无人机辅助边缘计算系统中时延和能耗联合优化研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaaa888000
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
边缘计算(Edge Computing,EC)是一种新的去中心化范式,为终端用户在网络边缘提供数据计算、存储和应用服务,可以有效地降低数据处理时延和减少带宽压力。但是,在应对一些特殊情况,比如山区、灾后和高峰时段的路况交通等特殊场景,一般部署于移动基站的边缘服务器往往表现欠佳。而近年来,随着无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)商用的增加,在通信领域的应用引起了越来越多学者的关注和研究。无人机可以携带通信和计算模块,利用其易部署、高机动性和高度的优势,与地面上的基础设施协作,扩展无线网络的服务覆盖范围并节省基站部署成本。由于处理器和电池等约束,终端设备的计算能力受到限制,所以如何有效的减少系统能耗成本的同时保证服务质量是无人机辅助边缘计算系统中的一个关键问题。本文针对无人机辅助移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)系统中的多用户系统成本优化问题和无人机辅助车辆边缘计算(Vehicular Edge Computing,VEC)系统中的多车辆任务卸载优化问题进行了研究,并分别提出了每个问题对应的求解优化算法。本文的主要工作总结如下:第一,针对无人机辅助MEC系统中的系统成本优化模型,本文考虑了由一架无人机协同多个边缘服务器共同为特定区域的多用户服务的场景,本文以系统时延和能耗的加权和作为系统成本,构建了一个以任务卸载、资源分配和无人机位置为优化变量的最小化系统成本的优化目标。本文将优化目标解耦为两个子问题,通过半正定松弛的方法获得卸载决策和资源分配方案,以及通过连续凸逼近近似的方法获得无人机的最优位置,然后给出了一种可以有效的节省系统资源的联合优化算法。最后进行仿真实验,通过和其他几种基准方案比较,验证本文提出的联合优化算法的可行性和有效性,并分析了各种系统参数对于系统成本的影响。第二,针对无人机辅助VEC系统中的多车辆任务卸载优化问题,本文考虑了单时隙内车辆之间的服务公平性,构建了最小化所有车辆用户中最大成本的优化目标。本文将原问题分解为两个子问题分别求解,然后通过迭代更新来联合优化各个子问题从而得到原优化问题的解。本文基于半正定松弛、二分法和连续凸优化的思想,设计了一种迭代联合优化算法求出原问题的可行次优解。最后利用MATLAB仿真工具验证联合优化算法的可行性和有效性。
其他文献
近红外脑成像(functional near infrared spectroscopy,f NIRS)是一种常用的脑成像技术,也是实现脑机接口(Brain-computer interface,BCI)的重要手段之一。BCI系统通过检测、分析、解码大脑活动,实现大脑与外部设备的双向通信。运动想象作为BCI中经典的实验范式,成为该研究领域的一个热门的研究方向。当前,基于f NIRS-BCI的运动想
学位
在移动互联时代,图像等多媒体数据是实现信息共享的非常有效的方式。由于彩色图像所携带的信息量越来越大,图像信息的安全与隐私保护也越来越重要,这对设计高效安全的图像传输算法提出了更高的要求。图像压缩加密是解决这两个问题的有效方式。近年来,基于混沌系统的图像加密算法被不断提出来,由低维混到高维再到分数阶混沌系统过渡,更多的初始状态值被作为加密系统的密钥,以此提高整体系统的密钥空间。但随之而来的是系统复杂
学位
