1.基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,包括以下步骤:将能量均衡问题构建为时间离散模型;利用李雅普诺夫优化算法确定动态负载均衡策略,将系统效用作为目标函数,利用参与者剩余能量方差衡量负载均衡程度;基于线性规划与遗传算法对问题进行求解,得到针对在线任务的长期动态能量均衡,并将任务分配给感知参与者;其中,所述时间离散模型为:N个感知参与者注册到感知平台,参与并完成感知任务,存在M类感知任务,j表示不同的感知任务类型,j∈{1,…,M},将时间划分为离散的等长的时隙t,O j (t)表示在时隙t到达感知平台的类型j的感知任务数量,感知平台在每个时隙将不同类型的任务分配给感知参与者;若Q j (t)满足:则Q j (t)是平均速率稳定的,即所有进入感知平台的感知任务均会被执行;当{Q j (t)},j∈{1,…,M}均满足上式时,则移动群智感知系统是稳的;感知参与者在执行感知任务过程中,传感数据采集、本地数据处理和数据传输均会导致设备能量消耗,且不同参与者执行相同类型感知任务导致的能量消耗存在差异;为了反映不同感知参与者的剩余能量差异,利用剩余能量方差对其进行度量,V c (t)表示在时隙t所有参与者执行完任务后剩余能量 的方差,即:其中, 表示所有参与者的剩余能量均值, 表示在时隙t参与者i执行完被分配任务后的剩余能量,其随时间变化情况服从下式:其中,c ij 表示参与者i执行单位数量任务j时的能量消耗。
2.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,在所述时间离散模型中,在每个时隙,感知平台将不同类型的任务分配给感知参与者,即分配决策,x(t)表示在时隙t的任务分配情况,x ij (t)表示在时隙t是否将任务j分配给感知参与者i,i∈{1,…,N},即感知参与者i是否执行任务j,当x ij (t)=1时,感知参与者i执行任务j;当x ij (t)=0时,感知参与者i不执行任务j;每个时隙内,同一感知参与者能够同时执行多种类型的单位数量的任务;任务分配后,任务j在时隙t能够被执行的数量表示为r j (t):r j (t)=Σ i∈N x ij (t) (2)其中0≤r j (t)≤N;Q(t)=(Q 1 (t),Q 1 (t),…,Q M (t))表示在时隙t感知平台内不同类型的感知请求队列积压向量,其动态变化情况服从下式:Q j (t+1)=max[Q j (t)-r j (t),0]+o j (t) (3)其中,o j (t)表示在时隙t经过感知平台选择决策后进入感知平台的类型j的感知任务数量,0≤o j (t)≤O j (t)。
3.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,为了确保参与者之间的负载均衡,对剩余能量方差进行了限制:其中,V max 为移动群智感知系统规定的最大方差值。
4.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,U(t)表示时隙t感知平台的效益,其大小取决于进入平台的感知任务数量,其中β表示感知平台执行单位数量任务所能获得的效益,为正常数。
5.根据权利要求4所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,时间离散模型要解决的问题是在满足感知任务队列稳定性的条件下,通过选择控制和任务分配,确保各参与者能量负载均衡的同时,使得系统平均效益最大化,所述问题的目标函数为:s.t.constraints(1)(3)(8)其中公式(8)为:若则称虚拟队列z(t)稳定。
6.根据权利要求5所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,所述虚拟队列z(t)定义如下:z(t+1)=max[z(t)-V max ,0]+V c (t) (9)其中,z(0)=0,且对于所有的t,存在虚拟队列z(t)≥0。
7.根据权利要求1所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,所述动态负载均衡策略包括:在每个时隙t,感知平台轮流选择M个任务的每个任务,选择o j (t),使得下式最小化:感知平台选择x(t)={x ij (t),i∈{1,…,N},j∈{1,…,M}},使得下式最小化:感知平台根据公式(2)更新Q j (t),j∈{1,…,M},感知平台根据公式(5)更新 感知平台根据公式(9)更新z(t)。
8.根据权利要求7所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,所述李雅普诺夫优化算法的优化函数为:
9.根据权利要求7所述的基于李雅普诺夫优化的移动群智感知动态能量均衡方法,其特征在于,所述基于线性规划与遗传算法对问题进行求解,包括:随机初始化种群P,对于种群中的每个个体P k ,根据交叉概率和突变概率进行交叉和突变,根据适应度函数淘汰适应度低的子代,保留适应度高的子代,并作为父代继续进行遗传、交叉、突变和选择操作,直到迭代G代后,适应度最高的个体染色体即为最优任务分配方案;所述适应度函数如下:F k =-(g k -max{g k |k=0,…,K})其中,K为种群个体数量,g k 为关于个体染色体的函数: