本技術(shù)涉及移動(dòng)邊緣計(jì)算的，具體而言，涉及一種衛(wèi)星輔助下的多無(wú)人機(jī)智能任務(wù)協(xié)同方法及任務(wù)協(xié)同系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，將有超過(guò)千億的終端設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。為了解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式下時(shí)延高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析能力匱乏等弊端，移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。如在智能交通系統(tǒng)中，將邊緣計(jì)算集成到車載霧計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中，可以有效地解決傳統(tǒng)云計(jì)算框架的局限性。然而，在一些無(wú)法建設(shè)密集的地面基礎(chǔ)設(shè)施的偏遠(yuǎn)地區(qū)，提供實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是困難的。因此迫切需要一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以提供全球通信覆蓋和普及智能計(jì)算，以滿足所有物聯(lián)網(wǎng)終端用戶的各種服務(wù)需求。因無(wú)人機(jī)的靈活性，基于無(wú)人機(jī)的邊緣計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于多種計(jì)算場(chǎng)景中，用于減少任務(wù)的處理時(shí)延，滿足用戶的需求。

2、然而，隨著用戶請(qǐng)求的不斷增多，傳統(tǒng)的基于單無(wú)人機(jī)的計(jì)算架構(gòu)可能面臨著計(jì)算資源不足，網(wǎng)絡(luò)延遲等諸多的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例的目的在于提供一種衛(wèi)星輔助下的多無(wú)人機(jī)智能任務(wù)協(xié)同方法及任務(wù)協(xié)同系統(tǒng)，用以基于無(wú)人機(jī)邊緣計(jì)算架構(gòu)的多無(wú)人機(jī)任務(wù)協(xié)同方式合理分配計(jì)算資源和通信資源，提高了任務(wù)服務(wù)成功率。

2、第一方面，提供了一種衛(wèi)星輔助下的多無(wú)人機(jī)智能任務(wù)協(xié)同方法，應(yīng)用于任務(wù)協(xié)同系統(tǒng)中，所述任務(wù)協(xié)同系統(tǒng)包括衛(wèi)星控制中心和探測(cè)局部地面區(qū)域的多個(gè)無(wú)人機(jī)集群，各無(wú)人機(jī)集群均包括每一時(shí)隙從相應(yīng)局部地面區(qū)域采集任務(wù)數(shù)據(jù)的多個(gè)任務(wù)無(wú)人機(jī)，和與所述多個(gè)任務(wù)無(wú)人機(jī)通信連接的無(wú)人機(jī)簇首；不同無(wú)人機(jī)簇首間通信連接且均與所述衛(wèi)星控制中心連接，該方法可以包括：

3、針對(duì)任一時(shí)隙下的任一無(wú)人機(jī)集群，所述無(wú)人機(jī)集群中的無(wú)人機(jī)簇首接收到所述衛(wèi)星控制中心下發(fā)的探測(cè)控制信息后，根據(jù)相應(yīng)各任務(wù)無(wú)人機(jī)在所述時(shí)隙采集的任務(wù)數(shù)據(jù)，確定自身對(duì)環(huán)境的局部環(huán)境狀態(tài)；

4、所述無(wú)人機(jī)簇首利用自身配置的表演者網(wǎng)絡(luò)，對(duì)所述局部觀測(cè)狀態(tài)進(jìn)行處理，確定該無(wú)人機(jī)集群中各任務(wù)無(wú)人機(jī)對(duì)相應(yīng)局部地面區(qū)域的任務(wù)卸載決策；

5、所述無(wú)人機(jī)簇首根據(jù)所述各任務(wù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)卸載決策和所述局部環(huán)境狀態(tài)，確定所述各任務(wù)無(wú)人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)資源分配結(jié)果和相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)資源分配結(jié)果對(duì)應(yīng)的任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)；

6、所述衛(wèi)星控制中心將不同時(shí)隙接收的各無(wú)人機(jī)簇首發(fā)送的局部環(huán)境狀態(tài)、相應(yīng)任務(wù)卸載決策和相應(yīng)任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)；

7、所述衛(wèi)星控制中心采用所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)，對(duì)相應(yīng)無(wú)人機(jī)簇首配置的評(píng)論家網(wǎng)絡(luò)和演者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，并將訓(xùn)練后的表演者網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至所述各無(wú)人機(jī)簇首，以使所述各無(wú)人機(jī)簇首通過(guò)訓(xùn)練后的表演者網(wǎng)絡(luò)返回執(zhí)行步驟：針對(duì)任一時(shí)隙下的任一無(wú)人機(jī)集群，所述無(wú)人機(jī)集群中的無(wú)人機(jī)簇首根據(jù)相應(yīng)各任務(wù)無(wú)人機(jī)在所述時(shí)隙采集的任務(wù)數(shù)據(jù)，確定自身對(duì)環(huán)境的局部環(huán)境狀態(tài)。

