《支持无线充电的无人机边缘网络资源调度技术规范》征求意见稿.docx

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支持无线充电的无人机边缘网络资源调度技术规范

1范围

本文件规定了无人机辅助无线充电边缘网络中系统架构、任务卸载、数据采集、能量传输及协同调度的技术要求，涵盖系统架构、通信性能以及调度控制等内容。

本文件适用于多无人机协同、多节点通信的边缘计算网络场景的资源调度。2规范性引用文

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

边缘网络edgenetwork

一种结合多设备和节点，分布式处理数据和任务的网络架构。该系统支持无人机与移动设备协同优化任务卸载和能量传输。

3.2

半双工特性Half-Duplexfeature

指无人机等移动设备由于硬件限制，在同一时刻只能执行单一任务，比如任务卸载或能量收集，而不能同时进行两者操作的一种通信特性。

3.3

任务卸载taskoffloading

由移动设备或传感器节点将自身任务，通过无线网络链路转交给无人机或边缘服务器进行计算处理的机制。

3.4

无人机路径规划UAVpathplanning

根据三维坐标计算最优飞行路径，以最少能耗的方式完成任务（如任务卸载、能量传输和数据采集）；系统需实时处理节点位置和任务需求变化对路径的影响。

3.5

服务质量qualityofservice,QoS

系统在任务调度和执行过程中对于任务响应时间、数据准确性和效率等方面的性能要求。例如，延迟敏感型任务需保证低时延传输。

3.6

无线能量传输wirelesspowertransfer

无需物理接触，通过射频、激光或其他无线方式进行的能量传输过程。系统通过时间分段模式支持能量向低电量节点的传递。

3.7

延迟敏感型任务delay-sensitivetask

对时延要求较高的任务类型。这些任务需要在限定时间内完成，从任务传输到处理的全流程必须满足服务质量（QoS）要求，如无人机实时视频传输或紧急计算任务。

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3.8

计算密集型任务computation-intensivetask

需要大量计算资源的任务类型，例如大规模数据模型训练和图像处理。此类任务通常卸载到计算能力较强的无人机或边缘节点进行处理，以实现更高效的任务计算执行。

3.9

传感器节点sensornode

配置了数据采集能力与无线通信功能的地面节点，负责收集环境数据并通过网络链路传递至无人机或边缘服务器。

3.10

多无人机协同调度multi-UAVcooperativescheduling

在多无人机参与任务的场景下，通过任务分工和路径优化等，多无人机协同完成复杂任务调度。

4缩略语

无人机：UAV

无线能量传输:WPT服务质量：QoS

低功耗广域网协议:LoRa光探测与测距:LiDAR

中央处理单元:CPU

图形处理器:GPU张量处理器:TPU

第五代移动通信技术:5G无线局域网技术:WiFi

5系统架构

5.1支持无线充电的无人机边缘网络业务需求

5.1.1资源协同与任务管理

系统需具备动态调度和协同管理多样化资源的能力，实现无人机、边缘节点和地面传感器之间的高效任务协作，优化资源分配及使用效率，具体需求见表1。

表1资源协同与任务管理需求

需求点

具体描述

资源管理模式

提供集中式调度（边缘服务器统一分配）与分布式协作（节点直接通信）的支持，适配不同任务场景

资源形式

计算资源：算力（单位：GFLOPS），最小单元为1GFLOPS

能量资源：剩余电量（单位：Wh），分级（低、中、高）量化

通信资源：带宽（单位：Mbps）

任务状态资源：任务进度或负载状态，最小单元为具体子任务或数据包

资源物理形态

涉及无人机、地面传感器、边缘服务器

5.1.2时间分配与工作模式切换

系统需支持基于半双工和全双工特性的时间分配，合理调度任务卸载、数据采集和能量传输的过程切换。

5.1.3充电管理与能量利用优化

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系统需针对无人机的高能耗特性，设计精确的充电管理与能量调度方案，具体需求见表2。表2无人机充电管理与能量利用

无人机充电模式

需求

性能要求

无人机自身充电管理

充电功率调控

低电量阶段：20%，提供高功率快速充电，≥50W

无人机为节点充电管理

中电量阶段：20%-80%，维持标准功率充电，30W~50W

高电量阶段：80%，进入涓流充电模式，≤20W

充电功率调控

无线能量传输效率维持在70%~85%

支持设备能量供给

单节点无线充电功率范围为20W~50W，根据节点优先级动态分配充电功率

节点优先级

高优先