能耗最小化的无人机辅助雾计算网络优化设计

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:try111
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
为支持物联网中兴起的各类时延敏感型应用,满足小型设备数据处理需求,需要增强数据处理能力,降低数据传输时间。雾计算技术,通过在网络边缘部署具有较强计算能力服务器的方式,为网络中的设备提供高效计算服务的同时能够满足低时延的要求。因此,受到了学术界和产业界的广泛关注。近年来,无人机因其具有体积小,成本低,易于部署等特点,在各行各业得到了广泛应用。在无线通信网络中,无人机可与地面建立良好的视距传输链路,提升数据传输的效率。在雾计算网络中,因无人机具有移动性强等优点,对无人机进行研究成为了十分有前途的方向。然而无人机受自身体积限制,飞行过程中载能有限。因此,如何在保证其完成任务的前提下进行无人机能耗优化设计,存在一定的挑战。综上,本文针对无人机辅助雾计算网络中的两种具有代表性的模型进行研究,具体创新工作如下:(1)针对无人机辅助雾计算网络中无人机作为移动的雾服务器场景进行研究。由于物联网中大量的传感器设备自身能量有限,因此,无人机在提供计算服务的同时也作为移动能量源为传感器设备供能。无人机首先向地面传感器广播射频能量,地面传感器使用收集到的能量进行本地计算或者将数据卸载到无人机进行计算。除完成计算任务外,传感器还将储存一定的能量来保证正常运行。为保证传感器完成任务的同时最小化无人机的能量消耗,建立了数学优化模型。由于所建立优化问题是个复杂的非凸问题,于是在凸优化理论的基础上,提出了基于连续凸近似的联合优化算法。为了使设计更加符合实际场景,考虑了无人机的速度变化约束,并分析符合实际电路特性的非线性能量收集模型对系统的影响。通过对比不同的优化方案,实验结果表明所提算法能够有效降低无人机的能耗,并且所提联合优化算法的优化效果最好。(2)针对无人机辅助雾计算网络中无人机作为移动数据节点的场景进行研究。无人机在飞行过程中可以将数据卸载到具有更强大计算能力的地面雾服务器进行计算。为了实现在完成无人机数据计算需求的前提下最小化无人机的能量消耗,建立了数学优化模型。由于所建问题非凸,设计了基于块交替迭代理论的联合无人机飞行轨迹与发射功率优化算法,在分块优化过程中,将子问题近似为凸问题,利用标准凸技术进行求解。并引入了更加实际的无人机飞行约束设计。通过仿真实验对所提算法的有效性进行验证,在不同的计算数据量下都能够得到有效的轨迹和发射功率规划,并且所采用的联合优化算法所得到的优化效果最佳。
其他文献
近年来,随着膜领域的发展,聚苯硫醚(PPS)微孔膜凭借其优异的耐高温耐腐蚀等优良特性在特殊环境下的膜分离领域广泛应用。但是由于它本身的缺陷(机械性能差、易氧化、熔点高、
具身认知理论强调身体经验在语言加工中的重要作用,认知过程离不开感知和动作系统的参与。近年来的系列二语加工研究表明,单词学习过程有助于建立单词和感觉运动经验之间的联系,这些经验可以在之后词汇加工时被再次激活。但已有研究大部分是通过真实词汇开展,由于已有学习经验、词频差异等因素影响,无法解释这种具身联系是长期积累的结果还是短时学习即可建立。而通过人造单词可以对上述因素进行严格控制,揭示二语学习和具身经
N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide,DMF)化学性质稳定,毒性强,且难以生物降解,对水环境和人类健康造成了严重威胁。因此,寻找一种经济、高效的DMF废水处理技术,成为一项亟待解决的问题。等离子体技术具有无选择性、处理速度快、处理效果好、无需投加化学药剂等特点,近年来受到国内外研究者的广泛关注。介质阻挡放电等离子体(Dielectric Barrier Discharg
基于全球化石能源短缺,环境污染严重的现状,利用电解水技术开发二次氢能源是实现开发新能源体系的有效途径。电解水包含阴极析氢(HER)和阳极析氧反应(OER),HER中最高效的电催化剂
近红外(NIR)光谱作为一种过程分析技术(PAT),已成功和广泛地用于科学研究和生产过程控制等领域,充分显示了 NIR分析技术的快速、无损和同时测定物质多种物化性质等优点,因此,
人体是一个复杂的生理系统,是一个跨越多尺度时空进行交互作用的复杂结构。运动神经系统通过生物电信号传递运动控制信息,该信号可以反映多层次的皮质-肌肉功能耦合的连接信息。当大脑中的运动中枢发出激活某块目标肌肉的指令,然后该指令以生物电信号的形式,通过神经中枢到达目标肌肉,引起目标肌肉的收缩运动,同时该目标肌肉就像一个传感器一样,采集外界环境中的信息,再处理成为各种电信号,通过神经中枢返回给大脑,大脑综
本论文将研究的重点放在近年来人们较为关注的超复合材料上。从性能上看,超复合材料通常是指具有负的折射率、负值介电常数、负泊松比和负值磁导率等多种特殊物理性能的复合
城市公共地下空间的开发利用成为了城市发展新的方向。城市公共地下空间由于其面积大、位置深、逃生救援难、隐蔽性强、负外部性大的特点,传统安全管理理论与方法难以发挥作用。近年来※市大力开展城镇化建设,规划建设了不少地下公共空间,包括地铁站、地下购物广场等,发挥巨大的社会效益的同时,也出现了事故频发的恶性现象,而安全管理的失策下显然是存在的。本文提出利用可视化的方式和手段,能够一定程度上提高※市地下空间安
在国际税法理论中,居住国基于居民税收管辖权对居民企业的经营所得征税,而来源地国基于来源地税收管辖权对非居民企业经营所得征税。随着经济全球化的深入,针对同一企业的双重征税的问题愈演愈烈,严重阻碍各国经济进一步交流与发展。由此,常设机构原则应运而生。长久以来的国际实践经验表明,常设机构原则能够有效解决企业跨国经营所得的双重征税问题,是目前国际税收框架下的基本原则。来源地国对其境内的非居民企业的经营所得
随着经济水平的提升,科学技术有了进一步的发展,但是也引发了一系列的问题,其中能源与环境是必须面对的两大难题。目前我国的能源结构不合理,过分依赖于化石燃料燃烧,并且能源利用技术落后,利用效率低。我国的不合理能源结构,造成大量污染气体的排放,使得环境问题日益严重。海水源热泵是一种清洁的可再生能源技术,具有显著的节能和环保效果。海水源热泵为我国沿海地区提出了一种新的能源的利用方式,对缓解我国紧张的能源利