(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210717520.9 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 中国铁道科 学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所 地址 100081 北京市海淀区大柳树路2号 一 区12幢2层201-20 3、 206 申请人 中国铁道科 学研究院集团有限公司 　 北京经纬信息技 术有限公司 (72)发明人 孙鹏　张惟皎　杨春辉　贾志凯　 杨凯　郭悦　陈彦　李莉　喻冰春　 (74)专利代理 机构 北京金盾律师事务所 1 1910 专利代理师 李岩　李敏 (51)Int.Cl. H04W 4/44(2018.01) H04L 67/61(2022.01)G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 动车组车地协同任务处理方法及其系统、 设 备及存储介质 (57)摘要 本申请公开了一种动车组车地协同任务处 理方法， 包括： 车地协同任务生成步骤： 基于动车 组车载运行状态数据生成车地协同处理任务， 基 于车地协同处理任务的原始数据容量、 任务计算 量、 处理结果容量及最大可容忍服务时延， 生成 动车组协同处理任务集合； 车地协同任务调度步 骤： 基于动车组协 同处理任务集合， 采用预构建 的车地协同任务计算模型及资源分配模型， 获得 车地协同处理任务的调度策略， 以及针对动车组 车地网络系统中的各级设备的资源最优分配策 略。 本申请还公开了一种动车 组车地协同任务处 理系统、 介质和存 储介质。 权利要求书4页 说明书14页 附图2页 CN 115243222 A 2022.10.25 CN 115243222 A 1.一种动车组车地协同任务处理方法， 应用于包含相互之间通信连接的动车组车载设 备、 接入节点、 多级汇聚节点及地面数据中心的动车组车地网络系统， 其特征在于， 所述动 车组车地协同任务处 理方法包括： 车地协同任务生成步骤： 基于动车组车载运行状态数据生成车地协同处理任务， 基于 所述车地协同处理任务的原始数据容量、 任务计算量、 处理结果容量及最大可容忍服务时 延， 生成动车组车地协同处 理任务集合； 车地协同任务调度步骤： 基于所述动车组车地协同处理任务集合， 采用预构建的车地 协同任务计算模型及资源分配模型， 获得所述车地协同处理任务的调度策略， 以及针对所 述动车组车地网络系统中的各级设备的资源最优分配策略。 2.根据权利要求1所述动车组车地协同任务处 理方法， 其特 征在于， 还 包括： 车地协同服务质量保障步骤： 优化所述车地协同处理任务的调度 策略及所述资源最优 分配策略， 计算所述车地协同处理任务的总处理时间， 以保证所述车地协同处理任务的总 时延最小， 满足车地协同服 务质量。 3.根据权利要求1或2所述动车组车地协同任务处理方法， 其特征在于， 所述车地协同 任务生成步骤， 进一 步包括： 任务优先级划分步骤： 根据 所述车地协同处理任务的处理紧急程度， 设置为高优先级、 中等优先级、 低优先级车地协同处 理任务； 任务集合生成步骤： 基于采集的本地车载数据划分为N个所述车地协同处理任务Jn， 且n∈{1, …,N}， 其中， N为正整数， Dn为Jn的原始数据容量， Cn 为Jn的计算量， On为Jn的处理结果容量， 为不同优先级的Jn的最大可容忍服务时延， 所 述动车组车地协同处 理任务集合为： Λ＝{J1,J2,…,Jn,...JN}。 4.根据权利要求1或2所述动车组车地协同任务处理方法， 其特征在于， 所述车地协同 任务调度步骤， 进一 步包括： 车地协同任务计算模型构建步骤： 所述车地协同任务计算模型为计算所述车地协同处 理任务Jn的总处理时间 其中， 分别为任务Jn在所述动车组车地网络系统中各级设备进行任务处理的时 间， 分别为 的调度决策变量， 基于车地协同任务处理的 优化目标和资源约束， 在所述总处理时间Tn最优时， 获得所述 车地协同处理任务Jn的调度策 略为 其中， n∈{1, …,N}， m∈{0,1, …,M}， N为所述车地协同 处理任务个数， M为所述动车组车地网络系统的多 级处理设备的级数； 资源分配策略模型构建步骤： 基于车地协同任务处理的优化目标和资源约束， 在所述 总处理时间Tn最优时， 获得所述处理设备上的资源分配策略β＝{β1, β2,…, βN}， 其中， n∈ {1,…,N}； N为所述车地协同处 理任务个数。 5.根据权利要求2所述动车组车地协同任务处理方法， 其特征在于， 所述车地协同服务 质量保障步骤， 进一 步包括： 任务处理时间计算步骤 ： 计算所述车地协同处理任务Jn的 总处理时间 ：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115243222 A 2其中， 为任务Jn在列车本地处 理时间； 为 在 所 述 动 车 组 车 地 网 络 系 统 在 第 一 级 设 备 处 理 时 间 ， 其中， 为任务Jn传输到所述第一级设备 的时间， 为Jn在第一级设备的处理时间， 为两相邻第一级设备间的Jn处理结果传输时 间， 为任务Jn处理结果发送到列车端的时间， γ1为所述车地协同处理任务Jn处理完成 后， 列车驶离初始接入点所 经过的第一级设备 数量； 为 在 所 述 动 车 组 车 地 网 络 系 统 在 第 m 级 设 备 处 理 时 间 ， 其中， 为任务Jn 从第一级设备传输到第m级设备的时间， 为任务Jn在第m级设备的处理时间, 为任务Jn在两相邻第m级设备间处理结果传输时间， 为任务Jn从第m级设备传输到 第一级设备的时间； γm为任务Jn处理完成后， 列车驶离初始接入点所经过的第m级设备数 量； 任务处理时间最小化步骤： 通过优化所述车地协同处理任务Jn的调度策 略及所述资源 分配策略， 在保证最大可容忍服务时延的情况下， 最小化动车组任务集合的总处理 时间， 采 用数学公式： mi n∑n∈NTn； 受限于： 条件C1: 所述各任务的处 理时间小于最大 可容忍服 务时延； 条件C2: 其中， U表示所述各级处理设备所包含的资源块总数； 通过所述资源最优分配策略分配到的所述各级处理设备的计算资源块分配之和小于计算 资源块总数U； 条件C3: 基于所述调度策略， 选择所述 各级处理设备中的任意 一个处理设备处 理所述车地协同处 理任务Jn； 条件C4: 选择所述各级处理设备中的唯 一一个处理设备处理所述车地协同处理任务Jn， 或者所述车地协同处理任务在所述各级处 理设备中仅负责转发， 其中， n∈{1, …,N}， m∈{0,1, …,M}。 6.一种动车组车地协同任务处理系统， 采用 如权利要求1 ‑5中任意一项所述动车组车 地协同任务处理方法， 应用于包含相互之间通信连接的动车 组车载设备、 接入节点、 多级汇 聚节点及地面数据中心的动车组车地网络系统， 其特征在于， 所述动车组车地协同任务处 理系统包括： 动车组车载用户终端： 部署在动车组， 基于动车组车载运行状态数据生成车地协同处 理任务， 基于所述车地协同处理任务的原始数据容量、 任务计算量、 处理结果容量及最大可 容忍服务时延， 生成动车组车地协同处 理任务集合； 边缘节点： 通信连接于所述动车组车载用户终端及所述地面数据中心， 所述边缘节点权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115243222 A 3