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专利号: 2021105449106
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于端边云协同的无人机智能巡检任务无缝迁移方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

S1,搭建基于端边云协同的无人机智能巡检系统架构:搭建面向无人机智能巡检的系统,该系统包含云数据中心、边缘服务器层和终端设备层三层分布式计算架构;

S2,构建异构资源协同信任图谱:根据系统异构资源之间协同信任度,构建资源间协同信任知识图谱;

S3,基于无人机移动位置,预测任务迁移时间、能耗:根据无人机实时移动位置,搜索附近可用资源,并预测计算任务迁移时间、能耗和成本;

S4,基于能耗感知和位置移动的任务无缝迁移:以任务迁移时间和无人机能耗为目标,获得最优计算任务迁移策略,完成无缝迁移。

2.根据权利要求1所述的基于端边云协同的无人机智能巡检任务无缝迁移方法,其特征在于,所述步骤S1中搭建基于端边云协同的无人机智能巡检系统架构具体包括:终端设备层为,由无人机机组组成的终端巡检模块,用于开启并控制无人机的自主巡检和协同作业,实时地将巡检图像和巡检数据,通过5G基站连接,传输给边缘服务模块;

边缘服务器层为,由智能巡检工作站组成的边缘服务模块,用于接受传输来的巡检数据,并对数据进行预处理和状态预评估,并及时地将结果反馈给云服务模块,同时周期性地将巡检数据存储到云服务模块;此外边缘服务模块根据终端无人机机组运行状态,分配或调整无人机机组巡检任务、协调无人机机组运检路径;

云数据中心为,由多台巡检中心服务器组成的云服务模块,用于接收到由运维人员发出的巡检请求,制定巡检任务后,将巡检任务传达或分配给边缘服务模块;此外,接收边缘服务器的结果,包括巡检数据预处理、状态预评估和数据存储,并根据结果进行数据分析和挖掘,得到故障识别、设备检测结果传输给运维人员。

3.根据权利要求1所述的基于端边云协同的无人机智能巡检任务无缝迁移方法,其特征在于,所述步骤S2中建立异构资源间协同信任知识图谱,包含以下步骤:E1,收集资源协同数据:根据历史记录数据,收集边缘服务器层和终端设备层之间资源协同相关数据,包括案例时间、协同任务、协同负载、协同成功率,五个主要指标;

E2,统计数据:根据收集的数据集,计算并得到资源间的协同信誉值;根据一个时间周期T内,资源间协同次数,计算其有效协同值,作为资源之间的协同信誉值TWij;

E3,构建协同信任知识图谱:根据资源间历史协同情况,利用有向图来构建资源信任知识图谱,节点代表资源节点Ri,节点间的矢线代表资源间的协同关系,箭头指向代表计算任务迁移方向,点权代表资源的个体信誉值,用TUi表示,边权代表协同信誉值,用TWij表示。

4.根据权利要求3所述的基于端边云协同的无人机智能巡检任务无缝迁移方法,其特征在于,所述步骤E2中协同信誉值TWij的计算方法为:‑δ(T‑tk)

引入时间衰退因子T(tk)=e ,其中tk表示时间周期T内进行协同的时间,δ是一个固定系数;TWij等于T周期内平均协同成功率,假设Nij表示T周期内资源Ri和Rj的协同次数,Sk表示第k次协同时的任务执行成功率,则:所述步骤E3中个体信誉值TUi的计算方法为:其中Mi为T内所有与资源Ri有过协同的资源个数。

5.根据权利要求1所述的基于端边云协同的无人机智能巡检任务无缝迁移方法,其特征在于,所述步骤S3中基于无人机移动位置,预测任务迁移时间、能耗和成本,包含以下步骤:

P1,巡检区域分割:对系统中资源进行区域分割,根据无人机巡检路径,按照一定周期,确定几个移动点,以移动点为中心数据点,将系统资源分割成多个区域;

P2,删选拟用资源:根据无人机实时移动的位置点所在区域,利用距离衰减模型来对可用边缘节点带宽进行建模,从中选取网络带宽较优的前n个资源作为拟用资源;

P3,确定可迁移资源:根据资源间协同信任知识图谱,删选出协同信任度满足给定阈值内的资源,作为可迁移资源;

P4,预测任务迁移时间、迁移能耗。

6.根据权利要求5所述的基于端边云协同的无人机智能巡检任务无缝迁移方法,其特征在于,所述步骤P4的具体方法为:计算任务迁移时间、迁移能耗,若无人机在两个位置点之间移动的过程中,在第一位置点时,正在执行巡检任务Task,其任务负载为w,并且正在资源Ri上进行计算,移动到第二位置点该任务还未完成,此时需要进行任务迁移;则迁移时间Tmigration=w/Vij,其中,Vij为任务从资源Ri迁移到资源Rj时资源之间数据传输速率,迁移能耗为Emigration=Eij*w/Vij,其中Eij为传递单位负载时所消耗的无人机终端能耗。

7.根据权利要求1所述的基于端边云协同的无人机智能巡检任务无缝迁移方法,其特征在于,所述步骤S4中基于能耗感知和位置移动的任务无缝迁移:以任务迁移时间和无人机能耗为优化目标,选择迁移时间最小、能耗最小的迁移策略,作为最优策略,并进行迁移。