一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统的导航系统及方法，包括用于采集车载终端和充电站传感器数据的终端层、用于充电导航策略运算的边缘层和用于选择所剩资源比例最多的基站为用户提供充电导航服务的云端层。本发明专利技术主要了利用边缘计算提高系统整体计算性能，依靠边缘计算更多的节点来负载流量，使得数据传输速度更快，以及更靠近终端设备，传输更安全，数据处理更即时，从而将云端层的计算性能释放出来进行边缘计算的优化分配，提高了电动汽车充电效率和用户充电体验质量。提高了电动汽车充电效率和用户充电体验质量。提高了电动汽车充电效率和用户充电体验质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统及方法


[0001]本专利技术属于电力系统通讯
，具体涉及一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统。本专利技术还涉及一种基于边缘计算的电动汽车充电导航方法。

技术介绍

[0002]电动汽车的快速发展和推广离不开便捷的充电基础设施体系。电动汽车的持续行驶取决于充电设施的充电能力。电动汽车充电效率与充电设施选择之间存在强耦合。用户的收费行为具有很强的不确定性。集中无序充电会导致排队时间过长，不仅影响电站收益，还会降低用户体验质量，甚至影响电网稳定运行。
[0003]目前对电动汽车充电费用和大规模电动汽车的渗透对电网产生的影响研究较多，其优化目标主要为充电成本最小。传统的方法一方面将电力系统与交通网络结合，主要考虑交通网络的影响，利用粒子群优化算法提高供应商整体的经济效益。另一方面提出电动汽车与电网互动的方法，有效降低电网负荷的方差，实现削峰填谷，保证电网安全运行。然而在高度动态的物联网环境中，数据的实时传输是系统稳定运行的保障，而以上研究都未考虑充电系统中计算资源的分配问题和数据传输的延时问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统，解决了现有技术忽略了系统计算资源分配和数据拥堵的问题。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种基于边缘计算的电动汽车充电导航方法。
[0006]本专利技术所采用的第一种技术方案是：一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统，包括终端层、边缘层和云端层；/>[0007]终端层，用于用户在发出充电请求时，采集车载终端的当前电动汽车剩余电量、位置和行驶速度数据以及充电站传感器的充电桩的实时电价和各充电桩的使用情况数据，并将采集的数据传输至区域内边缘层的基站；
[0008]边缘层，用于通过基站配有的边缘计算模块对终端层所采集的数据进行策略运算并将运算结果通过本地控制器传输给用户；
[0009]云端层，用于区域内终端层传输至基站的数据量超过边缘计算模块的容量时，对比所有可以为基站信号重叠区域提供服务的基站剩余资源大小，选择所剩资源比例最多的基站为用户提供充电导航服务。
[0010]本专利技术第一种技术方案的特点还在于，
[0011]边缘层进行策略运算时，根据用户发出充电请求时距充电站的距离、交通情况、充电费用和充电时间做出确定性充电导航策略，然后由本地控制器将充电策略传输至用户。
[0012]本专利技术所采用的第二种技术方案是：一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统的导航方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1、用户在发出充电请求时，车载智能终端将当前电动汽车剩余电量、位置和
行驶速度传输至区域内的基站；同时充电站传感器将充电桩的实时电价和各充电桩的使用情况传输至区域内的基站；
[0014]步骤2、若区域内终端层采集的数据量超过基站边缘计算模块能够处理的容量，则云端层通过对比所有可以为基站信号重叠区域提供服务的基站剩余资源大小，选择所剩资源比例最多基站的边缘计算模块进入下一步骤；若区域内终端层的数据量未超过边缘计算模块的容量，则直接进入下一步骤；
[0015]步骤3、边缘计算模块根据终端层所测数据进行策略运算得到待确定充电导航策略，由本地控制器传输至用户，用户根据自己的偏好确定充电导航策略。
[0016]本专利技术第二种技术方案的特点还在于，
[0017]步骤2中，设定负荷系数η
n,t
，
[0018][0019]式(1)中，B
n,t
表示t时刻编号为n的基站已经占用的计算资源大小，B
n
表示编号为n的基站总的计算容量；
[0020]若区域内t时刻编号为n的基站的负荷系数值η
n,t
>阈值η
set
，则云端层通过对比所有可以为基站信号重叠区域提供服务的基站剩余资源大小。
[0021]步骤2中，若区域内终端层采集的数据量超过基站边缘计算模块的容量，利用(4)式表示出基站所剩计算资源的比例大小，第n个基站的剩余资源为：
