泛在电力物联网中基于契约理论的群智感知激励机制研究

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泛在电力物联网是以电力系统为核心,结合智能终端传感器、通信网、人工智能和云平台技术构成的复杂多网流系统,是实现能源互联网的重要举措。群智感知因其强大的数据获取能力,能很好地解决大规模感知网络中部署维护成本高的关键难题,已经成为物联网领域研究热点之一。然而,群智感知网络中移动用户自私性和网络信息非对称性,使得移动用户在没有任何激励的前提下,不愿高效参与感知任务,从而降低感知数据的质量和群智感知的性能,势必会制约泛在电力物联网的发展。为此,本文致力于研究基于契约理论的群智感知激励机制以解决上述问题。全文主要贡献如下:1.针对群智感知网络信息非对称引起的道德风险问题,本文提出泛在电力物联网中单任务群智感知契约激励机制设计方法。首先,针对网络信息非对称特点,将契约理论引入群智感知网络中,建立考虑服务平台以及移动用户风险偏好的数学模型。其次,结合泛在电力物联网单任务群智感知的特点,在满足移动用户个人理性与激励相容约束条件基础上,实现服务平台效用最大化,以建立单任务群智感知契约优化问题。再次,考虑到上述契约优化问题特点,利用拉格朗日乘子法和Kuhn-Tucker条件,获得单任务群智感知最优契约设计。最后,实验结果表明,本文提出的单任务群智感知契约激励机制,能够有效规避道德风险问题,以激励移动用户高效参与感知任务。2.考虑到移动用户可能会参与多个群智感知任务,为避免单任务群智感知契约签订的巨大开销,本文将上述单任务群智感知契约激励机制扩展到多任务场景。在考虑多任务群智感知之间影响的前提下,通过引入误差协方差矩阵以及成本系数矩阵,建立该场景下服务平台和移动用户数学模型。结合移动用户的个人理性与激励相容约束条件,提出多任务群智感知契约优化问题及其优化设计方法,以确保服务平台效用最大化。在此基础上,讨论及分析技术独立、随机独立以及双重独立三种特殊场景的多任务群智感知最优契约设计方法。实验结果表明,本文提出的多任务群智感知契约激励机制,能够在减少服务平台效用损失前提下,有效激励移动用户高效参与多个群智感知任务。本文提出的基于契约理论群智感知激励机制,可为创新群智感知模式、提高数据信息采集质量、推动泛在电力物联网发展提供新思路。
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