改进粒子群驱动的多卫星任务卸载与资源分配策略

摘要

针对低地球轨道卫星网络中计算和通信资源不足的问题，开展了多卫星协同的任务卸载与资源分配联合优化问题研究。具体方法为构建动态信道条件的“空-地”一体化系统模型，以最小化所有任务的平均完成时延为目标，将该问题建模为一个混合整数非线性规划（Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP）问题，进而提出一种将改进型粒子群优化与拉格朗日乘子法相结合的混合算法进行求解。该算法利用粒子群算法（Particle Swarm Optimization,PSO）的全局搜索能力优化离散的卸载决策，并基于凸优化理论，结合拉格朗日乘子法思想对给定决策下的连续性资源分配子问题进行高效迭代求解。仿真结果表明，所提算法在不同用户负载下均能显著降低任务平均完成时延，并有效提升任务完成率，验证了其在卫星边缘计算场景下的有效性。

关键词

卫星边缘计算 / 任务卸载 / 资源分配 / 空天地一体化网络 / 混合整数非线性规划

基金资助

国家自然科学基金项目（62341102）; 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目（N2023G060）