数字孪生车联网中的感知任务处理方法及系统技术方案

数字孪生车联网中的感知任务处理方法及系统，该方法由任务车辆TaV发起感知任务，将感知任务转发到虚拟控制单元VCU；虚拟控制单元VCU根据感知任务描述，结合服务节点SNs的计算能力，在满足QoE需求的情况下生成卸载决策；任务车辆TaV收到卸载决定后，对自身的感知任务进行拆分，任务车辆TaV在本地执行分配给自身的子任务；任务车辆TaV根据卸载决定将分配出去的子任务上传到服务节点SNs；对环境感知数据进行预处理或收到传输的子任务后，服务节点SNs执行计算所分配到的子任务。本发明专利技术融合网络切片和数字孪生，能够实现以服务为中心和以用户为中心的一体化组网；每个服务节点可以选择上传数据还是上传指令，大大降低传输时延。大大降低传输时延。大大降低传输时延。

【技术实现步骤摘要】
数字孪生车联网中的感知任务处理方法及系统


[0001]本公开涉及车联网
，尤其涉及一种数字孪生车联网中的感知任务处理方法及系统。

技术介绍

[0002]工业物联网使工业单元(如设备、仪器和传感器)能够与他人进行交互和通信，从而使工业生产走向数字化和网络化。作为工业物联网的重要组成部分，车联网可以利用车载传感器对车辆进行综合感知，利用先进的网络技术对道路上的交通进行控制，将提高驾驶安全和交通效率。
[0003]车联网可以提供三种类型的服务，分别为专注于QoE改善的信息服务(如信息分发和远程救援)、汽车智能(如自动驾驶)和更大规模的智能(如智能交通系统(ITS))。ITS需要密集的计算资源来满足低延迟的约束，因为它的一些业务需求，如智能物流，都依赖于环境信息和交通行为进行决策。自动驾驶汽车具有比便携式设备更好的处理能力，但由于所配备的处理器类型不同，不同车辆的计算性能也有所不同。应用程序的复杂性和多样性以及有限的本地计算资源仍然是车载处理器面临的严峻挑战。当车辆需要将任务卸载给具有足够计算能力的服务节点(SNs)时(包括路边单元RSU和被视为车辆边缘服务器Ves的临近车辆)，数据交付的任务处理和通信调度与资源管理密切相关，使得任务卸载变得复杂。此外，环境的变化、车辆的移动性、服务节点的不同处理能力也给车辆边缘计算管理带来了前所未有的挑战。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开的目的在于提出一种数字孪生车联网中的感知任务处理方法及系统，用以解决或部分解决上述技术问题。
[0005]基于上述目的，本公开的第一方面提供了一种数字孪生车联网中的感知任务处理方法，包括：
[0006]由任务车辆TaV发起感知任务，所述感知任务包括输入数据大小、计算强度和QoE需求，将所述感知任务转发到虚拟控制单元VCU；
[0007]虚拟控制单元VCU根据收到的任务车辆TaV的感知任务描述，结合服务节点SNs的计算能力，在满足QoE需求的情况下生成卸载决策，所述卸载决策包括每个服务节点SNs的自适应传输策略、任务比例和无线带宽比例；
[0008]虚拟控制单元VCU将生成的卸载决策发送至任务车辆TaV及服务节点SNs；
[0009]任务车辆TaV收到虚拟控制单元VCU下发的卸载决定后，对自身的感知任务进行拆分，任务车辆TaV在本地执行分配给自身的子任务；任务车辆TaV根据卸载决定将需要卸载的子任务上传到服务节点SNs；
[0010]对环境感知数据进行预处理或收到传输的子任务后，服务节点SNs执行计算所分配到的子任务。
[0011]作为数字孪生车联网中的感知任务处理方法优选方案，所述卸载决策中的自适应传输策略包括数据传输DataT和协调的环境感知指令传输InsT；
[0012]当卸载决定选择DataT模式时，任务车辆TaV通过无线链路将环境感知数据卸载到服务节点SNs；
[0013]当卸载决定选择协调的环境感知指令传输InsT模式时，服务节点SNs通过无线链路收到虚拟控制单元VCU的InsT后，对自身传感器收集到的类似环境信息进行预处理，然后执行所分配的子任务。
[0014]作为数字孪生车联网中的感知任务处理方法优选方案，采用FDMA频分多址技术，进行路边单元RSU和车辆边缘服务器Ves的同时通信；在上传和反馈过程中采用时分双工TDD模式；
[0015]在车联网中引入数字孪生DT技术，构建一个数字孪生DT空间，数字孪生DT空间包含物理实体数据和通信连接的数字描述；
[0016]对于每一任务车辆TaV，车辆边缘服务器Ves和路边单元RSU生成包含速度、位置信息的数字孪生；在连续更新的情况下使数字孪生的功能与物理实体的功能保持同步。
[0017]作为数字孪生车联网中的感知任务处理方法优选方案，对环境感知数据进行预处理的方式为，通过坐标变换使服务节点SNs与任务车辆TaV感知的信息保存一致；联合优化任务和无线带宽比例，以最小化感知任务处理的响应时延ORT。
[0018]作为数字孪生车联网中的感知任务处理方法优选方案，
[0019]当子任务在本地执行时，上传和卸载时间为0；
[0020]当子任务在车辆边缘服务器Ves上执行时，及当子任务在配备MEC服务器上的路边单元RSU执行时，响应时延ORT的总时间均包括任务卸载时间、任务执行时间和结果返回时间。
[0021]作为数字孪生车联网中的感知任务处理方法优选方案，
[0022]将同一时隙内请求同一类型服务的任务车辆TaV和服务节点SNs视为网络切片，将每个网络切片内的虚拟控制单元VCU作为一个智能体，智能体之间形成合作博弈，合作博弈的目标为最小化系统时延；
