[发明专利]一种基于任务优先级的无人机协助边缘计算的资源分配方法

说明书

本发明属于无人机资源分配技术领域，具体涉及一种基于任务优先级的无人机协助边缘计算的资源分配方法；该方法包括：构建无人机协助边缘计算的物联网设备系统模型；根据无人机协助边缘计算的物联网设备系统模型构建通信模型、时延模型和能耗模型；采用层次分析法对物联网设备的计算任务进行优先级划分，得到不同计算任务的优先级权重；根据优先级权重、通信模型、时延模型和能耗模型构建最小开销优化问题；求解最小开销优化问题，得到计算任务的资源分配结果；物联网设备根据资源分配结果进行计算处理；本发明综合考虑能耗和时延，能够实现系统的合理资源调度，从而提高系统性能，实用性高。

技术领域

本发明属于无人机资源分配技术领域，具体涉及一种基于任务优先级的无人机协助边缘计算的资源分配方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。由于国内外无人机相关技术飞速发展，无人机系统种类繁多，这里主要指的是通信中继无人机。无人机可以代替人类在人类无法进入的区域或危险的区域执行探索任务。它们还可以作为空中基站，为基础设施有限的地区提供通信覆盖。事实上，由于其基础技术的成熟，以及无人机的3D空中机动性，应用无人机作为空中基站可以很大程度提高当前通信系统的效率。

边缘计算是一种分散式运算的架构，将应用程序、数据资料与服务的运算，由网络中心节点移往网络逻辑上的边缘节点来处理。边缘计算将原本完全由中心节点处理的大型服务加以分解，切割成更小与更容易管理的部分，分散到边缘节点去处理。边缘计算是在靠近数据源头的地方提供智能分析处理服务，减少时延，提升效率，提高安全隐私保护。

随着移动互联网的快速发展，智能移动物联网设备，如智能手机、智能手表的普及，低延迟耐受性、高能耗和计算密集型的新应用程序不断增加。由于移动物联网设备的物理尺寸受到限制，很难满足这些新应用的要求。计算密集型应用的不同工作负载与有限的计算资源之间的矛盾给用户体验带来了挑战。现有的边缘计算技术为解决时延和能耗提供了很有前途的解决方案。然而即使是现有的边缘计算技术，也无法处理可用基础设施有限时的无线网络场景，如灾害响应、紧急救援或军事机动环境。在这些情况下，一些地面基站可能会被自然灾害或军事攻击所破坏。无人机可以快速部署到基础设施不可用的区域协助边缘计算服务用户物联网设备。

综上所述，亟需一种无人机协助边缘计算的资源分配方法，从而实现系统的合理资源调度，提高系统性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种基于任务优先级的无人机协助边缘计算的资源分配方法，该方法包括：

S1：构建无人机协助边缘计算的物联网设备系统模型；

S2：根据无人机协助边缘计算的物联网设备系统模型构建通信模型、时延模型和能耗模型；

S3：采用层次分析法对物联网设备的计算任务进行优先级划分，得到不同计算任务的优先级权重；

S4：根据优先级权重、通信模型、时延模型和能耗模型构建最小开销优化问题；

S5：求解最小开销优化问题，得到计算任务的资源分配结果；物联网设备根据资源分配结果进行计算处理。

优选的，构建通信模型的过程包括：根据物联网设备与无人机之间的传输距离计算物联网设备与无人机之间的信道增益；根据无人机与边缘计算接入点之间的传输距离计算无人机与边缘计算接入点之间的信道增益；根据物联网设备与无人机之间的信道增益计算物联网设备与无人机之间的信息传输速率；根据无人机与边缘计算接入点之间的信道增益计算无人机与边缘计算接入点之间的信息传输速率。

进一步的，通信模型的表达式为：