【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于通信，涉及一種基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法。
技術(shù)介紹
1、隨著基于ar或觸覺互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動駕駛的發(fā)展，未來的車輛將配備許多傳感器來收集環(huán)境數(shù)據(jù)，例如足夠數(shù)量的攝像頭和lidar。這種計算密集型服務(wù)需求通常需要深度圖融合等3d重建技術(shù)。事實上，鄰近的裝有傳感器的rsu可以獲得類似的環(huán)境數(shù)據(jù)。此外，在rsu的覆蓋范圍內(nèi)，也可以從各種配備傳感器的sev中獲得類似的環(huán)境數(shù)據(jù)。由于rsu的視角不同，有必要利用計算指令中包含的tav的坐標進行坐標變換預(yù)處理，以消除感知的環(huán)境數(shù)據(jù)之間的差異。計算指令的大小比原始傳感輸入數(shù)據(jù)要小得多，相應(yīng)的傳輸時延也會大大減少。因此，由于原始傳感數(shù)據(jù)傳輸和指令傳輸?shù)膮f(xié)作，它為減少總體延遲提供了新的可能性。在傳統(tǒng)的協(xié)作過程中，需要在邊緣服務(wù)器之間傳遞大量的輸入數(shù)據(jù)，不僅會占用大量的通信資源，還會超出時延的容忍范圍，有一定的局限性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法。結(jié)合通信感知一體化系統(tǒng)的特性提出適用于車聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境感知方法，在保證感知精度的情況下節(jié)省大量頻譜資源和能耗，減少任務(wù)協(xié)作時延。
2、為達到上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，包括以下步驟：
4、s1：車輛發(fā)起環(huán)境感知任務(wù)，將任務(wù)指令轉(zhuǎn)發(fā)給在滿足信道門限系數(shù)的情況下通信資源最豐富的路測單元rsu，并計算任務(wù)傳輸時長；p>
5、s2：根據(jù)接收到的任務(wù)指令，數(shù)字孿生系統(tǒng)dt組合一些信息由rsu定期交付，并在滿足qoe要求的前提下做出協(xié)作決策；協(xié)作決策包括任務(wù)比率、無線帶寬比和自適應(yīng)傳輸策略；
6、s3：數(shù)字孿生系統(tǒng)查看實時的邊緣服務(wù)器rsu狀態(tài)，選取服務(wù)狀態(tài)良好的rsu作為協(xié)作節(jié)點，將復(fù)雜任務(wù)拆分成子任務(wù)分配到協(xié)作節(jié)點上，協(xié)作節(jié)點通過邊緣選擇策略選擇附近的服務(wù)車輛sev進行車路協(xié)同感知；
7、s4：如果該任務(wù)所需要的數(shù)據(jù)未在本地緩存，則rsu?j通過通感一體化模式isac來感知從而獲取處理任務(wù)所需資源，反之則使用環(huán)境感知指令模式inst；對于isac模式，同時執(zhí)行多目標感測和多流通信從而獲取處理任務(wù)所需要的環(huán)境數(shù)據(jù)；對于inst模式，僅需將緩存在本地的數(shù)據(jù)預(yù)處理，即視角變換；數(shù)據(jù)處理的時間取決于指令的大小和坐標變換。
8、進一步，步驟s1具體包括以下步驟：
9、s11：使用二進制數(shù)conv,m來指示車輛和rsu?m是否可以建立可靠的通信連接，定義hv,m為信道門限系數(shù)，則：
10、
11、hv,m表示信道門限系數(shù)；
12、s12：令滿足信道門限系數(shù)的rsu集合為φ＝{φ1,φ2,...,φc}，其中c表示滿足信道門限系數(shù)的rsu的數(shù)量；在滿足信道門限系數(shù)的情況下，數(shù)字孿生系統(tǒng)dt將通信資源最豐富的rsu分配給車輛接入，該rsu表示為k：
13、
14、其中分別表示滿足信道門限系數(shù)rsu實時的通信資源。
15、s13：任務(wù)指令只包含輸入數(shù)據(jù)大小、計算強度和qoe要求；從任務(wù)車輛到rsu的信道速率如下：
16、
17、其中zk1(t)是rsu?k分配給車輛的帶寬，pv,k代表車輛的發(fā)射功率，σ2表示噪聲功率，表示復(fù)信道衰落系數(shù)，是路徑損耗，α是路徑損耗指數(shù)，dv,k(t)表示任務(wù)發(fā)起期間車輛和rsu?k之間的時變距離；
18、s14：任務(wù)指令從車輛卸載到rsu?k所需要的時間表示為：
19、
20、dv代表任務(wù)指令的數(shù)據(jù)量大小，rv,k代表。
21、進一步，所述步驟s3具體包括以下步驟：
22、s31：dt根據(jù)任務(wù)車輛的要求生成相應(yīng)的決策，自適應(yīng)地將任務(wù)劃分為子任務(wù)，并將子任務(wù)分發(fā)給服務(wù)車輛sev和rsu以進行協(xié)作處理，參與協(xié)作的sev構(gòu)成集合ι＝{1,2,...,i,...,i}；參與協(xié)作的rsu構(gòu)成集合＝{1,2,...,j,...,j}；