8、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，所述多個(gè)無(wú)人機(jī)集群是根據(jù)每個(gè)無(wú)人機(jī)簇首的通信范圍確定的，每個(gè)無(wú)人機(jī)集群中的多個(gè)任務(wù)無(wú)人機(jī)用于聯(lián)合完成對(duì)一個(gè)局部地面區(qū)域進(jìn)行圖像采集。

9、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，所述任務(wù)數(shù)據(jù)包括該時(shí)隙的各任務(wù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)數(shù)據(jù)大小、各任務(wù)無(wú)人機(jī)處理一位數(shù)據(jù)所需要的cpu周期數(shù)和各任務(wù)無(wú)人機(jī)處理相應(yīng)任務(wù)的時(shí)延閾值；

10、所述局部環(huán)境狀態(tài)包括在無(wú)人機(jī)簇首通信區(qū)域下的各任務(wù)無(wú)人機(jī)與該無(wú)人機(jī)簇首的距離大小的集合、各任務(wù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)數(shù)據(jù)大小的集合、各任務(wù)無(wú)人機(jī)的每一位數(shù)據(jù)所需cpu資源的集合、各任務(wù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)時(shí)延閾值的集合、該時(shí)隙各任務(wù)無(wú)人機(jī)所具有的任務(wù)隊(duì)列的集合、該時(shí)隙無(wú)人機(jī)簇首所具有的當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列和當(dāng)前任務(wù)隊(duì)列已被完全處理的時(shí)隙與該時(shí)隙之間的差值。

11、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，所述任務(wù)卸載決策包括任務(wù)在任務(wù)無(wú)人機(jī)上執(zhí)行的第一決策、任務(wù)在無(wú)人機(jī)簇首上執(zhí)行的第二決策，以及將任務(wù)遷移到其他無(wú)人機(jī)簇首上執(zhí)行的第三決策。

12、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)資源包括通信資源和計(jì)算資源；

13、所述無(wú)人機(jī)簇首根據(jù)所述各任務(wù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)卸載決策和所述局部環(huán)境狀態(tài)，確定所述各任務(wù)無(wú)人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)資源分配結(jié)果和相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)資源分配結(jié)果對(duì)應(yīng)的任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)，包括：

14、根據(jù)所述各任務(wù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)卸載決策和所述局部環(huán)境狀態(tài)，依據(jù)頻分復(fù)用的方法對(duì)所述各任務(wù)無(wú)人機(jī)的通信資源進(jìn)行分配；

15、優(yōu)先對(duì)同一時(shí)隙中相應(yīng)任務(wù)無(wú)人機(jī)卸載上傳的任務(wù)先分配計(jì)算資源進(jìn)行執(zhí)行，之后依據(jù)遷移任務(wù)上傳的時(shí)間順序，對(duì)其他無(wú)人機(jī)簇首遷移來(lái)的任務(wù)再重新分配計(jì)算資源進(jìn)行執(zhí)行，并獲取所述無(wú)人機(jī)簇首自身的任務(wù)處理時(shí)延

16、基于所述任務(wù)處理時(shí)延確定網(wǎng)絡(luò)資源分配結(jié)果對(duì)應(yīng)的任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)。

17、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，若所述任務(wù)卸載決策為所述第一決策，則所述任務(wù)處理時(shí)延為各任務(wù)無(wú)人機(jī)處理任務(wù)的計(jì)算時(shí)延與等待計(jì)算資源的等待時(shí)延的和；

18、若所述任務(wù)卸載決策為所述第二決策，則所述任務(wù)處理時(shí)延為各任務(wù)無(wú)人機(jī)處理任務(wù)的計(jì)算時(shí)延等待計(jì)算資源的等待時(shí)延任務(wù)從任務(wù)無(wú)人機(jī)上傳至無(wú)人機(jī)簇首之間的時(shí)延和任務(wù)計(jì)算完成后無(wú)人機(jī)簇首之間的回傳時(shí)延的和；

19、若所述任務(wù)卸載決策為所述第三決策，則所述任務(wù)處理時(shí)延為各任務(wù)無(wú)人機(jī)處理任務(wù)的計(jì)算時(shí)延等待計(jì)算資源的等待時(shí)延任務(wù)從任務(wù)無(wú)人機(jī)上傳至無(wú)人機(jī)簇首之間的時(shí)延任務(wù)計(jì)算完成后無(wú)人機(jī)簇首之間的回傳時(shí)延和無(wú)人機(jī)簇首之間任務(wù)遷移產(chǎn)生的時(shí)延的和。

20、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，所述任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)表示為：

