基于预算调配的群智感知任务分配方法组成比例

一种基于预算调配的群智感知任务分配方法,收集任务请求者提交的感知任务集合Γ＝{τ1,...,τi,...,τn}，n为一个有限的自然数，任务τi＝(Bi,Qi)，Bi是完成任务τi的总预算，为一个有限的正实数，Qi是任务τi的质量要求值，为一个有限的正整数；收集用户集合U＝{u1,...,uj,...,um}和该用户集合中用户uj的质量等级qj，j∈{1,...,m}；计算用户uj完成任务τi的代价cij，并确定用户uj完成任务τi的收益wij；根据任务τi的质量需求Qi和用户uj的质量等级qj对感知任务集合Γ中的任务进行分配，根据任务分配结果，计算并支付用户报酬rj。

【技术实现步骤摘要】
基于预算调配的群智感知任务分配方法
本专利技术属于点数字数据处理
，具体涉及到一种基于预算调配的群智感知任务分配方法。
技术介绍
近年来，移动智能设备(如智能手机、平板电脑、智能手表等)伴随着移动计算和无线通信技术的迅速发展得到广泛普及，其存储、计算、通信能力得到不断加强，并配备了众多传感器(如摄像头、麦克风、重力仪、GPS、陀螺仪、温度传感器、血压传感器等等)。在此基础上，人们利用大量普通用户使用的移动设备作为基本感知单元，通过物联网/移动互联网进行协作，实现感知任务分发与感知数据收集利用，最终完成大规模、复杂的城市与社会感知任务。为了充分、低成本地利用这些移动智能设备的感知、计算和存储资源，群智感知计算模式应运而生并得到广泛研究和应用。与基于传感网和物联网的感知方式不同，群智感知以大量普通用户作为感知源，强调利用大众的广泛分布性、灵活移动性和机会连接性进行感知，并为城市及社会管理提供智能辅助支持。它可应用在很多重要领域，如智能交通、公共安全、社会化推荐、环境监测、城市公共管理等诸多领域，因而得到了世界各国政府、产业界和学术界的高度关注。一个群智感知应用系统一般包含3个组成部分：云平台(即系统)，任务请求者和任务完成者。任务请求者向云平台发布感知任务(下文简称任务)需求，并从云平台接收任务结果；云平台主要负责任务发布、任务分配、感知数据收集和任务质量评估；任务完成者，即携带移动智能设备的普通移动用户(下文简称用户)，从云平台接收所分配的任务并负责数据感知和收集，并将感知数据发送给云平台。在群智感知系统中，任务分配是实施群智感知的基础。云平台需要根据任务请求者提交的任务需求，并结合当前在线用户的状态，将各个任务分配(即指派)给参与群智感知的众多用户，指派的依据是实现特定的优化目标，如最大化任务接收率、最大化整体收益等。从现有的研究成果上看，当前的面向群智感知的任务分配方法和系统尚未考虑以下几个方面：1.平台对任务预算的合理调度分配以提高任务接受率及系统收益；2.选取合适的质量等级的用户并通过用户的合作来满足任务的质量需求，以节省任务预算。在现有任务分配方法中，一般由平台收集当前需要执行的所有任务，并向所有用户发送需要执行的任务集合，然后根据各个用户自身的具体情况分配任务，一般假设一个任务的预算只用于本任务的分配。事实上，用户的质量等级有限，多个用户合作完成任务则可以获得更高质量的感知数据，因此，多个不同质量等级的用户可以通过合作来完成一个高质量需求的任务。此外，平台可以提高任务预算分配的合理程度，比如平台可以充分利用任务的结余预算，将其分配给部分预算不足的任务，在节省任务预算的同时有望大幅提高任务分配率。但是，当前的在线任务分配方法尚未考虑这些因素，在很大程度上限制了群智感知的应用范围。