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申请/专利权人：广东工业大学

摘要：本发明提供一种基于信息年龄匹配的车辆辅助边缘数字孪生聚合方法，包括以下步骤：S1：根据数字孪生通信系统构建目标函数；S2：以最小化数字孪生的信息年龄为优化目标，根据目标函数构建优化目标模型；S3：将优化目标模型转化为基于问题结构的双边匹配模型，得到稳定的匹配结果；S4：基于稳定的匹配结果进行数字孪生聚合。本发明提供一种基于信息年龄匹配的车辆辅助边缘数字孪生聚合方法，能够有效降低数字孪生的虚实映射误差，实现高可靠和低延迟的通信，解决了目前由于存在不可忽略的数据传输和处理延迟导致数字孪生的实际值与估计值之间存在较大偏差的问题。

主权项：1.一种基于信息年龄匹配的车辆辅助边缘数字孪生聚合方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据数字孪生通信系统构建目标函数；所述数字孪生通信系统包括I个终端用户、M个基站和V辆停放车辆，所述基站包括过载基站和未过载基站；其中，所述终端用户与基站关联通信，所述过载基站与停放车辆关联通信，所述终端用户与停放车辆关联通信；S2：以最小化数字孪生的信息年龄为优化目标，根据目标函数构建优化目标模型；所述数字孪生的信息年龄具体为终端用户中的数据从收集完成到被调用更新数字孪生之间的时间；所述目标函数为： 其中，βv,i表示二进制关联变量，当βv,i＝1时表示终端用户的数字孪生DTi被选择与停放车辆v关联，当βv,i＝0时表示终端用户的数字孪生DTi没有被选择与停放车辆v关联； 表示数字孪生DTi与停放车辆v关联时的信息年龄， 表示物理实体采集数据所需的时间，表示向停放车辆v上传数字孪生体的历史数据Di的传输时延，表示与停放车辆v关联的终端用户数字孪生通信速率，W是信道带宽，N0为高斯白噪声功率，pv,i是停放车辆v到数字孪生DTi的发射功率，gv,i是停放车辆v到数字孪生DTi的信道增益，表示基于上传的数据更新数字孪生所消耗的时延，fv是停放车辆v的CPU频率，rv为处理数据样本所需的CPU周期数，τv表示停放车辆v的停放时间；S3：将优化目标模型转化为基于问题结构的双边匹配模型，得到稳定的匹配结果；所述优化目标模型为： s.t.C1:C2:C3:C4:variables:γm,v∈{0,1},βv,i∈{0,1}其中，γm,v以及βv,i是二进制关联变量，约束C1保证了停放车辆v与终端用户关联的孪生体的最大数量为约束C2表示终端用户的孪生体只能关联到一辆停放车辆，约束C3确保停放车辆有足够的时间处理关联的终端用户孪生体，约束C4保证了停放车辆v对数字孪生DTi的最低传输速率R1；基于问题结构的双边匹配模型的匹配过程具体为：S3.1：将所有停放车辆和终端用户均设置为未匹配状态；S3.2：对于未匹配的终端用户i，寻求其偏好列表中最优的偏好，得到对应的最优偏好的停放车辆v*，即并向最优偏好的停放车辆v*发送匹配请求；Fiv表示终端用户i的偏好；S3.3：由停放车辆v收集所有发送匹配请求的终端用户并配对，形成请求者集合Yv；如果此时停放车辆v的匹配超过自身的容量，则在Yv中找到最差偏好的终端用户i*，即并取消停放车辆v与最差偏好的终端用户i*的配对i*,v；Fvi表示停放车辆v的偏好；如果此时停放车辆v的匹配刚好达到自身容量，对于新的请求者r，由停放车辆v在Yv中找到最差偏好的终端用户i*，若Fvi*Fvr，则取消配对i*,v，并建立配对r,v；S3.4：对于被取消配对的终端用户，在其偏好列表中删除最优偏好的停放车辆，并重新设置为未匹配状态，返回步骤S3.2，直到达到稳定匹配；当一个有效的匹配不包含任何阻塞对，则认为其是稳定匹配；其中，有效的匹配需满足以下条件：A1：每个数字孪生只能匹配一辆停放车辆，即|Φi|≤1；A2：停放车辆关联多个数字孪生，但匹配的数量受限，即A3：对于匹配关系，Φi＝{v∈V|i→v∈Φ}且Φv＝{i∈I|v→i∈Φ}；当出现一对i,v阻碍匹配Φ时，认为这是一对阻塞对，满足阻塞对的条件如下：B1：终端用户i和停放车辆v有相互偏好，即i∈Fv以及v∈Fi；B2：终端用户i没有配对，或者比起匹配Φi＝v’更偏向于停放车辆v；B3：停放车辆v没有达到配对容量，或者相对于配对i’∈Φ-1v，停放车辆v更偏向于终端用户i；其中，v’和v表示不同的停放车辆，i’和i表示不同的终端用户；S4：基于稳定的匹配结果进行数字孪生聚合，所述数字孪生的偏好为与停放车辆v相关联的数字孪生DTi所对应的传输速率：Fiv＝Rv,i所述停放车辆v的偏好为在停放时间下所关注的数字孪生DTi的信息年龄：

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