空天信息网络中基于双拍卖博弈的资源分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114269019A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202111558461.7(22)申请日2021.12.20(71)申请人北京邮电大学地址100082北京市海淀区西土城路10号申请人中国电子信息产业集团有限公司第六研究所(72)发明人姚海鹏金雅晴张尼宫永康吴云峰韩庆敏韩宝磊忻向军(74)专利代理机构北京欣鼎专利代理事务所(普通合伙)11834代理人王阳虹(51)Int.Cl.H04W72/04(2009.01)H04W84/06(2009.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称空天信息网络中基于双拍卖博弈的资源分配方法(57)摘要本发明公开一种空天信息网络中基于双拍卖博弈的资源分配方法，其特征在于，包括设计了一个基于高空平台(HighAltitudePlatform，HAP)的低轨卫星系统和一种基于双拍卖博弈的EWA算法机制，其中低轨卫星系统可以直接访问相邻高空平台的计算资源，计算资源是由低轨卫星从高空平台那里购买的，由此建立了一个资源交易市场，而基于EWA算法，买卖双方能够通过与环境互动来动态调整其出价和要价策略。本发明引入了高空平台来卸载低轨卫星的计算任务，以减少传输延迟。基于双拍卖机制计算了近轨道卫星与高空平台之间的资源分配问题。然后，设计了一种基于经验权重吸引(EWA)的纳什均衡搜索算法，该算法结合了强化学习和信念学习的优势，在每个参与者上执行。CN114269019ACN114269019A权利要求书1/2页1.一种空天信息网络中基于双拍卖博弈的资源分配方法，其特征在于，包括设计了一个基于高空平台(HighAltitudePlatform，HAP)的低轨卫星系统和一种基于双拍卖博弈的EWA算法机制，其中低轨卫星系统可以直接访问相邻高空平台的计算资源，计算资源是由低轨卫星从高空平台那里购买的，由此建立了一个资源交易市场，而基于EWA算法，买卖双方能够通过与环境互动来动态调整其出价和要价策略。2.根据权利要求1所述的一种空天信息网络中基于双拍卖博弈的资源分配方法，其特征在于，所述低轨卫星系统中采用M/M/1排队模型来量化低轨卫星任务的紧急程度，使用λi表示LEOi的任务到达率，而HAPj的服务率将表示为μj，另外，由于高空平台和低轨卫星之间的距离短，所以主要服务等待时间可以归于处理延迟，任务的总延迟可以表示为：等于等待时间加上服务时间；然后，可以计算出平均等待时间为：根据公式Lq＝λiTw，队列的平均长度可以表示为：每个低轨卫星都有不同的业务需求，较高的λ表示任务的到达频率较高，而较小的μ表示任务需要大量的计算，特别地，当Lq很大时，意味着低轨卫星非常紧急地访问额外的计算资源。3.根据权利要求1所述的一种空天信息网络中基于双拍卖博弈的资源分配方法，其特征在于，所述低轨卫星系统中采用双拍卖博弈机制，使用A＝{aj},j＝1,2,3…N来描述高空平台的要价策略，其中aj表示SSj可以接受的最低价格；使用bi＝{bi,j},j＝1,2,3…N来描述LEOi对于不同高空平台的竞标价格；使用矩阵B＝{bi},i＝1,2,3…M表示所有低轨卫星的出价策略；βi,j用于表示LEOi为计算资源支付给HAPj的金额；一个高空平台有几种商品能够卖给N个买家，因此β是一个矩阵，其列记录HAPj将其计算资源出售给某个低轨卫星的交易价格，从而:是HAPj在所有成功交易中的总奖励。4.根据权利要求1所述的一种空天信息网络中基于双拍卖博弈的资源分配方法，其特征在于，所述一种基于双拍卖博弈的EWA算法机制引入了Sagents和Bagents，它们是买卖双方交易的Agent；出价和要价的范围从0到Pmax离散，并且出价和要价的数量p(p＝Pmax+1)；是Sagentj对HAPj的询问策略的集合，意味着它将选择某个要价，显然，Ssj等于aj。同样，表示Bagenti的出价策略，Bagent的策略是出价bi的向量，其元素bi,j是对Sagentj的出价，元素的数量等Sagents的数量；一个卖n方有p个出价，而卖方有n个，所以策略数为P，并且，Sbi等于使用Ss＝{Ss1,Ss2,…,Ssn}作为n个卖家的询问策略集合，即Ss＝A，定义Ss‑j＝{Ss1,2CN114269019A权利要求书2/2页Ss2,…,Ss(j‑1),Ss(j+1),…,Ssn}来描述除Sagentj或等A‑{aj}的Ss以外的策略。对于Bagents，Sb＝{S1,S2,…,Sp}是其出价策略的集合，即Sb＝B。Sb‑i＝{Sb1,Sb2,…,Sb(i‑1),Sb(i+1),…,Sbn}或Ss＝B‑{bi}是除Bagenti之外的策略；EWA中的关键参数：对于B