因此，为适应大规模群智感知应用场景，同时提高平台的任务分配率，在考虑任务的质量需求和用户的质量等级之间的关系以及平台对任务预算的合理调配的情况下，设计一种基于预算调配的群智感知任务分配方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有群智感知任务分配方法的缺点，提供一种设计合理、任务分配率高、节省任务预算的基于预算调配的群智感知任务分配方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是一种基于预算调配的群智感知任务分配方法,其特征在于，由以下步骤组成：(1)收集任务请求者提交的感知任务集合Γ＝{τ1,...,τi,...,τn}，i∈{1,...,n}，n为一个有限的自然数，任务τi＝(Bi,Qi)，Bi是完成任务τi的总预算，为一个有限的正实数，Qi是任务τi的质量要求值，为一个有限的正整数；(2)收集用户集合U＝{u1,...,uj,...,um}和该用户集合中用户uj的质量等级qj，j∈{1,...,m}，m为一个有限的自然数；(3)计算用户uj完成任务τi的代价cij，并确定用户uj完成任务τi的收益wij；(4)根据任务τi的质量需求Qi和预算Bi以及用户uj的质量等级qj对感知任务集合Γ中的任务进行分配，具体分配公式如下：式中，yi表示任务τi是否成功分配，yi＝1表示任务τi成功分配，τi∈Γ，yi＝0表示任务τi分配失败；xij表示是否将任务τi分配给用户uj，uj∈U，xij＝1表示将任务τi分配给用户uj，xij＝0表示不将任务τi分配给用户uj，δ表示参与任务τi的所有用户的报酬之和与任务总预算的差值，表示平台以往任务分配后的结余预算，为一个正实数，η∈(0,1)表示结余预算的利用率；(5)根据任务分配结果，计算并支付用户报酬rj；作为一种优选的技术方案，所述的步骤(3)用户uj完成任务τi的代价cij，cij＝f(Qi,qj)(2)式中，qj为用户uj的质量等级，函数f(Qi,qj)是一个非负的随qj单调递增函数；所述的用户uj完成任务τi的收益wij，wij＝g(Qi,qj)(3)函数g(Qi,qj)是一个非负的随qj单调递增函数；作为一种优选的技术方案，所述的步骤(4)中的公式(1)是一个整数规划问题，为了高效解决该问题按照下述方法进行分配：S1:令集合Γ'为待分配的任务集合，初始时Γ'＝Γ，对于任意任务τi，τi∈Γ'，令Q′i表示任务τi剩余的质量需求值，B′i表示任务τi的剩余预算，表示平台以往任务分配后的结余预算，初始时Q′i＝Qi，B′i＝Bi，令集合为剩余的用户集合，集合U'为可选用的用户集合，初始时集合表示能执行任务τi的用户集合，初始S2：判断集合是否成立，若成立，按照下式找出一个特定任务τi*，特定任务τi*为在单位预算内质量需求最低的任务，初始特定任务τi*的质量需求值Q′i*＝Qi*，特定任务τi*的剩余预算B′i*＝Bi*，特定任务τi*可选用的用户集合否则，停止；S3：按照下式找出一个最接近特定任务τi*质量需求的用户uj*，式中，ci*j表示用户uj执行所分配的特定任务τi*时付出的代价，wi*j表示用户uj执行所分配的特定任务τi*时所带来的纯收益，若能找到，则转向步骤S4；否则，在任务集合Γ中删除此任务，并令yi*＝0，即特定任务τi*分配失败，再转向步骤S2；S4：判断用户uj*执行特定任务τi*的报酬与特定任务τi*预算的差值即下式是否成立，(ci*j*+wi*j*)-B′i*≤δ(6)式中ci*j*表示用户uj*执行所分配的特定任务τi*时付出的总代价，wi*j*表示用户uj*执行所分配特定任务τi*时带来的纯收益，若成立则转向步骤S5；否则，在可选用的用户集合U′中删除用户uj*，再转向步骤S3寻找新的用户；S5：判断平台是否能利用结余预算来帮助特定任务τi*完成分配，即下式是否成立，若成立，则把用户uj*加入满足任务τi*质量需求的用户集合中，转向步骤S6；否则，应把用户uj*从可选用的用户集合U'中删除，再转向步骤S3寻找新的用户；S6：将用户uj*从可选用的用户集合U'中删除，根据公式Q′i*＝Qi*′-qj*和公式B′i*＝B′i*-(ci*j*+wi*j*)更新Q′i*和B′i*的值，再判断任务τi*质量需求是否被满