[0023]根据Shapley Q值对不同智能体的贡献进行量化，进行网络切片间的资源分配。
[0024]本公开的第二方面提供了一种数字孪生车联网中的感知任务处理系统，包括：
[0025]任务感知模块，用于由任务车辆TaV发起感知任务，所述感知任务包括输入数据大小、计算强度和QoE需求；
[0026]第一转发模块，用于将所述感知任务转发到虚拟控制单元VCU；
[0027]卸载决策模块，用于虚拟控制单元VCU根据收到的任务车辆TaV的感知任务描述，结合服务节点SNs的计算能力，在满足QoE需求的情况下生成卸载决策，所述卸载决策包括每个服务节点SNs的自适应传输策略、任务比例和无线带宽比例；
[0028]第二转发模块，用于虚拟控制单元VCU将生成的卸载决策发送至任务车辆TaV及服务节点SNs；
[0029]任务拆分模块，用于任务车辆TaV收到虚拟控制单元VCU下发的卸载决定后，对自身的感知任务进行拆分；
[0030]第一执行模块，用于任务车辆TaV在本地执行分配给自身的子任务；
[0031]任务分配模块，用于任务车辆TaV根据卸载决定将需要卸载的子任务上传到服务节点SNs；
[0032]预处理模块，用于对环境感知数据进行预处理；
[0033]第二执行模块，用于服务节点SNs收到传输的子任务后执行计算所分配到的子任务。
[0034]作为数字孪生车联网中的感知任务处理系统优选方案，所述卸载决策模块中的自适应传输策略包括数据传输DataT和协调的环境感知指令传输InsT；
[0035]当卸载决定选择DataT模式时，任务车辆TaV通过无线链路将环境感知数据卸载到服务节点SNs；
[0036]当卸载决定选择协调的环境感知指令传输InsT模式时，服务节点SNs通过无线链路收到虚拟控制单元VCU的InsT后，对自身传感器收集到的类似环境信息进行预处理，然后执行所分配的子任务。
[0037]作为数字孪生车联网中的感知任务处理系统优选方案，所述第二转发模块采用FDMA频分多址技术，进行路边单元RSU和车辆边缘服务器Ves的同时通信；在上传和反馈过程中采用时分双工TDD模式。
[0038]作为数字孪生车联网中的感知本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.数字孪生车联网中的感知任务处理方法，包括：由任务车辆TaV发起感知任务，所述感知任务包括输入数据大小、计算强度和QoE需求，将所述感知任务转发到虚拟控制单元VCU；虚拟控制单元VCU根据收到的任务车辆TaV的感知任务描述，结合服务节点SNs的计算能力，在满足QoE需求的情况下生成卸载决策，所述卸载决策包括每个服务节点SNs的自适应传输策略、任务比例和无线带宽比例；虚拟控制单元VCU将生成的卸载决策发送至任务车辆TaV及服务节点SNs；任务车辆TaV收到虚拟控制单元VCU下发的卸载决定后，对自身的感知任务进行拆分，任务车辆TaV在本地执行分配给自身的子任务；任务车辆TaV根据卸载决定将需要卸载的子任务上传到服务节点SNs；对环境感知数据进行预处理，服务节点SNs收到传输的子任务后执行计算所分配到的子任务。2.根据权利要求1所述的数字孪生车联网中的感知任务处理方法，其中，所述卸载决策中的自适应传输策略包括数据传输DataT和协调的环境感知指令传输InsT；当卸载决定选择DataT模式时，任务车辆TaV通过无线链路将环境感知数据卸载到服务节点SNs；当卸载决定选择协调的环境感知指令传输InsT模式时，服务节点SNs通过无线链路收到虚拟控制单元VCU的InsT后，对自身传感器收集到的类似环境信息进行预处理，然后执行所分配的子任务。3.根据权利要求1所述的数字孪生车联网中的感知任务处理方法，其中，采用FDMA频分多址技术，进行路边单元RSU和车辆边缘服务器Ves的同时通信；在上传和反馈过程中采用时分双工TDD模式；在车联网中引入数字孪生DT技术，构建一个数字孪生DT空间，数字孪生DT空间包含物理实体数据和通信连接的数字描述；对于每一任务车辆TaV，车辆边缘服务器Ves和路边单元RSU生成包含速度、位置信息的数字孪生；在连续更新的情况下使数字孪生的功能与物理实体的功能保持同步。4.根据权利要求1所述的数字孪生车联网中的感知任务处理方法，其中，对环境感知数据进行预处理的方式为，通过坐标变换使服务节点SNs与任务车辆TaV感知的信息保存一致；联合优化任务和无线带宽比例，以最小化感知任务处理的响应时延ORT。5.根据权利要求4所述的数字孪生车联网中的感知任务处理方法，其中，当子任务在本地执行时，上传和卸载时间为0；当子任务在车辆边缘服务器Ves上执行时，及当子任务在配备MEC服务器上的路边单元RSU执行时，响应时延ORT的总时间均包括任务卸载时间、任务执行时间和结果返回时间。6.根据权利要求5所述的数字孪生车联网中的感知任务处理方法，其中，将同一时隙内请求同一类型服务的任务车辆TaV和服务节点SNs视为网络切片，将每个网络切片内的虚拟控制单元VCU作为一个智能体，智能体之间形成合作博弈，合作博弈的目标为最小化系统时延；根据Shapley Q值对不同智能体的贡献进行量化，进行网络切片间的资源分配。7.数字孪生车联网中的感知任务处理系统，其中，包括：
任务感知模块，用于由任务车辆TaV发起感知...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏翼飞，公雨，陈墨，宋罗娜，柴家雍，宋梅，王小娟，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：