一种基于边缘协助的数据质量感知的任务分配方法与流程

技术特征：

1.一种基于边缘协助的数据质量感知的任务分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一、任务请求者向中心平台发布任务，中心平台按照每个任务请求者的地点需求将其原始感知任务分解为具有原子性和唯一性的子任务fj＝[f1,...,fi,...,fm]，并将子任务发送给相应的边缘服务器，各边缘服务器将子任务部署在其所管理的感知区域l＝[l1,....li,....,lm]；

步骤二、数据质量指标评估：根据mcs的数据特征和任务请求者的需求，客观评估感知数据的有效性和时空相关性质量指标，并标记符合数据有效性质量指标的参与者作为预选参与者集合；

步骤三、边缘服务器平台获取参与者瞬时状态信息，以评估参与者的服务能力，并将任务分配和用户招募问题公式化；

步骤四、中心平台的用户招募：如果预选参与者提交的感知数据不满足时空覆盖性指标，则先进行用户招募过程，再进行步骤五；

步骤五、任务分配：如果预选参与者提交的感知数据满足时空覆盖性指标，则通过多臂赌博机中汤普森采样算法选择服务能力高的参与者执行任务，更新参与者的数据有效性质量指标合格结果，进而更新参与者的服务能力，以作为下一轮的任务分配，整个任务分配过程结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于边缘协助的数据质量感知的任务分配方法，其特征在于：所述步骤二包括以下步骤：

步骤二(一)、数据有效性质量指标是指在任务有效的时间tse内按照任务请求者规定的数据的类型ty、数据的长度len还有数据的范围ran等格式收集数据，记为通过将参与者收集到的实际感知数据与任务请求者的规定的格式进行比较衡量数据有效性指标是否合格，比较结果采用二进制编码记录，并用有效性质量指标合格矩阵mⁱ表示如下：

步骤二(二)、在矩阵mⁱ中，如果一行的总和等于4或者多行的总和是4的倍数，则该行所对应的参与者wi,x将会被标记为1，成为预选参与者集合，记为

步骤二(三)、基于预选参与者提交的包含经度、纬度、时间和数据结果的数据记录由相邻的记录点连接的封闭线段组成的区域构成空间覆盖cov；

步骤二(四)、基于空间覆盖cov，则在τs时刻不同空间覆盖所收集的感知结果表示为矩阵

在τs时刻的数据结果之间的空间相关性可用相似性来衡量，计算如下：

而在不同时刻tse＝[τ1,.....,τs,.....,τq]，每个空间覆盖的感知结果可用矩阵表示如下：

感知数据结果之间的时间相关性可用相关系数来计算，如下所示：

3.根据权利要求1所述的一种基于边缘协助的数据质量感知的任务分配方法，其特征在于：所述步骤三包括以下步骤：

步骤三(一)、在τs时刻，参与者的感知设备可得与否用二进制编码“0”或“1”表示，记为ava＝0或ava＝1；任务的有效范围是以任务固定位置为中心，用最大半径作长度的圆形区域，则在τs时刻，从参与者位置到达有效范围的距离计算如下：

步骤三(二)、在τs时刻，参与者的执行任务fj的意愿与对任务的偏好执行任务fj的空余时间是以及执行任务的成本相关，计算公式如下：

步骤三(三)、在步骤三(一、二、三)的基础上，结合参与者提交的数据有效性质量指标是否满足的结果记录，即：其中0表示不合格，1表示合格，则参与者的服务能力定义如下：

distancemax是参与者愿意移动的最大距离；

步骤三(四)、如果中心平台确定的预选参与者集合wi^*满足任务请求者给出的感知数据的时空相关性质量指标，则在边缘服务器上获取他们的瞬时状态，并选择服务能力强的参与者集合w'＝[w'1,....,w'x,....,w'h]去执行任务，任务分配问题可以公式化如下