23、s32：分配任務(wù)的流程為首先交付給較為空閑的rsu節(jié)點，然后再由rsu交付給附近的計算車輛sev?i；采用二進制數(shù)表示附近sev的邊緣選擇策略，具體表示為表示sev?i目前業(yè)務(wù)繁忙，未選擇參與協(xié)作計算任務(wù)；表示sev?i選擇參與協(xié)作計算任務(wù)，并在附近rsu接收相關(guān)任務(wù)參數(shù)和處理任務(wù)所需要的數(shù)據(jù)；假設(shè)每個rsu最多能為mmax輛sev交付任務(wù)，由此得每個sev最多選擇一個rsu進行接收任務(wù)，即
24、進一步，步驟s4具體包括以下步驟：
25、s41：假設(shè)任務(wù)dtask被rsu?j分成n個部分，每個子任務(wù)占總?cè)蝿?wù)的比例系數(shù)為αj，滿足如果該任務(wù)所需要的數(shù)據(jù)未在本地緩存，則rsu?j通過isac模式來感知從而獲取處理任務(wù)所需資源，反之則使用inst模式；定義二進制數(shù)xj以指示在rsu?j相應(yīng)的邊緣服務(wù)器中是否高速緩存了不可缺少的數(shù)據(jù)；
26、s42：依次計算isac和inst兩種并行協(xié)作模式的任務(wù)上傳時延；
27、s43：如果選擇isac協(xié)作模式，其中由配備n個天線的rsu和i個任務(wù)車輛組成，每個車輛有m個天線，其中im≤n；感興趣范圍roi包括目標感測區(qū)域和干擾區(qū)域，被劃分為大小相等的立方體，每個立方體表示一個像素點；目標周圍的干擾范圍內(nèi)存在o個雜波作為干擾；車路協(xié)同無線網(wǎng)絡(luò)中具有兩個基本任務(wù)，即目標感知和信息通信，這些任務(wù)由多個任務(wù)車輛和多天線rsu協(xié)同完成；
28、s44：rsu獲得類似的環(huán)境數(shù)據(jù)并且已經(jīng)高速緩存到相應(yīng)的邊緣服務(wù)器中時，選擇inst模式，使用包含在計算指令中的任務(wù)車輛坐標的矩陣運算，對rsu感知的環(huán)境數(shù)據(jù)進行坐標變換，然后由rsu使用自己感知的環(huán)境數(shù)據(jù)執(zhí)行子任務(wù)。
29、進一步，步驟s43中，具體包括以下步驟：
30、建立第i個車輛疊加編碼發(fā)射信號，假設(shè)第i個車輛構(gòu)造感測信號以感知目標區(qū)域中的p個目標，并生成數(shù)據(jù)作為通信信號以在每個時隙中傳送信息，具體描述如下：
31、
32、
33、其中表示感知，表示通信，分別是用于對應(yīng)的感測信號和通信信號的發(fā)射波束成形向量；
34、對于rsu的接收信號，具體如下：
35、
36、其中，表示感知，表示雜波干擾，表示通信，n是加性白色高斯噪聲awgn向量，以及分別是第p個目標和第o個雜波的反射系數(shù)；表示級聯(lián)信道，其中g(shù)i,p和g′i,p分別是從第i個服務(wù)車輛到第p個目標以及從第p個目標到rsu的信道增益；表示級聯(lián)信道，其中fi,o和fi′,o分別是從第i個服務(wù)車輛到第o個雜波和從第o個雜波到rsu的信道增益；是從第i個服務(wù)車輛到rsu的信道增益；假設(shè)gi,p,fi,o,hi在時隙內(nèi)保持恒定，但是在時隙上獨立地衰落；
37、在rsu處部署線性無偏估計器以估計目標的反射系數(shù)；為了獲得用于目標本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：步驟S1具體包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：所述步驟S3具體包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：步驟S4具體包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：步驟S43中，具體包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：步驟S44中，RSU緩存卸載決策以感知和預(yù)處理相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)；InsT情況下服務(wù)車輛的上傳時間取決于坐標轉(zhuǎn)換時間，假設(shè)服務(wù)車輛一直在感知環(huán)境數(shù)據(jù)，在接收到計算指令后立即執(zhí)行坐標變換，轉(zhuǎn)換時間取決于感測到的數(shù)據(jù)量，執(zhí)行所花費的時間取決于RSU?j相對應(yīng)的邊緣服務(wù)器的計算能力和子任務(wù)所需的CPU周期：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：步驟s1具體包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：所述步驟s3具體包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于通感一體化的數(shù)字孿生車聯(lián)網(wǎng)中環(huán)境感知方法，其特征在于：步驟s4具體包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐倫，張子霄，汪啊沙，陳前斌，
申請(專利權(quán))人：重慶郵電大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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