【技术实现步骤摘要】
本申请涉及农业物联网信息传输，尤其涉及一种低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法。
技术介绍
1、在农业物联网中，利用低空平台基站能够为数据采集提供显著的技术优势。特别是在基础设施较为落后的地区，低空平台基站不仅能够大幅度扩展农业物联网的覆盖范围，加快数据采集的速度，并且也能够提高农业物联网的连接可靠性。
2、将边缘计算服务器与低空平台基站相结合，实现在接近数据源的地理位置进行对计算密集型任务的处理。这种结合不仅能够显著减少数据处理所需的时延，而且还能够减轻农业物联网的带宽负担。得益于边缘计算技术，农业物联网能够在数据生成点附近进行数据处理，优化了任务卸载过程，并通过减少数据传输的距离，进一步增强了农业物联网的弹性和稳定性。因此，低空平台基站与边缘计算服务器的结合不仅优化了农业操作流程，而且成为了推动农业向智能化和自动化发展的关键技术，加速了农业4.0的实施步伐，标志着农业生产方式向着更高效、更可持续性的方向转变，从而使农业生产方式能够更好地适应不断变化的市场需求和环境挑战。然而，这种边缘计算服务器与低空平台基站的结合也存在诸多问题，具体如下：
3、首先，针对低空平台基站与边缘计算服务器的集成需求，现有技术往往只考虑了单个边缘计算服务器的影响，而忽略了多个边缘计算服务器之间的潜在协作，导致了农业物联网在处理能力和响应速度上较为迟缓；
4、其次，在将多个边缘计算服务器分别搭载在不同的低空平台基站上时，由于低空平台基站具有移动性，这会导致多个边缘计算服务器之间在进行相互协作时，出现因低空平台基站移动
5、最后，针对计算任务迁移方案，现有技术一般是将需要卸载的任务划分为两部分，无法进一步细分为更多的子任务，但随着任务复杂度的增加和计算需求的提高，将任务仅划分为两部分已难以满足更为广泛的应用需求，需要将任务做更细的划分以便更好地匹配边缘计算服务器的处理能力和网络条件。目前，虽然也有一些针对边缘计算多个子任务的问题进行的研究，但这些方法无法对每个子任务的执行处理予以充分考虑，例如无法考虑子任务处理的紧急性、重要程度，以及相应的处理顺序，这导致农业物联网的处理效率降低，对于重要的子任务可能会因为排在次要子任务之后而出现延迟处理现象，影响了农业物联网的整体性能和响应速度，这可能会增加农业物联网出错的概率，使农业物联网在关键子任务未完成的情况下，就错误的开始执行依赖于这些关键子任务的结果的后续任务。
6、因此，有必要提出一种方案以改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
7、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，该物联网边缘计算方法包括以下步骤：
2、构建低空平台基站辅助的农业物联网的网络模型，所述网络模型包括多个低空平台基站和多个农业设备，每个所述低空平台基站上分别安装有一个边缘计算服务器，每个所述农业设备上均设置多个具有依赖关系的子任务，且每个所述农业设备上设置的所有所述子任务均能够在任意一个所述边缘计算服务器上进行边缘计算，或利用所述农业设备的自身计算资源进行本地计算；
3、利用所述网络模型的相关网络参数，分别构建任务计算模型、任务传输模型和能量消耗模型；
4、利用所述任务计算模型、所述任务传输模型和所述能量消耗模型构建总任务处理时延最小化问题；
5、对所述总任务处理时延最小化问题进行求解，得到所述网络模型中所有所述子任务的优先级处理结果，按照所述优先级处理结果对所述网络模型中所有所述子任务进行计算处理。
6、本申请的一示例性实施例中，所有所述边缘计算服务器构成的集合定义为：，表示第个边缘计算服务器，表示边缘计算服务器的数量，所述边缘计算服务器的数量与所述低空平台基站的数量相等；
7、所有所述农业设备构成的集合定义为：，表示第个农业设备，表示农业设备的数量；
8、第个所述农业设备上设置的所有所述子任务的集合定义为：，集合中的元素表示第个农业设备上设置的某个子任务，表示第个农业设备上设置的所有子任务的数量；将第个所述农业设备上设置的所有所述子任务的处理过程定义为有向无环图，，表示第个农业设备上设置的所有子任务之间的依赖关系；
9、所述相关网络参数包括：所述边缘计算服务器的数量、所述农业设备的数量、第个所述农业设备上设置的所有所述子任务的数量和第个所述农业设备上设置的第个所述子任务的大小。
10、本申请的一示例性实施例中，所述任务计算模型用于计算任务处理时延，所述任务处理时延的表达式为：
11、 (1)，