[0022][0023]式(4)中，ξ
i,n
表示n基站为i辆电动汽车提供服务后剩余的计算资源比例，B
n
表示编号为n的基站总的计算容量，CS
n
表示n基站所占固定资源大小，为当前其他电动汽车占用的基站计算资源；
[0024]得出剩余资源比例最大基站argmax
n
(ξ
i,n
)，将等待计算任务转移至argmax
n
(ξ
i,n
)。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统及方法，主要了利用边缘计算提高系统整体计算性能，依靠边缘计算更多的节点来负载流量，使得数据传输速度更快，以及更靠近终端设备，传输更安全，数据处理更即时，从而将云端层的计算性能释放出来进行边缘计算的优化分配，提高了电动汽车充电效率和用户充电体验质量。
附图说明
[0026]图1是本专利技术一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统示意图；
[0027]图2是本专利技术一种基于边缘计算的电动汽车充电导航方法流程图；
[0028]图3是本专利技术中虚拟计算资源分配示意图；
[0029]图4是本专利技术中边缘计算体系结构示意图；
[0030]图5是本专利技术中基站信号重叠区域示意图；
[0031]图6是本专利技术中伴随数据信息的序列示意图；
[0032]图7是本专利技术中计算不同分配方式下基站负载数示意图；
[0033]图8是本专利技术中不同分配方式下用户充电的平均等待时间示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0035]本专利技术提供了一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统，如图1所示，包括终端层、边缘层和云端层；
[0036]终端层包括车载智能终端和充电站传感器。用户在发出充电请求时，车载智能终端将此时电动汽车剩余电量、当前位置和行驶速度传输至附近基站，同时充电站传感器将充电桩的实时电价和各充电桩的使用情况及时传输至附近配有边缘计算模块的基站，实现基站与车载智能终端和充电站传感器之间的数据交互。由于导航是一个连续的控制过程，对电动汽车充电导航数据进行整理，可以得到各条路的行驶速度。
[0037]如图2所示，通过数据的采集和转换，将车载智能终端和充电站传感器所测的数据集中传输至边缘层的边缘计算模块进行处理，边缘计算模块会根据用户发出充电请求时距充电站的距离、交通情况、充电费用和充电时间做出例如距离最短、用时最短和费用最少等充电策略。
[0038]如图3所示，利用虚拟化技术将终端层中同一类型的数据采用虚拟化技术进行封装处理，在提高运算速度的同时增加数据的安全性。如果某一基站服务的区域内终端层传输的数据量超过了边缘计算模块处理能力，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统，其特征在于，包括终端层、边缘层和云端层；终端层，用于用户在发出充电请求时，采集车载终端的当前电动汽车剩余电量、位置和行驶速度数据以及充电站传感器的充电桩的实时电价和各充电桩的使用情况数据，并将采集的数据传输至区域内边缘层的基站；边缘层，用于通过基站配有的边缘计算模块对终端层所采集的数据进行策略运算并将运算结果通过本地控制器传输给用户；云端层，用于区域内终端层传输至基站的数据量超过边缘计算模块的容量时，对比所有可以为基站信号重叠区域提供服务的基站剩余资源大小，选择所剩资源比例最多的基站为用户提供充电导航服务。2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统，其特征在于，所述边缘层进行策略运算时，根据用户发出充电请求时距充电站的距离、交通情况、充电费用和充电时间做出确定性充电导航策略，然后由本地控制器将充电策略传输至用户。3.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的电动汽车充电导航系统的导航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、用户在发出充电请求时，车载智能终端将当前电动汽车剩余电量、位置和行驶速度传输至区域内的基站；同时充电站传感器将充电桩的实时电价和各充电桩的使用情况传输至区域内的基站；步骤2、若区域内终端层采集的数据量超过基站边缘计算模块能够处理的容量，则云端层通过对比所有可以为基站信号重叠区域提供服务的基站剩余资源大小，选择所剩资源比例最多基站的边缘计算模块进入下一步骤；若区域内终端层的数据量未超过边缘计算模块的容量，则直接进入下一步骤；步骤3、边缘计算模块根据终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾智荣，贾宏涛，贾嵘，赵宁波，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：