感-传-算-控闭环系统中的资源分配的方法及装置

本技术涉及数据处理，具体涉及一种感-传-算-控闭环系统中的资源分配的方法及装置。

背景技术：

1、在一些通信资源以及算力资源有限的场景中，感-传-算-控闭环系统通常需要将有限的通信资源及算力资源（如，上行传输带宽）分配给各执行设备，以控制执行设备执行任务。例如，在一些基站受损的极端环境中，通常通过承载有基站功能的无人机为各机器人（即执行设备）分配通信资源，并控制各机器人执行应急任务。

2、但是，由于通信资源和算力资源是有限的，因此，如何在有限的通信资源和算力资源下合理地分配各执行设备的资源，以提高系统的控制性能，是一个需要解决的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种感-传-算-控闭环系统中的资源分配的方法及装置，用以优化系统的资源分配，提高系统性能。

2、一方面，本技术实施例中提供了一种感-传-算-控闭环系统中的资源分配的方法，应用于感-传-算-控闭环系统中的控制设备，感-传-算-控闭环系统中还包含多个执行设备，方法包括：

3、获取感-传-算-控闭环系统的通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息；

4、基于通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息，求解性能优化模型，获得性能优化模型的最优解，使得在最优解的情况下，性能优化模型中的目标函数的结果最优且满足性能优化模型中的约束条件的约束；目标函数的结果为感-传-算-控闭环系统的总控制代价的优化值；约束条件包括：各执行设备的上行传输带宽、上行传输时间以及计算频率的资源约束条件以及各执行设备的控制代价的代价约束条件；

5、根据最优解，为各执行设备分别分配对应的上行传输带宽、上行传输时间和计算频率。

6、一种实施方式中，性能优化模型中包括：各执行设备的控制代价变量；

7、目标函数包括：根据各执行设备各自的控制代价变量的总和的最小值，确定总控制代价的优化值；总控制代价的优化值与最小值呈正相关；控制代价变量表示执行设备的控制代价。

8、一种实施方式中，通信资源、计算资源包括：系统上行带宽、系统计算频率以及系统周期；性能优化模型中还包括：各执行设备的上行传输带宽变量、上行传输时间变量以及计算频率变量；

9、资源约束条件包括以下多个条件：

10、各执行设备的上行传输带宽变量的总和，不高于系统上行带宽；

11、各执行设备的计算频率变量的总和，不高于系统计算频率；

12、各执行设备的上行传输带宽变量、上行传输时间变量以及计算频率变量均不低于零；

13、每一执行设备的上行传输时间变量和计算时间的总和，不高于系统周期；每一执行设备的计算时间是根据执行设备对应的计算频率变量以及感知信息参数确定的；计算时间与计算频率变量呈负相关，并与感知信息参数和比特处理周期呈正相关；感知信息参数表示执行设备上行传输的有效信息量。

14、一种实施方式中，运行信息包括：噪声熵功率；性能优化模型中还包括：各执行设备各自对应的状态向量以及内禀熵率；

15、代价约束条件包括以下多个条件：各执行设备的运行代价不高于各自对应的控制代价变量；感知信息参数不低于内禀熵率；各执行设备的控制代价变量不低于零；

16、运行代价是根据状态向量、噪声熵功率、感知信息参数以及内禀熵率确定的；运行代价与状态向量、噪声熵功率以及内禀熵率均呈正相关，并与感知信息参数呈负相关。

17、一种实施方式中，运行信息还包括：上行传输功率、信道增益以及噪声功率谱密度；

18、感知信息参数为感知信息量，感知信息量与传输容量、上行传输功率以及信道增益均呈正相关，并与噪声功率谱密度呈负相关；

19、传输容量是根据上行传输带宽变量与上行传输时间变量的乘积确定的。

20、一种实施方式中，运行信息还包括：上行传输功率、信道增益以及噪声功率谱密度；性能优化模型中还包括：各执行设备各自对应的控制辅助变量和信息辅助变量；

21、资源约束条件还包括以下条件：

22、感知信息参数为控制辅助变量，且不高于控制信息量；控制信息量与信息辅助变量、上行传输功率、信道增益以及上行传输时间变量均呈正相关，并与噪声功率谱密度呈负相关。

23、一种实施方式中，资源约束条件还包括：

24、

25、其中，k表示执行设备的序号，n表示迭代次数，u表示上行传输，表示执行设备k的上行传输带宽变量，表示执行设备k的上行传输时间变量，表示执行设备k在第n次迭代计算的信息辅助变量，表示执行设备k在n-1次迭代计算的信息辅助变量。

26、一种实施方式中，基于通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息，求解性能优化模型，获得性能优化模型的最优解，包括：

27、基于通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息，采用凸优化方法，对性能优化模型进行迭代求解，直至获得符合优化条件的最优解。

28、一种实施方式中，方法还包括：

29、分别针对每一执行设备，执行以下步骤：

30、确定接收到执行设备上传的感知数据时，对感知数据进行计算处理，获得计算处理结果；感知数据是执行设备感知获得的；

31、根据计算处理结果，生成控制指令；

32、将控制指令，返回至执行设备。

33、一方面，本技术实施例中提供了一种感-传-算-控闭环系统中的资源分配的装置，应用于感-传-算-控闭环系统中的控制设备，感-传-算-控闭环系统中还包含多个执行设备，装置包括：