随着时代的高速发展,人们对幼儿教育也越来越重视。构建游戏作为幼儿园教育的重要构成,对幼儿的学习、成长都有着不容忽视的作用。通过以STEAM教育理念为指导,以幼儿的兴趣需求、年龄特征为依据,在构建游戏中融入工程、艺术、数学等跨领域元素,充分满足幼儿的天性,激发幼儿学习兴趣,并进一步发展幼儿的社交能力、团队能力、实践能力、创造能力,从而达到实现幼儿全面发展的目的。本文立足于STEAM教育理念,就此理念
期刊
<正>阿尔茨海默症(Alzheimer′sdisease,AD)为一种致病机制尚不明确的神经退行性疾病,其中β-淀粉样蛋白的积累、磷酸tau蛋白的神经原纤维缠结的形成以及有害的神经炎症是AD进展的主要标志性特征[1-3]。全世界现约有5000万AD患者,预计到2050年将增加到1.52亿,AD治疗药物有着巨大的临床规模需求[4]。1991年威廉·弗雷二世提出了一种用于治疗大脑神经系统疾病的鼻腔药物
期刊
信标是自适应光学系统的核心,用于为其提供波前畸变信息参考。主动照明信标是一种常用的人造信标,其回光亮度与目标距离的四次方成反比,对于远距离目标,回光亮度将会非常弱,进而严重限制系统效能。如果以铷蒸气激光器作为主动照明光源,同时利用铷蒸气非线性效应对信标回光进行相位保持的光放大,相比于传统主动照明系统,探测效率可以获得数千倍提升,是一种全新的思路。基于此背景,本文对其中关键技术进行了探索性研究,系统
学位
随着智能化无人化技术的发展,智能化作战作为一种新的作战样式。目前国内外学者针对智能化无人作战问题从不同的角度进行了研究,并且取得了丰硕的成果。但是目前缺乏从任务调度的适变性角度考虑智能化武器装备对作战体系架构的影响。无人作战随着态势的变化需要进行动态任务规划,如何针对分布式智能化无人作战系统进行动态任务调度成为目前研究的热点和难点问题。针对这个问题,本文基于适变网络开展多无人机集群任务调度方法研究
学位
<正>“一带一路”倡议是中国深化改革开放,促进国际区域经济、文化发展的重大决策,人才的多寡和质量影响着“一带一路”倡议实施的效果。习近平同志强调,发展是第一要务,人才是第一资源,创新是第一动力。当前,在“一带一路”建设高质量发展的背景下,我们要充分发挥人才聚集的优势,高校作为人才培养的主阵地,是推进区域社会融入“一带一路”倡议的重要人力资源保障供给地,要敢于担当、主动作为、识时达变、勇于创新,打造
期刊
高功率微波作为一种新兴的学科引发了较大的关注,其中涉及到了等离子体技术、脉冲功率技术等。该学科的发展成为行业内关注的焦点,并逐步应用到了电子对抗等关键领域中。高功率微波器件的复杂度较高,其中的粒子与电磁场之间的相互作用由于非线性特征比较显著,在求解过程中难以直接采用解析方法。另外,由于此类器件的结构复杂,直接采用实物进行实验的成本较大,而随着计算机等技术的发展,基于计算机实现仿真模拟成为一种有效的
学位
大数据时代,每时每刻都在产生着海量具备随机不确定性的数据,研究这些时序变化的随机序列并获取数据背后的隐藏信息具有重要的应用价值。隐马尔可夫模型具备可以从观测序列提取隐藏状态信息的特性,成为对随机序列进行数据挖掘的重要方法。本文基于隐马尔可夫模型针对随机序列状态估计问题展开研究,从隐马尔可夫模型的理论出发,针对金融随机序列展开建模与分析,主要包括以下三个方面:第一,分析了隐马尔可夫模型对随机序列进行
学位
当今世界万物互联,人机交互的物联网终端设备数量不断增长,但是这些设备在给人类带来便利的同时,也存在很多安全隐患,由于其采用多种网络接入方式并且直接暴露在外界中,更容易受到黑客攻击,若非法用户成功攻破物联网终端设备,将使得该设备的合法用户面临隐私泄露风险。针对上述问题,本论文开展了在物联网终端设备上应用对抗攻击算法的研究并搭建了算法验证平台,该平台采用前后端分离的架构,由嵌入式人工智能开发套件(EA
学位