基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法

1.本发明涉及车联网技术领域，特别涉及一种基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法、一种计算机可读存储介质和一种计算机设备。


背景技术：

2.人工智能与移动通信的高速发展推动了车联网技术革命性的进步，因此也诞生了许多需要获取车辆周围环境信息的新兴车联网应用(例如，自动驾驶类应用、虚拟现实类应用或者数字孪生等感知应用)；这些应用都需要实时传输和处理大量高维多模态的分布式感知数据。
3.相关技术中，在进行车联网应用的数据传输和处理时，多只是根据预先设定的采样频率获取简单的量化编码数据，这种方式下，许多感知信息是过时的或者对于车载应用是无用的，将导致严重的资源浪费；另外，由于通信带宽和算力的限制，部分重要的感知数据反而无法及时传输和处理；导致有效数据的流失。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，能够实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
5.本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
6.本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
7.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，包括以下步骤：路侧单元获取对应管理区域的道路环境信息，并根据所述道路环境信息对所述管理区域进行划分，以得到多个管理子区域，以及根据所述道路环境信息计算每个管理子区域对应的静态环境复杂度；所述路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据和管理区域内每一车辆所对应的位置信息；根据每一车辆所对应的位置信息计算每个管理子区域对应的动态环境复杂度，并根据所述静态环境复杂度和所述动态环境复杂度计算每个管理子区域对应的交通复杂度；根据所述交通复杂度计算每个管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间，并根据所有管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间和最新车辆感知数据的获取时间计算所述管理区域对应的信息可用值；通过优化算法对所述信息可用值进行优化，以得到最优信息可用值，并根据所述最优信息可用值确定每个子区域所对应的资源分配比例。
8.根据本发明实施例的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，首先，路侧单元获取对应管理区域的道路环境信息，并根据所述道路环境信息对所述管理区域进行划分，以得到多个管理子区域，以及根据所述道路环境信息计算每个管理子区域对应的静态环境复杂度；接着，所述路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据和管理区域内每一车辆所对应的位置信息；然后，根据每一车辆所对应的位置信息计算每个管理
子区域对应的动态环境复杂度，并根据所述静态环境复杂度和所述动态环境复杂度计算每个管理子区域对应的交通复杂度；接着，根据所述交通复杂度计算每个管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间，并根据所有管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间和最新车辆感知数据的获取时间计算所述管理区域对应的信息可用值；然后，通过优化算法对所述信息可用值进行优化，以得到最优信息可用值，并根据所述最优信息可用值确定每个子区域所对应的资源分配比例；从而实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
9.另外，根据本发明上述实施例提出的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法还可以具有如下附加的技术特征：
10.可选地，所述路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据，包括：所述路侧单元获取管理子区域内每一车辆所对应的数据传输能力值和数据处理能力值，并根据所述数据传输能力值和所述数据处理能力值确定管理子区域对应的最佳处理车辆，以及通过所述最佳处理车辆接收对应管理子区域内的车辆感知数据。
11.可选地，所述交通复杂度根据以下公式计算：
[0012][0013]
其中，εn(t)表示交通复杂度，表示静态环境复杂度，表示动态环境复杂度。
[0014]
可选地，所述预计处理完毕时间根据以下公式计算：
[0015]rn,rsu
(t)＝τn(t)blog(1 ζn(t))
[0016]
其中，r
n,rsu
(t)表示管理子区域的通信传输速率，τn(t)表示管理子区域的传输带宽比例，ζn(t)表示管理子区域在t时刻的传输信噪比；
[0017]
μn(t)＝γεn(t)
[0018]
其中，μn(t)表示计算复杂度，γ表示转换系数，εn(t)表示交通复杂度；
[0019][0020][0021]
其中，bn表示管理子区域对应的感知数据量，表示感知数据传输时间，表示感知数据计算时间，c
n,t
表示管理子区域对应的计算资源分配比例；
[0022][0023]
其中，t
′
表示预计处理完毕时间，t表示当前时间。
[0024]
可选地，所述信息可用值根据以下公式计算：
[0025][0026]
其中，a
rsu
表示信息可用值，n表示管理子区域的数量，un(t
′
)表示管理区域对应的最新车辆感知数据获取时间。
[0027]
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序，该基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序被处理器执行时实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法。
[0028]
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过存储基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序，以使得处理器在执行该基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序时，实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，从而实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