步骤三(五)、如果不满足任务请求者给出的感知数据的时空相关性质量指标，则在中心平台招募新的参与者；假设每个任务的每一份数据价值为给予参与者的奖励为rd，针对一个任务fj而言，希望招募的用户能够使社会福利累计增大，因此，用户招募问题就是招募用户使社会福利最大，社会福利是平台获取的数据价值总和与参与者消耗的时间成本之差，公式定义如下：

式中ε是单位时间的花费，是任务分配之后任务的剩余预算，sdx是参与者的移动速度，tx,j是参与者执行任务的时间。

4.根据权利要求1所述的一种基于边缘协助的数据质量感知的任务分配方法，其特征在于：所述步骤四包括以下步骤：

步骤四(一)、将步骤二(四)的计算结果与任务请求者要求的数据时空相关性质量指标进行比较，如果比较结果小于对应的阈值，则在已有预选参与者w^*的基础上招募新的参与者参与感知活动，否则进行步骤五；

步骤四(二)、招募的新参与者数量nw由时空相关性的比较差决定；假设以百分比为单位，每百分之一就招募nr人，则招募的新参与者数量nw计算如下：

步骤四(三)、给定参与者招募的数量nw，剩余预算和任务截止时间te，初始化新招募的参与者为空集:参与者索引号为0:e←0,累计奖励为0:

步骤四(四)、当任务的执行时间τs没有超过任务有效时间te时执行以下步骤：

步骤四(五)、随机选一个用户当作参与者，根据步骤三(五)中的计算公式计算他的社会福利，并给予其奖励继续招募新的参与者e←e+1

步骤四(六)、只要招募的参与者数量不超过给定数量nw，则每次都选择边际效益增量最大的用户作为新的参与者wnew←wnew∪we，并且将给与他们的奖励累计记录为其中，

步骤四(七)、如果累计奖励不超过剩余预算则执行步骤五，招募过程结束；否则，从当前招募的参与者集合删除使累计奖励最大的参与者，即：wnew←wnew\we，e←nw-1，再返回步骤四(六)。

5.根据权利要求1所述的一种基于边缘协助的数据质量感知的任务分配方法，其特征在于：所述步骤五包括以下步骤：

步骤五(一)、给定预选参与者集合wi^*，选择的轮数nround，并初始化轮数为nround←1，参与者索引号为：x←x，选择的参与者集合为：

步骤五(二)、当预选参与者集合不为空x≠0并且轮数小于给定轮数nround＜nround时，边缘服务器端获取参与者的设备可得性，到达有效范围的距离等状态信息，并移除瞬时状态信息不合格的参与者wi^*←wi^*\wx；

步骤五(三)、在步骤五(二)的基础上，获取参与者数据有效性质指标的先验分布以计算他们的服务能力

步骤五(四)、将他们按照服务能力值的降序排序，选择前面服务能力较大的参与者wi'←wi'∪w'x；

步骤五(五)、判断数据有效性质量指标合格矩阵mⁱ中一行之和是否为4的倍数，更新参与者的数据有效性质量指标合格结果，如果合格ψx←ψx+1，否则进而更新参与者的服务能力；进行下一轮，并给已选参与者支付报酬。

技术总结
本发明涉及一种基于边缘协助的数据质量感知的任务分配方法，属于通信技术领域。该方法针对移动群智感知MCS系统中感知数据缺乏客观的质量指标评估，无法为任务请求者提供可靠数据服务的问题，根据MCS数据的特征，在云端构建数据有效性和数据时空相关性两个质量指标的评估模型；在边缘服务器端获取当前预选参与者的瞬时状态信息，结合数据有效性质量指标的评估结果，以评估它们的服务能力；依据感知数据的时空相关性质量指标的比较结果，确定是否先在云端招募新的用户参与感知任务，以补充边缘端的任务分配过程中的参与者资源。该方法可显著提高感知数据的质量和任务的完成率。

技术研发人员：吴大鹏;刘海亮;李职杜;王汝言
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：2020.03.09
技术公布日：2020.07.28