足，即公式Q′i*≤0是否成立，若成立，转向步骤S7；若不成立，转向步骤S3继续寻找用户；S7：用户集合即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于预算调配的群智感知任务分配方法,其特征在于，由以下步骤组成：(1)收集任务请求者提交的感知任务集合Γ＝{τ1,...,τi,...,τn}，i∈{1,...,n}，n为一个有限的自然数，任务τi＝(Bi,Qi)，Bi是完成任务τi的总预算，为一个有限的正实数，Qi是任务τi的质量要求值，为一个有限的正整数；(2)收集用户集合U＝{u1,...,uj,...,um}和该用户集合中用户uj的质量等级qj，j∈{1,...,m}，m为一个有限的自然数；(3)计算用户uj完成任务τi的代价cij，并确定用户uj完成任务τi的收益wij；(4)根据任务τi的质量需求Qi和预算Bi以及用户uj的质量等级qj对感知任务集合Γ中的任务进行分配，具体分配公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于预算调配的群智感知任务分配方法,其特征在于，由以下步骤组成：(1)收集任务请求者提交的感知任务集合Γ＝{τ1,...,τi,...,τn}，i∈{1,...,n}，n为一个有限的自然数，任务τi＝(Bi,Qi)，Bi是完成任务τi的总预算，为一个有限的正实数，Qi是任务τi的质量要求值，为一个有限的正整数；(2)收集用户集合U＝{u1,...,uj,...,um}和该用户集合中用户uj的质量等级qj，j∈{1,...,m}，m为一个有限的自然数；(3)计算用户uj完成任务τi的代价cij，并确定用户uj完成任务τi的收益wij；(4)根据任务τi的质量需求Qi和预算Bi以及用户uj的质量等级qj对感知任务集合Γ中的任务进行分配，具体分配公式如下：式中，yi表示任务τi是否成功分配，yi＝1表示任务τi成功分配，τi∈Γ，yi＝0表示任务τi分配失败；xij表示是否将任务τi分配给用户uj，uj∈U，xij＝1表示将任务τi分配给用户uj，xij＝0表示不将任务τi分配给用户uj，δ表示参与任务τi的所有用户的报酬之和与任务总预算的差值，表示平台以往任务分配后的结余预算，为一个正实数，η∈(0,1)表示结余预算的利用率；(5)根据任务分配结果，计算并支付用户报酬rj。2.根据权利要求1所述的基于预算调配的群智感知任务分配方法,其特征在于：所述的步骤(3)用户uj完成任务τi的代价cij，cij＝f(Qi,qj)(2)式中，qj为用户uj的质量等级，函数f(Qi,qj)是一个非负的随qj单调递增函数；所述的用户uj完成任务τi的收益wij，wij＝g(Qi,qj)(3)函数g(Qi,qj)是一个非负的随qj单调递增函数。3.根据权利要求1所述的基于预算调配的群智感知任务分配方法,其特征在于所述的步骤(4)中的公式(1)是一个整数规划问题，为了高效解决该问题按照下述方法进行分配：S1:令集合Γ'为待分配的任务集合，初始时Γ'＝Γ，对于任意任务τi，τi∈Γ'，令Q′i表示任务τi剩余的质量需求值，B′i表示任务τi的剩余预算，表示平台以往任务分配后的结余预算，初始时Q′i＝Qi，B′i＝Bi，令集合为剩余的用户集合，集合U'为可选用的用户集合，初始时集合表示能执行任务τi的用户集合，初始S2：判断集合是否成立，若成立，按照下式找出一个特定任务τi*，特定任务τi*为在单位预算内质量需求最低的任务，初始特定任务τi*的质量需求值Q′i*＝Qi*，特定任务τi*的剩余...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立臣，闫斌，李丽霞，王阿娜，李黎，王小明，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61