12、其中，表示第个农业设备上设置的第个子任务的任务处理时延，表示第个农业设备上设置的第个子任务所选择的计算服务器，的取值范围为第个农业设备和个边缘计算服务器构成的并集，表示第个农业设备上设置的第个子任务卸载到计算服务器上的实际最初时间，，表示第个农业设备上设置的第个子任务卸载到计算服务器上的理论最初时间，表示计算服务器准备处理第个农业设备上设置的第个子任务的最早时间，，表示第个农业设备上设置的第个子任务的直接前置子任务的集合，表示第个农业设备上设置的第个子任务的任务处理时延，表示第个农业设备上设置的第个子任务所选择的计算服务器，表示第个农业设备上设置的第个子任务和第个子任务的信息交换时间，，表示第个子任务和第个子任务的信息交换量，表示计算服务器和计算服务器之间的信道容量，表示第个农业设备上设置的第个子任务在计算服务器上的传输与处理时延，表示取最小值，表示取最大值。
13、本申请的一示例性实施例中，所述任务传输模型用于计算路径损耗，所述路径损耗的表达式为：
14、 （2），
15、其中，表示第个边缘计算服务器和第个农业设备之间的路径损耗，表示第个边缘计算服务器和第个农业设备之间出现可视距分量的概率，，表示第一s波段常数，表示第二s波段常数，表示具有第个边缘计算服务器的低空平台基站的高度，表示具有第个边缘计算服务器的低空平台基站和第个农业设备在水平平面上的投影距离，表示第个边缘计算服务器和第个农业设备之间出现非可视距分量的概率，，表示第个边缘计算服务器和第个农业设备之间出现可视距分量的损耗值，，表示出现可视距分量的额外路径损耗，表示载波频率，表示光速，表示第个边缘计算服务器和第个农业设备之间出现非可视距分量的损耗值，，表示出现非可视距分量的额外路径损耗。
16、本申请的一示例性实施例中，所述能量消耗模型用于计算所述网络模型中任务卸载的总能量消耗，所述任务卸载的总能量消耗的表达式为：
17、 （3），
18、其中，表示网络模型中任务卸载的总能量消耗，表示用于任务计算所需的能量消耗，，表示单位时间内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，该物联网边缘计算方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所有所述边缘计算服务器构成的集合定义为：，表示第个边缘计算服务器，表示边缘计算服务器的数量，所述边缘计算服务器的数量与所述低空平台基站的数量相等；
3.根据权利要求2所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述任务计算模型用于计算任务处理时延，所述任务处理时延的表达式为：
4.根据权利要求2所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述任务传输模型用于计算路径损耗，所述路径损耗的表达式为：
5.根据权利要求2所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述能量消耗模型用于计算所述网络模型中任务卸载的总能量消耗，所述任务卸载的总能量消耗的表达式为：
6.根权利要求2所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述总任务处理时延最小化问题的表达式为：
7.根据权利要求6所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算
8.根据权利要求7所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，将所述农业设备上设置的所有所述子任务按初始顺序进行预排序的表达式为：
9.根据权利要求8所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述优先级处理结果的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，该物联网边缘计算方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所有所述边缘计算服务器构成的集合定义为：，表示第个边缘计算服务器，表示边缘计算服务器的数量，所述边缘计算服务器的数量与所述低空平台基站的数量相等；
3.根据权利要求2所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述任务计算模型用于计算任务处理时延，所述任务处理时延的表达式为：
4.根据权利要求2所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述任务传输模型用于计算路径损耗，所述路径损耗的表达式为：
5.根据权利要求2所述低空平台基站辅助的物联网边缘计算方法，其特征在于，所述能量消耗模型用...
【专利技术属性】
技术研发人员：闵令通，王宏延，王大伟，吕勤毅，李立，杨伟超，刘桐，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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