作為一種新的大規(guī)模感知數(shù)據(jù)收集方式,移動群智感知利用普通用戶的智能手機(jī)的感知與計(jì)算能力,通過移動互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行協(xié)作,從而完成大規(guī)模的、復(fù)雜的感知任務(wù)。然而,智能手機(jī)的資源非常有限,無節(jié)制地使用智能手機(jī)進(jìn)行感知任務(wù)的處理并上傳感知數(shù)據(jù),將會給手機(jī)的用戶帶來過大的代價(電量、數(shù)據(jù)流量的消耗),甚至影響用戶使用自己的手機(jī)。這樣將會大大降低用戶的參與程度。所以一套在手機(jī)資源約束的條件下使得系統(tǒng)效用最大化的任務(wù)分配及調(diào)度的控制方法對感知系統(tǒng)的成敗至關(guān)重要。由于群智感知系統(tǒng)存在很大的隨機(jī)與不確定性,例如隨機(jī)的手機(jī)狀態(tài),隨機(jī)的感知請求到達(dá)等,因而控制方法的設(shè)計(jì)極具挑戰(zhàn)。本課題就著重研究移動群智感知系統(tǒng)中效用最大化的隨機(jī)控制方法。本課題可分為兩部分。第一部分主要研究在給定智能手機(jī)資源約束的條件下,如何最大化群智感知系統(tǒng)收集到數(shù)據(jù)的效用。這個問題極具挑戰(zhàn)。首先,感知數(shù)據(jù)的效用大小與智能手機(jī)所處的情景有關(guān),然而手機(jī)所處的情景通常是隨機(jī)的并且難以預(yù)測。其次,由于邊際效應(yīng),一臺手機(jī)的感知決策依賴于其他手機(jī)的決策。本文基于李雅普諾夫(Lyapunov)最優(yōu)化技術(shù),提出了一種分布式的感知數(shù)據(jù)效用最大化的在線算法。該算法不需要知道未來手機(jī)所處的情景,并且可以由手機(jī)自身進(jìn)行感知決策。嚴(yán)格的理論分析和仿真結(jié)果均顯示該算法可以使得系統(tǒng)的時間平均效用與理論最優(yōu)值的差距在O(1/V)范圍內(nèi)。在第一部分的基礎(chǔ)上,本文在第二部分中考慮了一個更復(fù)雜的群智感知系統(tǒng)。第二部分主要研究如何最大化群智感知平臺的利潤的問題。平臺接收不同類型的感知請求,然后將感知任務(wù)分配到各個智能手機(jī)進(jìn)行處理并根據(jù)占用手機(jī)的時間長短補(bǔ)償手機(jī)的用戶,最后將收集到的感知數(shù)據(jù)返回給請求者并收取費(fèi)用從而賺取利潤。由于感知請求到達(dá)的隨機(jī)性、智能手機(jī)參與程度的動態(tài)性以及感知任務(wù)分配的復(fù)雜性,該問題同樣極具挑戰(zhàn)。本文提出了一種最優(yōu)的在線控制算法,在不需要任何未來知識的情況下,對感知請求準(zhǔn)入、任務(wù)分派、感知時間購買以及感知時間分配進(jìn)行在線控制。嚴(yán)格的理論分析和仿真結(jié)果均顯示該算法可以使得時間平均利潤任意接近理論最優(yōu)值,并且保證良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TN929.53
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 感知模式
        1.1.2 移動群智感知系統(tǒng)的架構(gòu)
        1.1.3 問題與挑戰(zhàn)
    1.2 研究內(nèi)容
    1.3 本章小結(jié)
第二章 相關(guān)研究及技術(shù)介紹
    2.1 移動群智感知應(yīng)用
    2.2 移動群智感知平臺
    2.3 移動群智感知系統(tǒng)中的最優(yōu)控制
    2.4 本章小結(jié)
第三章 一種分布式的數(shù)據(jù)收集效用最大化算法
    3.1 系統(tǒng)建模與問題描述
        3.1.1 調(diào)度問題
        3.1.2 系統(tǒng)建模
        3.1.3 問題定義
    3.2 算法設(shè)計(jì)
        3.2.1 分布式在線最優(yōu)調(diào)度算法
        3.2.2 性能分析與證明
    3.3 仿真與評估
        3.3.1 最優(yōu)性驗(yàn)證
        3.3.2 變化適應(yīng)性驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 一種平臺利潤最大化的隨機(jī)控制算法
    4.1 問題概述
    4.2 系統(tǒng)建模與問題定義
        4.2.1 控制決策
        4.2.2 動態(tài)隊(duì)列更新
        4.2.3 問題定義
    4.3 利潤最大化算法設(shè)計(jì)
        4.3.1 問題轉(zhuǎn)化
        4.3.2 在線控制算法
        4.3.3 分布式實(shí)現(xiàn)
        4.3.4 性能分析與證明
    4.4 仿真與評估
        4.4.1 最優(yōu)性驗(yàn)證
        4.4.2 性能對比
        4.4.3 穩(wěn)定性驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號：2872937