重庆邮电大学唐伦获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利车联网场景下边缘数字孪生信息同步优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119030649B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410988771.X,技术领域涉及:H04J3/06;该发明授权车联网场景下边缘数字孪生信息同步优化方法是由唐伦;王乐佳;陈前斌设计研发完成,并于2024-07-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本车联网场景下边缘数字孪生信息同步优化方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种车联网场景下边缘数字孪生信息同步优化方法,属于移动通信领域,包括:S1:建立数字孪生辅助的车联网架构,利用数字孪生技术实现车辆用户与边缘服务器的实时监控与业务决策;S2:边缘服务器确定用户的数字孪生体关联策略;S3:根据用户与边缘服务器间的直接交互经验得出用户对其数字孪生体构建的直接满意度;S4:考虑用户的数字孪生体关联对其他业务服务质量的影响,即间接满意度;S5:评估用户对其数字孪生体的满意度效用,并以最大化网络中所有车辆用户的数字孪生体平均满意度效用为目标,优化用户的数字孪生体关联关系问题;S6:采用分支决斗Q网络算法求解最佳用户数字孪生体与服务器关联方案。
本发明授权车联网场景下边缘数字孪生信息同步优化方法在权利要求书中公布了:1.一种车联网场景下边缘数字孪生信息同步优化方法,其特征在于:包括以下步骤: S1:建立数字孪生辅助的车联网架构,包括车辆用户、基站和边缘服务器;利用数字孪生技术实现车辆用户与边缘服务器的实时监控与业务决策; S2:边缘服务器确定网络中车辆用户的数字孪生体关联策略; S3:根据车辆用户与边缘服务器间的直接交互经验得出车辆用户对其数字孪生体构建的直接满意度; S4:考虑车辆用户的数字孪生体关联对其他业务服务质量的影响,即间接满意度; S5:评估车辆用户对其数字孪生体的满意度效用,并以最大化网络中所有车辆用户的数字孪生体平均满意度效用为目标,优化车辆用户的数字孪生体关联关系问题; S6:采用分支决斗Q网络算法求解最佳车辆用户数字孪生体与服务器关联方案; 所述车辆用户将收集到的实时状态数据通过基站传入部署在边缘服务器中的数字孪生体,以实时更新用户最新状态;车辆用户集合为边缘服务器与基站一一对应连接,序列集合为因此边缘服务器集合为基站集合为当用户的孪生体部署在边缘服务器ES后,借助无线链路通过基站BS将实时信息传输至边缘服务器ES中进行孪生体更新;孪生体部署到同一边缘服务器的用户集合为Um; 步骤S2中,车辆用户在边缘服务器根据构建需求和网络状态建立孪生体关联关系,包括: 1车辆用户u通过基站BSm将状态信息数据传入边缘服务器ESm,即与边缘服务器ESm相关联;时隙t车辆用户的孪生体与边缘服务器的关联情况采用二进制变量矩阵Φt表示,其中表示车辆用户u的孪生体部署到边缘服务器ESm同步实时数据,否则 2当边缘服务器资源的动态变化以及车辆用户移动导致信距离增加时,将孪生体迁移到其他边缘服务器,采用二元变量δmt来表示关联到边缘服务器ESm的孪生体迁移情况,即: 其中表示时隙t-1车辆用户u的孪生体部署到边缘服务器ESm同步实时数据; 3边缘服务器的最大可维护车辆用户数量为: 其中,Mm表示边缘服务器ESm总存储资源,td表示固定持续时间,表示边缘服务器建立1比特数据的存储和管理所需存储资源大小,DH表示边缘服务器存储车辆用户的历史数据; 4每个用户的孪生体只能与一个边缘服务器关联,即: 所述步骤S3具体包括以下步骤: S31:采用需求供应模型来量化服务器的拥塞程度: 其中,π0和π1是性能降级的系数,|Um|为将孪生体部署在ESm的用户数量; S32:计算数字孪生映射粒度,其由边缘服务器拥塞程度与用户距离共同决定,表示为: Sym,ut=λ1-ζmtηαdm,u-o 其中,λ与o为常数,ζmt为服务器ESm的拥塞度,η为单位拥塞程度的丢包率,dm,u为边缘服务器ESm与用户u之间的距离,α为距离缩放因子; S33:计算孪生体更新用户u状态的信息同步时延,包括传输时延与计算时延;则同步时延记为: 其中,Du为用户传输状态更新数据量大小,τ为单位数据量所需的计算量大小,和分别为边缘服务器及其有线连接的基站自适应提供的计算资源及带宽资源;SNRm,ut表示在t时刻可实现的信噪比; 与边缘服务器ESm关联的用户u的数字孪生时效性表示为: 其中TD表示车辆用户的同步时延阈值; S34:采用滑动窗口机制,即衰减函数表示第k次交互得出的满意度相比当前交互时隙满意度的衰减程度,即: 其中,为一个参数,tk表示第k次交互时隙的结束时间; 当与边缘服务器ESm关联时,用户u的数字孪生直接满意度表示为: 其中P表示滑动窗口内的有效交互次数,k表示交互次数,μ1与μ2分别表示数字孪生时效性与映射粒度的权重,Sym,utk表示第k次交互数字孪生的映射粒度; 所述步骤S4中,采用资源余留率来量化孪生体维护所需资源与用户其他业务所需资源之间的关系,其中资源余留率由边缘服务器自适应分配的计算资源和总计算资源、基站自适应分配的带宽和总带宽共同决定,表示为: 其中κ1和κ2为权重,Bm表示BSm的总带宽,Cm表示ESm的总计算资源; 所述步骤S5具体包括以下步骤: S51:将直接满意度与间接满意度进行加权,得到当前交互时隙t结束后用户u对数字孪生的全局满意度: Gsm,ut=ωDRm,ut+1-ωIRm,ut 其中ω为权重系数; 全局满意度归一化为: S52:数字孪生边缘同步获得的收益与用户对数字孪生体满意度呈正相关,表示为: 其中,υin为信息同步单位收入; S53:实例化成本COinst为各服务器从云端服务器下载对应软件模块支持实例化新数字孪生成本,表示为: 其中lins表示单位实例化成本,Dsoft表示为实例化需要的软件模块大小,dm,G表示ESm与云服务器G的距离; 同步成本为用户孪生体在合适的服务器的进行实时数据传输成本,表示为: 其中ρ为单位距离中传输数据所需的成本;dm,u表示用户u与ESm的距离; 因此当发生迁移时,迁移成本为: δmt表示关联到边缘服务器ESm的孪生体迁移情况,dm,m'为边缘服务器ESm到ESm'的距离,cM为单位迁移成本; 以最大化系统长期效用为目标,优化车辆用户的数字孪生体关联关系问题,即: 式中,Φt为车辆用户的孪生体与服务器的关联情况,其中表示车辆用户的孪生体部署到边缘服务器同步实时数据,即用户的孪生体与服务器建立关联关系;和TD分别为车辆用户的同步时延与同步时延阈值,为服务器最大可维护的孪生体数量;UDt表示信息同步效用,ω1表示收益权重,ω2表示总成本权重,π1,π2和π3分别表示实例化成本、同步成本和迁移成本的权重; C1确保每个用户只能在一台服务器上部署孪生体;C2表示每台服务器与孪生体关联的数量约束;C3表示DT同步时延不得超过最大同步时延阈值。
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