34、获取单元，用于获取感-传-算-控闭环系统的通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息；

35、获得单元，用于基于通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息，求解性能优化模型，获得性能优化模型的最优解，使得在最优解的情况下，性能优化模型中的目标函数的结果最优且满足性能优化模型中的约束条件的约束；目标函数的结果为感-传-算-控闭环系统的总控制代价的优化值；约束条件包括：各执行设备的上行传输带宽、上行传输时间以及计算频率的资源约束条件以及各执行设备的控制代价的代价约束条件；

36、分配单元，用于根据最优解，为各执行设备分别分配对应的上行传输带宽、上行传输时间和计算频率。

37、一种实施方式中，性能优化模型中包括：各执行设备的控制代价变量；

38、目标函数包括：根据各执行设备各自的控制代价变量的总和的最小值，确定总控制代价的优化值；总控制代价的优化值与最小值呈正相关；控制代价变量表示执行设备的控制代价。

39、一种实施方式中，通信资源、计算资源包括：系统上行带宽、系统计算频率以及系统周期；性能优化模型中还包括：各执行设备的上行传输带宽变量、上行传输时间变量以及计算频率变量；

40、资源约束条件包括以下多个条件：

41、各执行设备的上行传输带宽变量的总和，不高于系统上行带宽；

42、各执行设备的计算频率变量的总和，不高于系统计算频率；

43、各执行设备的上行传输带宽变量、上行传输时间变量以及计算频率变量均不低于零；

44、每一执行设备的上行传输时间变量和计算时间的总和，不高于系统周期；每一执行设备的计算时间是根据执行设备对应的计算频率变量以及感知信息参数确定的；计算时间与计算频率变量呈负相关，并与感知信息参数和比特处理周期呈正相关；感知信息参数表示执行设备上行传输的有效信息量。

45、一种实施方式中，运行信息包括：噪声熵功率；性能优化模型中还包括：各执行设备各自对应的状态向量以及内禀熵率；

46、代价约束条件包括以下多个条件：各执行设备的运行代价不高于各自对应的控制代价变量；感知信息参数不低于内禀熵率；各执行设备的控制代价变量不低于零；

47、运行代价是根据状态向量、噪声熵功率、感知信息参数以及内禀熵率确定的；运行代价与状态向量、噪声熵功率以及内禀熵率均呈正相关，并与感知信息参数呈负相关。

48、一种实施方式中，运行信息还包括：上行传输功率、信道增益以及噪声功率谱密度；

49、感知信息参数为感知信息量，感知信息量与传输容量、上行传输功率以及信道增益均呈正相关，并与噪声功率谱密度呈负相关；

50、传输容量是根据上行传输带宽变量与上行传输时间变量的乘积确定的。

51、一种实施方式中，运行信息还包括：上行传输功率、信道增益以及噪声功率谱密度；性能优化模型中还包括：各执行设备各自对应的控制辅助变量和信息辅助变量；

52、资源约束条件还包括以下条件：

53、感知信息参数为控制辅助变量，且不高于控制信息量；控制信息量与信息辅助变量、上行传输功率、信道增益以及上行传输时间变量均呈正相关，并与噪声功率谱密度呈负相关。

54、一种实施方式中，资源约束条件还包括：

55、

56、其中，k表示执行设备的序号，n表示迭代次数，u表示上行传输，表示执行设备k的上行传输带宽变量，表示执行设备k的上行传输时间变量，表示执行设备k在第n次迭代计算的信息辅助变量，表示执行设备k在n-1次迭代计算的信息辅助变量。

57、一种实施方式中，获得单元用于：

58、基于通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息，采用凸优化方法，对性能优化模型进行迭代求解，直至获得符合优化条件的最优解。

59、一种实施方式中，分配单元还用于：

60、分别针对每一执行设备，执行以下步骤：

61、确定接收到执行设备上传的感知数据时，对感知数据进行计算处理，获得计算处理结果；感知数据是执行设备感知获得的；

62、根据计算处理结果，生成控制指令；

63、将控制指令，返回至执行设备。

64、一方面，本技术实施例中提供了一种电子设备，包括：

65、处理器；以及

66、存储器，存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行如上述任一种感-传-算-控闭环系统中的资源分配的各种可选实现方式中提供的方法的步骤。

67、一方面，本技术实施例中提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行如上述任一种感-传-算-控闭环系统中的资源分配的各种可选实现方式中提供的方法的步骤。

68、一方面，本技术实施例中提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，或者承载有计算机可读代码的非易失性计算机可读存储介质，当计算机可读代码在电子设备的处理器中运行时，电子设备中的处理器执行如上述任一种感-传-算-控闭环系统中的资源分配的各种可选实现方式中提供的方法的步骤。

69、本技术实施例中的资源分配的方法，包括获取感-传-算-控闭环系统的通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息；基于通信资源、计算资源以及各执行设备分别对应的运行信息，求解性能优化模型，获得性能优化模型的最优解，使得在最优解的情况下，性能优化模型中的目标函数的结果最优且满足性能优化模型中的约束条件的约束；目标函数的结果为感-传-算-控闭环系统的总控制代价的优化值；约束条件包括：各执行设备的上行传输带宽、上行传输时间以及计算频率的资源约束条件以及各执行设备的控制代价的代价约束条件；根据最优解，为各执行设备分别分配对应的上行传输带宽、上行传输时间和计算频率。这样，通过性能优化模型，可以合理分配上行传输带宽、上行传输时间和计算频率，减小了耗费的总控制代价，提高了系统性能。