计算的有效电容系数，取决于设备s_k处理器的芯片架构；式(6)表示无人机在每一时隙的飞行速度不大于其最大飞行速度V_max，t∈[0,T]表示无人机以固定高度H在空中飞行时随时间变化的水平坐标，无人机在时隙n及下一时隙n+1的水平坐标分别表示为q[n]、q[n+1]；式(7)表示无人机应在时间范围T结束时q[N]返回其初始位置q[1]；

3.根据权利要求2的基于无人机二元卸载边缘计算的系统吞吐量最大化方法，其特征在于，步骤S3具体包括步骤：

S31、基于惩罚逐次凸逼近方法对原始问题模型进行优化；

S32、基于差分凸函数优化框架对优化后的原始问题模型进行迭代求解。

4.根据权利要求2的基于无人机二元卸载边缘计算的系统吞吐量最大化方法，其特征在于，步骤S31具体包括步骤：

S311、引入一个惩罚项使得当X的值不是二元整数解时惩罚目标函数，由此将原始问题模型转化为问题：

式(1),(4)～(7)，

其中的λ＞＞1是惩罚因子；

S312、引入松弛变量将问题(P2)改写成：

式(4)～(7),(8)。