21、其中，r表示所述任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)，α、β代表兩項(xiàng)所占比重，介于0和1之間，代表t時(shí)隙所有到來(lái)任務(wù)的服務(wù)時(shí)延和的導(dǎo)數(shù)，代表t時(shí)隙的任務(wù)服務(wù)成功率，kt代表t時(shí)隙系統(tǒng)具有的所有的任務(wù)，ti為第i個(gè)任務(wù)無(wú)人機(jī)處理相應(yīng)任務(wù)的時(shí)延閾值。

22、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，若則否則

23、在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)中，所述衛(wèi)星控制中心采用所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)，對(duì)相應(yīng)無(wú)人機(jī)簇首配置的評(píng)論家網(wǎng)絡(luò)和表演者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，包括：

24、將不同時(shí)隙接收的各無(wú)人機(jī)簇首發(fā)送的局部環(huán)境狀態(tài)、相應(yīng)任務(wù)卸載決策作為評(píng)論家網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，并通過(guò)相應(yīng)任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)指導(dǎo)訓(xùn)練所述評(píng)論家網(wǎng)絡(luò)；

25、使用所述評(píng)論家網(wǎng)絡(luò)的輸出結(jié)果，對(duì)表演者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行指導(dǎo)訓(xùn)練。

26、第二方面，提供了一種任務(wù)協(xié)同系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括：衛(wèi)星控制中心和探測(cè)局部地面區(qū)域的多個(gè)無(wú)人機(jī)集群；

27、各無(wú)人機(jī)集群均包括每一時(shí)隙從相應(yīng)局部地面區(qū)域采集任務(wù)數(shù)據(jù)的多個(gè)任務(wù)無(wú)人機(jī)，和與所述多個(gè)任務(wù)無(wú)人機(jī)通信連接的無(wú)人機(jī)簇首；不同無(wú)人機(jī)簇首間通信連接且均與所述衛(wèi)星控制中心連接；

28、所述多個(gè)無(wú)人機(jī)集群中的每個(gè)無(wú)人機(jī)簇首和所述衛(wèi)星控制中心，分別用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)第一方面中任一所述的相應(yīng)方法。

29、本技術(shù)實(shí)施例提供的衛(wèi)星輔助下的多無(wú)人機(jī)智能任務(wù)協(xié)同方法針對(duì)任一時(shí)隙下的任一無(wú)人機(jī)集群，無(wú)人機(jī)集群中的無(wú)人機(jī)簇首接收到衛(wèi)星控制中心下發(fā)的探測(cè)控制信息后，根據(jù)相應(yīng)各任務(wù)無(wú)人機(jī)在所述時(shí)隙采集的任務(wù)數(shù)據(jù)，確定自身對(duì)環(huán)境的局部環(huán)境狀態(tài)；無(wú)人機(jī)簇首利用自身配置的表演者網(wǎng)絡(luò)，對(duì)所述局部觀測(cè)狀態(tài)進(jìn)行處理，確定該無(wú)人機(jī)集群中各任務(wù)無(wú)人機(jī)對(duì)相應(yīng)局部地面區(qū)域的任務(wù)卸載決策；無(wú)人機(jī)簇首根據(jù)各任務(wù)無(wú)人機(jī)的任務(wù)卸載決策和局部環(huán)境狀態(tài)，確定各任務(wù)無(wú)人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)資源分配結(jié)果和相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)資源分配結(jié)果對(duì)應(yīng)的任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)；衛(wèi)星控制中心將不同時(shí)隙接收的各無(wú)人機(jī)簇首發(fā)送的局部環(huán)境狀態(tài)、相應(yīng)任務(wù)卸載決策和相應(yīng)任務(wù)服務(wù)獎(jiǎng)勵(lì)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)；衛(wèi)星控制中心采用訓(xùn)練數(shù)據(jù)，對(duì)相應(yīng)無(wú)人機(jī)簇首配置的評(píng)論家網(wǎng)絡(luò)和表演者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，并將訓(xùn)練后的表演者網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至各無(wú)人機(jī)簇首，以使所述各無(wú)人機(jī)簇首通過(guò)訓(xùn)練后的表演者網(wǎng)絡(luò)返回執(zhí)行步驟：針對(duì)任一時(shí)隙下的任一無(wú)人機(jī)集群，無(wú)人機(jī)集群中的無(wú)人機(jī)簇首根據(jù)相應(yīng)各任務(wù)無(wú)人機(jī)在時(shí)隙采集的任務(wù)數(shù)據(jù)，確定自身對(duì)環(huán)境的局部環(huán)境狀態(tài)。該方法基于無(wú)人機(jī)邊緣計(jì)算架構(gòu)的多無(wú)人機(jī)任務(wù)協(xié)同方式合理分配計(jì)算資源和通信資源，提高了任務(wù)服務(wù)成功率。