基于任务预测的多无人机辅助边缘计算卸载

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bbswile
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
由于物联网迅猛发展以及大规模智能终端接入,静态边缘节点无法高效解决资源不足的设备与密集型任务之间的冲突问题。无人机充当移动基站可在通信设施不足地区或地震等自然灾害情况下快速通信和处理设备任务。然而,基于无人机基站的卸载研究大多忽略历史数据的重要价值和终端设备产生任务的规律性。此外,现有研究很少考虑大规模任务卸载,未考虑随着终端设备产生任务的改变会导致所需无人机数量的改变。本文创建多无人机集群辅助移动边缘计算(MEC),为大规模终端设备提供快速高效的服务。考虑到终端设备和无人机能量有限以及敏感任务的时延约束,本文提出了一种联合任务预测(Task Prediction)和差分进化(Differential Evolution)优化框架,称为Tp De Ras方案。以真实交通监控场景为例,分别在二进制卸载模式(Tp De Ras-1)和部分卸载模式(Tp De Ras-2)下对无人机部署和资源分配进行优化以降低该系统的总成本。为得到设备未来任务序列集,本文首先提出基于分布式多层长短期记忆神经网络的任务预测算法,根据设备生成任务规律来实现对不同终端设备的任务预测。其次,基于预测任务集,最小化系统总成本问题被分为无人机部署子问题和资源分配子问题进行联合优化。本文采用自适应差分进化算法对无人机数量和位置进行实时优化,从而优化无人机部署方案。进化过程中以完成任务百分率为约束条件使用自适应调整算法优化无人机数量和利用差分进化算法优化无人机群位置。同时,基于预测任务集和无人机部署方案,本文灵活采用Tp De Ras-1框架或Tp De Ras-2框架优化无人机资源分配,以获得最满意的计算卸载方案。实验结果证明本文所提出的Tp De Ras方法对比其他卸载算法在性能上有极大的提升。Tp De Ras方案可适用于动态改变的实际场景。当任务数据量低时,Tp De Ras-1方案效率更高;当任务数据量高时,Tp De Ras-2方案处理任务总成本更低。
其他文献
随着数字化、智能化、交通电气化的持续发展,迫切地需要开发各种绿色、稳定和高效的电化学储能体系。超级电容器作为一种先进的能源存储与转换器件备受科研工作者的青睐,而对其电极材料的研发和优化是提升储能性能的关键。近年来,硫化镍因其较高的理论比电容、丰富的电化学反应位点、可调节的成分和低电负性等特点成为一种极具潜力的电极材料。然而,硫化镍的导电率低,制备过程中易团聚且电化学过程中易发生体积膨胀,导致了其不
学位
锂离子电池(LIBs)由于性能稳定、技术成熟等优点在传统电子产品和电动汽车等领域得到广泛应用,然而,锂元素在地壳含量低(0.0065 wt%)且全球分布不均匀,限制了LIBs的可持续发展。钠离子电池(SIBs)凭借钠资源丰富(2.36 wt%)、电极电位与锂相近(分别为-2.71 V和-3.04 V)和成本低等优点,被认为是LIBs的替代品之一。然而,Na+(1.02?)的半径大于Li+(0.76
学位
随着诸如智能手机、智能手环等移动智能终端的普及,稀疏移动群体感知(SMCS)成为了一项新兴的数据收集范式。在SMCS中,移动用户在报告感知数据的同时还需上传对应的位置信息与当前时间。因此,保证移动用户的位置隐私安全是SMCS需要考虑的重要方面。在此背景下,本文设计实现了两种SMCS下的位置隐私保护机制。首先,现有的SMCS位置隐私保护机制只考虑了单一位置的隐私安全,这并不能完全覆盖移动用户在现实生
学位
近些年来,基于深度学习的推荐算法模型越来越多,在这些模型中,对用户兴趣的建模是一项很重要的工作。而越来越多的研究者发现,用户兴趣往往是具有多样性的,因此如何正确定义并划分用户的多个兴趣就显得尤为重要。而在之前已有的许多考虑了用户多兴趣的推荐算法中,兴趣的定义与划分大多是停留在物品层面的,用户的每个兴趣对应一类物品。这样的设计并没有深入到物品特性层去定义用户兴趣,是与现实不相符的,这样训练得到的用户
学位
基于欠定线性观测方程求解未知信号的问题,是自动控制、通信、人工智能等诸多领域的重要科学问题之一,近年来也在MIMO雷达信号处理、复杂医学图像处理等领域频繁出现。在以往工作中,研究者主要集中针对一维向量信号进行了广泛研究但目前很多领域如多普勒信号的时频处理和阵列信号处理问题中,越来越多涉及到矩阵信号以及张量信号的重构问题,对此无论在理论还是算法方面都有很多新问题有待研究。本文针对实际应用中一类具有所
学位
随着移动设备和智能设备数量的增加,应用的计算复杂度也越来越高。移动边缘计算是当前互联网新兴的计算范式,它部署于互联网边缘,能够更加高效的为用户服务。本文将针对当前移动边缘计算中的计算卸载与边缘缓存两个方面展开研讨。对于计算卸载,由于现在的计算密集型任务一般由多个子任务构成,并且子任务之间具有依赖关系。为了解决有计算依赖性的多个子任务之间的计算卸载问题,本文提出了一种基于深度强化学习的任务映射算法。
学位
共价有机骨架(Covalent organic framework,COF)材料是一种新型的晶态有机多孔材料,因其具有较高的孔隙率,高度有序且可设计的结构,易功能化等特点,在重金属吸附领域有很好的应用前景。本文面向不同的重金属离子,将一种聚芳醚型COF材料(JUC-505)作为基体材料,通过接枝修饰特异性的功能基团,得到不同的重金属吸附剂。这是基于JUC-505的以下特征:首先,AA堆积的二维层状
学位
共价有机骨架(Covalent organic framework,COFs)是一类由小分子有机单体通过共价键连接而成的晶态多孔材料。由于其具有规则的骨架、大的比表面积、开放的多孔结构、丰富的官能团、良好的吸附性能、多样的设计合成方案等特点,COFs被认为是可用于固相微萃取(Solid-phase microextraction,SPME)纤维涂层的高效材料。一方面,通过设计不同几何形状的有机单体
学位
当前人工智能的安全受到普遍的关注,多种防治措施在积极开展。联邦学习主要从技术层面入手,着重探究其中的隐私性与安全性。一方面,联邦学习方案大多都采用同一密钥的加密算法,无法抵御恶意服务器和参与者的合谋攻击。同时,针对模型梯度的攻击也会导致私有数据泄露。另一方面,参与者之间存在资源和数据异构,导致其对模型性能贡献程度不同,合理评估参与者性能并确定选择方法也是一个值得关注的问题。本文提出了一种联邦学习场
学位
随着位置感知技术的发展,轨迹数据越来越容易被收集并应用到城市交通、移动医疗等方面。但当轨迹数据与疾病、年龄等属性一起收集时,往往包含大量的用户敏感信息,如果未对这些数据进行有效的隐私处理而直接发布,攻击者很容易发动背景知识攻击,导致用户隐私泄露。差分隐私作为一种无关背景知识的强隐私保护模型在数据发布的隐私保护中被广泛应用。如何在保护轨迹数据隐私的同时,提高数据可用性是目前研究的热点之一。差分隐私目
学位