[0029]
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法。
[0030]
根据本发明实施例的计算机设备，通过存储器对于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序进行存储，以使得处理器在执行该基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序时，实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，从而实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
附图说明
[0031]
图1为根据本发明实施例的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法的流程示意图。
具体实施方式
[0032]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0033]
相关技术中，根据预设采样频率进行数据传输和处理，许多感知信息是过时的或者对于车载应用是无用的，将导致严重的资源浪费；另外，由于通信带宽和算力的限制，部分重要的感知数据反而无法及时传输和处理；导致有效数据的流失；根据本发明实施例的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，首先，路侧单元获取对应管理区域的道路环境信息，并根据所述道路环境信息对所述管理区域进行划分，以得到多个管理子区域，以及根据所述道路环境信息计算每个管理子区域对应的静态环境复杂度；接着，所述路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据和管理区域内每一车辆所对应的位置信息；然后，根据每一车辆所对应的位置信息计算每个管理子区域对应的动态环境复杂度，并根据所述静态环境复杂度和所述动态环境复杂度计算每个管理子区域对应的交通复杂度；接着，根据所述交通复杂度计算每个管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间，并根据所有管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间和最新车辆感知数据的获取时间计算所述管理区域对应的信息可用值；然后，通过优化算法对所述信息可用值进行优化，以得到最优信息可用值，并根据所述最优信息可用值确定每个子区域所对应的资源分配比例；从而实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
[0034]
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0035]
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0036]
图1为根据本发明实施例的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法的流程示意图，如图1所示，该基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法包括以下步骤：
[0037]
s101，路侧单元获取对应管理区域的道路环境信息，并根据道路环境信息对管理区域进行划分，以得到多个管理子区域，以及根据道路环境信息计算每个管理子区域对应的静态环境复杂度。
[0038]
也就是说，在道路上分布设置多个路侧单元(该路侧单元作为车路协同多域多源资源管理装置)，每个路侧单元具有对应的管理区域；在进行资源管理时，路侧单元通过自身携带的传感器获取其对应管理区域的道路环境信息，并根据道路环境信息对管理区域进行划分，以将管理区域划分为多个管理子区域；然后，根据道路环境信息计算每个管理子区域对应的静态环境复杂度。
[0039]
s102，路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据和管理区域内每一车辆所对应的位置信息。
[0040]
也就是说，路侧单元对其管理区域中每个管理子区域所对应的车辆感知数据和管理区域内每一车辆所对应的位置信息进行获取。
[0041]
其中，路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据的方式可以有多种。
[0042]
作为一种示例，路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据，包括：路侧单元获取管理子区域内每一车辆所对应的数据传输能力值和数据处理能力值，并根据数据传输能力值和数据处理能力值确定管理子区域对应的最佳处理车辆，以及通过最佳处理车辆接收对应管理子区域内的车辆感知数据。
[0043]
即言，路侧单元在进行每个管理子区域所对应的车辆感知数据的获取时，首先，是获取管理子区域内每一车辆所对应的数据传输能力值和数据处理能力值；接着，根据每一车辆的数据传输能力值和数据处理能力值确定该管理子区域中的最佳处理车辆，即言，选择出其中数据传输能力和数据处理能力综合最佳的车辆；然后，将该最佳处理车辆作为汇聚节点，从而，该管理子区域内的其他车辆在获取到感知数据之后，将自身获取到的感知数据传输给该汇聚节点，则系统只需要通过该汇聚节点即可获取该管理子区域的车辆感知数据。
[0044]
s103，根据每一车辆所对应的位置信息计算每个管理子区域对应的动态环境复杂度，并根据静态环境复杂度和动态环境复杂度计算每个管理子区域对应的交通复杂度。
[0045]
即言，根据管理子区域中每一车辆所对应的位置信息来计算该管理子区域的动态环境复杂度；接着，根据环境信息计算得到的静态环境复杂度和该动态环境复杂度计算每个管理子区域所对应的交通复杂度。
[0046]
在一些实施例中，交通复杂度根据以下公式计算：
[0047][0048]
其中，εn(t)表示交通复杂度，表示静态环境复杂度，表示动态环境复杂度。
[0049]
作为一种示例，通过路侧单元上的传感器对其管理区域内的车辆的位置进行监测，以获取车辆的位置信息，并根据车辆的位置信息维护车辆列表v＝{v1,v2,...,vm},其中，v1,v2,...，vm为车辆的位置坐标。进而，根据车辆的位置坐标以及管理区域内管理子区域的划分方式，可以计算得到每个管理子区域所对应的车辆密度；而该车辆密度即可作为动态环境复杂度。
[0050]
