面向三层结构的群智感知任务分配方法与流程

技术特征：

1.一种面向三层结构的群智感知任务分配方法，其特征在于是由下述步骤组成：

(1)收集感知任务

感知任务γ是由n个子任务组成：

γ＝{τ1,τ2,...,τn}

其中，n为有限的正整数，每个子任务τi对应一个区域li和权重wi，wi∈(0,1)，li∈l，i∈{1,...,n}；

l＝{1,2,...,l}

l为有限的区域集合，l为一个有限的正整数；

w1+w2+...+wn＝1.0

感知任务γ具有一个总预算b和一个分布参数θ，总预算b和分布参数θ为有限的正实数；

(2)为每个子任务分配子预算

云平台为感知任务γ的每个子任务τi∈γ分配子预算bi如下：

bi＝wi×b

(3)发送子任务和子预算到边缘节点

每个区域li内存在一个边缘节点ei，该边缘节点ei负责管理本区域内的子任务τi和在本区域的移动用户，云平台将各个子任务τi以及子任务τi所分配的子预算bi发送给子任务τi对应区域li的边缘节点ei；

(4)为每个子任务分配移动用户

各边缘节点ei为子任务τi分配移动用户，步骤如下；

1)边缘节点ei确定其所在区域内的用户集合ui：

其中，ki是边缘节点ei所在区域的移动用户数目；

2)边缘节点ei确定所有移动用户执行子任务τi的代价cij，其中，代价cij为正实数；

3)边缘节点ei按照代价cij从小到大对移动用户进行排序；

4)在不超过子任务τi的子预算bi的前提下，边缘节点ei依次选择移动用户并加入被选用户集合ui’，即满足：

其中，xij表示是否选择移动用户加入ui’的变量，xij＝1表示将移动用户加入ui’，xij＝0表示不将移动用户uji加入ui’；

5)边缘节点ei将子任务τi的被选用户数与任务权重之比ri和子任务τi的剩余预算ri发送给云平台，

ri＝bi-ci

其中，mi是被选用户集合ui’中的用户个数，wi是子任务τi的权重，ci是被选用户集合ui’的总代价，

(5)调整各子任务分配的移动用户

云平台对各子任务分配的用户进行调整，包括以下步骤：

1)云平台选择需要增加用户的子任务τp，τp是r最小的子任务，r是被选用户数与任务权重之比；云平台将总剩余预算r发送给该子任务τp对应区域lp的边缘节点ep，p∈{1,...,n}，总剩余预算r按下式确定：

2)边缘节点ep判断是否存在移动用户且满足

cpj≤r

其中，up表示边缘节点ep所在区域内的移动用户集合，up’表示边缘节点ep已选择的移动用户集合，cpj是移动用户执行子任务τp的代价；若存在，则边缘节点ep选择代价最小的移动用户加入集合up’；若不存在，则将总剩余预算r发送给云平台，转至步骤5)；

3)边缘节点ep将总剩余预算更新为r-cpj’，并确定子任务τp的被选用户数与任务权重之比rp：

其中，mp是up’中的用户个数，wp是子任务τp的权重，cpj’是移动用户执行对应子任务τp的代价；边缘节点ep将更新后的总剩余预算和rp发送给云平台；

4)云平台选择需要增加用户的子任务τp；云平台将总剩余预算r发送给该子任务τp对应区域lp的边缘节点ep，转至步骤2)；

5)云平台确定所有子任务的r的期望值e：

并确定对应的方差σ²：

若σ²<θ或δσ≤0，则该任务分配结束，其中，δσ表示σ更新前减去更新后的差值；否则，云平台选择需要减少用户的子任务τq，τq是r最大的子任务，r是被选用户数与任务权重之比；云平台将总剩余预算r发送给该子任务对应区域lq的边缘节点eq，q∈{1,...,n}；

6)边缘节点eq选择一个代价最大的移动用户移至uq-uq’，其中uq表示边缘节点eq所在区域内的移动用户集合，uq’表示边缘节点eq已选择的移动用户集合，边缘节点eq将总剩余预算更新为r+cqj，并确定子任务τq的被选用户数与任务权重之比rq：

其中，cqj是移动用户执行子任务τq的代价，mq是uq’中的用户个数，wq是子任务τq的权重，边缘节点eq将更新后的剩余预算和rq发送给云平台，转至步骤4)。

2.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法，其特征在于：在收集感知任务步骤(1)中，所述的感知任务γ中的各个子任务τi∈γ的权重wi通过如下公式得到：

式中，ki为子任务τi对应区域li中的移动用户数目，ks为子任务τs对应区域ls中的移动用户数目，ls∈l。

3.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法，其特征在于：在调整各子任务分配的移动用户步骤(5)中，所述的需要增加用户的子任务τp为：r最小的子任务数目多于1个，需要增加用户的子任务τp是r最小的子任务中权重最大的子任务。

4.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法，其特征在于：在调整各子任务分配的移动用户步骤(5)的步骤5)中，所述的需要减少用户的子任务τq为：r最大的子任务数目多于1个，需要减少用户的子任务τq是r最大的子任务中权重最小的子任务。

5.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法，其特征在于：在收集感知任务步骤(1)中，所述的分布参数θ为2.0以下的正实数。

6.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法，其特征在于：在收集感知任务步骤(1)中，所述的分布参数θ为0.1。