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专利号: 2017100141554
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于无线电环境地图数据收集的任务分配方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)建立用户节点协作收集无线电环境数据的任务分配数学模型;

2)初始化网络参数,包括:待收集的无线电环境数据的总维数、移动群智感知网络中感兴趣的用户节点的个数、收集每维数据需要的最小数量的用户节点个数、任务分配要划分的子任务个数、随机产生的每个用户节点可感知的数据类型及维数及随机产生的各个节点对其可感知数据类型的报价;

3)根据可感知各维数据的用户节点的重合程度,基于K-means聚类方法将高维的无线电环境地图数据收集总任务划分为若干子任务;

4)根据子任务划分的结果和各用户节点可感知的数据类型,将用户节点对应划分到各个子任务的任务组中;

5)根据任务组划分结果和用户节点对收集各维数据的报价,利用LCBPA算法将各个子任务分配给各任务组中的用户节点。

2.根据权利要求1所述的用于无线电环境地图数据收集的任务分配方法,其特征在于,所述步骤1)建立用户节点协作收集无线电环境数据收集任务分配的数学模型的主要步骤如下:

11)任务分配问题描述:整个无线电环境REM数据收集任务的数据总维数为m,系统中报名的用户节点个数为N,划分子任务的个数为k;k个子任务的数据维数之和为m;N个用户节点协作至少能完成一个m维的总任务;收集每维数据所需的最小用户节点个数均为C;

12)描述系统需要收集的m维数据的集合A,有:

A={G1,...,Gi,...,Gm}   (1)其中,Gi表示第i维数据的数据向量,有:

其中,gij的值为1或0,为1时表示可收集第i维数据的用户中包含用户节点j,为0则不包含;

13)描述用户节点对可感知数据类型的的报价ui,有:其中,uij≥0,当uij>0时,uij的值表示用户节点i对第j维数据的报价,若用户节点i不能感知第j维数据,则uij为0;

14)描述系统划分的子任务集S,有:

S={s1,...,si,...sk}   (4)

其中,si表示第i个子任务,它包含m维数据中的一种或多种数据,任意两个子任务包含的数据类型不重叠,k个子任务的包含的数据维数之和为m;

15)描述用户节点可参与的子任务ti,有:

其中,tij的值为1或0,值为1表示用户节点i可以执行子任务j;

16)描述用户节点对各个子任务的报价vi,有:

其中,vij表示用户节点i对第j个子任务的报价,即对第j个子任务中包含的各维数据的报价和;

17)保证高维的REM数据收集任务的合理分配要满足以下约束条件:其中,tij的值为1或0,为1时表示用户节点i可执行子任务sj;的值为1或0,为1时表示sj被分配给用户节点i执行。

3.根据权利要求2所述的用于无线电环境地图数据收集的任务分配方法,其特征在于,所述步骤3)基于K-means聚类方法将高维的无线电环境地图数据收集总任务划分为若干子任务,包括以下步骤:

31)从数据集A中随机选取k维数据作为初始的聚类中心s1,s2,...,sk;

32)根据公式(9)计算其他每维数据与各个聚类中心之间的相似度,用欧几里得距离表示为:其中,dist(Gi,Gj)表示第i维数据和聚类中心j之间的欧式距离,j表示第j维数据,距离越近表示可感知这两维数据的共同用户节点越多即相似度越高,将每维数据划分到与其相似度最高的聚类中;

33)当任一聚类中的数据维数超过一维,将该类中的各维数据的数据向量的交集x1,x2,...,xk作为新的聚类中心;

34)聚类的收敛标准表示为:

其中,D表示各维数据与聚类中心的距离的方差,当方差达到最小时即不再变化时,划分子任务完成,否则返回步骤32)继续进行迭代;

35)输出子任务划分结果S。

4.根据权利要求2所述的用于无线电环境地图数据收集的任务分配方法,其特征在于,所述步骤4)根据子任务划分的结果和用户节点可感知的数据类型,将用户节点对应划分到各个子任务的任务组中,包括以下步骤:

41)当用户节点i可感知的数据维数包含某一子任务sj中的所有数据类型时,则tij=1,否则为0,其中,一个用户节点可以属于多个任务组;

42)如果tij=1,根据ui计算vi,vij为用户节点i对子任务sj中的所有数据类型的报价和,否则vij值为0;

43)输出

5.根据权利要求4所述的用于无线电环境地图数据收集的任务分配方法,其特征在于,所述步骤5)根据任务组划分结果和用户节点对收集各维数据的报价,利用LCBPA算法将各个子任务分配给各任务组中的用户节点,包括以下步骤:

51)对每个任务组中的节点个数进行计数,有:

其中,rj为可执行该子任务的用户节点的总个数;

52)将每个任务组中用户节点的个数与收集每维数据所需的最小用户节点个数均为C进行比较,如果rj≤C,则 否则进行下一步;

53)根据用户节点被分配子任务的个数,利用公式(12)计算调节系数λi:其中,λi为用户节点i的参与均衡性的调节系数,当用户节点i被分配的子任务个数超过一个时,调节系数的引入就可以降低该用户节点继续被分配子任务的概率,λi反比与用户节点已被分配的子任务个数;

54)根据每个任务组中用户节点的对该子任务的报价,利用公式(13)计算每个用户节点被分配各个子任务的概率:其中,pij为用户节点i被分配子任务sj的概率,α(0≤α≤1)为权衡因子,用来权衡感知总花费和节点参与的均衡性;

55)对每个任务组中的节点的被分配该子任务的概率进行降序排列,将该子任务分配给概率最大的前C个用户节点,这C个用户节点对应的 值设为1,未被分配该任务的节点其设为0;输出 完成任务分配。