s104，根据交通复杂度计算每个管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间，并根据所有管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间和最新车辆感知数据的获取时间计算管理区域对应的信息可用值。
[0051]
在一些实施例中，预计处理完毕时间根据以下公式计算：
[0052]rn,rsu
(t)＝τn(t)blog(1 ζn(t))
[0053]
其中，r
n,rsu
(t)表示管理子区域的通信传输速率，τn(t)表示管理子区域的传输带宽比例，ζn(t)表示管理子区域在t时刻的传输信噪比；即言，在采样的过程中，假设任一时间对同一管理子区域采样的数据量是不变的，即言，管理子区域所对应的感知数据量bn是不变的。
[0054]
μn(t)＝γεn(t)
[0055]
其中，μn(t)表示计算复杂度，γ表示转换系数，εn(t)表示交通复杂度；即言，在计算得到交通复杂度之后，根据交通复杂度计算得到相应的计算复杂度(即每比特数据所需要的cpu周期)。
[0056][0057][0058]
其中，bn表示管理子区域对应的感知数据量，表示感知数据传输时间，表示感知数据计算时间，c
n,t
表示管理子区域对应的计算资源分配比例。
[0059][0060]
其中，t
′
表示预计处理完毕时间，t表示当前时间。
[0061]
在一些实施例中，信息可用值根据以下公式计算：
[0062][0063]
其中，a
rsu
表示信息可用值，n表示管理子区域的数量，un(t
′
)表示管理区域对应的最新车辆感知数据获取时间。
[0064]
s105，通过优化算法对信息可用值进行优化，以得到最优信息可用值，并根据最优信息可用值确定每个子区域所对应的资源分配比例。
[0065]
作为一种示例，路侧单元以最大化a
rsu
为目的，对各个管理子区域的感知信息进行
采样，以确定最优的a
rsu
值，并根据最优的a
rsu
值对管理子区域的传输带宽比例τn(t)和管理子区域对应的计算资源分配比例c
n,t
进行重新分配，以保证数据传输资源和数据处理资源有效利用。
[0066]
综上所述，根据本发明实施例的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，首先，路侧单元获取对应管理区域的道路环境信息，并根据所述道路环境信息对所述管理区域进行划分，以得到多个管理子区域，以及根据所述道路环境信息计算每个管理子区域对应的静态环境复杂度；接着，所述路侧单元获取每个管理子区域所对应的车辆感知数据和管理区域内每一车辆所对应的位置信息；然后，根据每一车辆所对应的位置信息计算每个管理子区域对应的动态环境复杂度，并根据所述静态环境复杂度和所述动态环境复杂度计算每个管理子区域对应的交通复杂度；接着，根据所述交通复杂度计算每个管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间，并根据所有管理子区域对应的车辆感知数据的预计处理完毕时间和最新车辆感知数据的获取时间计算所述管理区域对应的信息可用值；然后，通过优化算法对所述信息可用值进行优化，以得到最优信息可用值，并根据所述最优信息可用值确定每个子区域所对应的资源分配比例；从而实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
[0067]
为了实现上述实施例，本发明实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序，该基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序被处理器执行时实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法。
[0068]
根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过存储基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序，以使得处理器在执行该基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序时，实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，从而实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
[0069]
为了实现上述实施例，本发明实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法。
[0070]
根据本发明实施例的计算机设备，通过存储器对于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序进行存储，以使得处理器在执行该基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理程序时，实现如上述的基于信息可用性的车路协同多域多源资源管理方法，从而实现对数据处理资源的动态分配，提高数据处理资源的利用率，保障车联网应用的有效运行。
[0071]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0072]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0073]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0074]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0075]
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0076]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0077]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
[0078]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0079]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0080]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0081]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0082]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。