(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111619846.X (22)申请日 2021.12.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114499630 A (43)申请公布日 2022.05.13 (73)专利权人 福州大学 地址 362251 福建省泉州市晋 江市金井镇 水城路1号福州大 学晋江科教园 (72)发明人 林志坚　陈小培　陈平平　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 蔡学俊　薛金才 (51)Int.Cl. H04B 7/185(2006.01) H04B 7/19(2006.01) H04B 7/195(2006.01) G06K 9/62(2022.01) (56)对比文件 CN 112929074 A,2021.0 6.08CN 110972313 A,2020.04.07 CN 113099505 A,2021.07.09 US 2020204 477 A1,2020.0 6.25 裴郁杉等.空天地 一体化通信网络发展愿景 与挑战. 《邮电设计技 术》 .2020,(第04期), Zhen Wang,etc.I ntelligent Task Offloading for 6G- Enabled Maritime I oT Based on Reinforcement Learn ing. 《2021 Internati onal Conference o n Security, Pattern Analysis, and Cybernetics （S PAC)》 .2021, 林彬等.“空天地海 ”一体化的海上应急通信 网络技术综述. 《移动通信》 .2020,(第09期), Yue Pang， etc. .A Space-Air-Ground Integrated Netw ork Assisted Maritime Communication Network Based o n Mobile Edge Computi ng. 《2020 IE EE World Congress on Services (SERVIC ES)》 .2020, 审查员 杨玖 (54)发明名称 一种基于空天地一体化网络的海洋边缘计 算任务卸载系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于空天地一体化网络 的海洋边缘计算任务卸载系统,包括海面层、 空 中层和卫星层； 所述海面层包括多个海面基站， 所述海面基站包括能量回收基站、 卫星地面站和 第一边缘计算服务器； 所述空中层包括高空气 球， 所述高空气球通过钢索固定于海底； 所述卫 星层包括部署于空间相应的轨道上的低轨卫星、 中轨卫星及地球同步轨道卫星， 其数量关系满 足： ， 其中 表示低轨 卫星的数量， 表示中轨卫星的数量， 表示地球同步轨道卫星的数量； 所述低轨卫星上 搭载有第二边缘计算服务器； 应用此方案可实现降低整体网络复杂度的降低， 更加实用及节能。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114499630 B 2022.10.21 CN 114499630 B 1.一种基于空天地一体化网络的海洋边缘计算任务卸载系统,其特征在于包括海面 层、 空中层和卫星层； 所述海面层包括多个海面基站， 所述海面基站包括能量回收基站、 卫 星地面站和第一边缘计算服务器； 所述空中层包括高空气球， 所述高空气球通过钢索固定 于海底； 所述卫星层包括部署于空间相应的轨道上 的低轨卫星、 中轨卫星及地球同步轨道 卫星， 其数量关系满足： NLEO＞NMEO＞NGEO， 其中NLEO表示低轨卫星的数量， NMEO表示中轨卫星的 数量， NGEO表示地球同步轨道卫星的数量； 所述低轨卫星上搭 载有第二 边缘计算服务器； 所述海面基站的位置为 其中 即海面基 站BS的水平坐标和海面基站BS的天线高度； 每个海面基站BS的通信范围为RBS； 每个海面基 站BS的第一 边缘计算服务器能够同时处 理任务数量有限， 为Ω； 所述高空气球的位置为 其中 即高空气球TA的 水平坐标和高空气球TA的高度； 每个 高空气球TA的通信范围为RTA； 高空气球TA的位置与海 面基站BS的位置相关； 采用K ‑means聚类算法对 海面基站BS进行分类； 分类过程如下： (1)输入 分类数k， 最大迭代次数m； (2)从LBS中随机选择k个位置作为初始的k个聚类中心e： {e1,e2,...,ek}； (3)进入迭代 (4)初始分类 (5)计算各海面基站 到各初始聚类中心ek的距离： 将最小距离的 标记为对应 类别 λi， 此时更新分类 (6)对Cn中的所有样本 重新计算 新的聚类中心en： (7)如果所有聚类中心不再变化或者到达最大迭代次数m， 则退出迭代， 输出分类C＝ {C1,C2,...,Ck}； (8)其对应的聚类中心{e1,e2,...,ek}为高空系留气球的部署位置 。 2.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的海洋边缘计算任务卸载系统, 其特征在于包括任务的卸载计算过程， 包括以下步骤： 步骤1： 根据任务产生的距离远近， 即附近有无基站的分布， 将任务划分为近海任务与 远洋任务； 步骤2： 近海任务的计算卸载： 首先用户船搜索周边， 是否处在海面基站的覆盖范围内， 若处在海面基站的覆盖范围内， 则直接将任务卸 载到相应的信道质量最好的海面基站； 海 面基站直接将计算结果返回用户船； 若用户船不处于海面基站的覆盖范围内， 则将任务卸 载至高空气球， 由高空气球卸 载至其通信范围内的海面基站； 海面基站计算完毕后将结果 回传至高空气球， 高空气球返回至用户船； 步骤3： 远洋任务的计算卸载： 远洋任务即是处在海面基站及高空气球覆盖范围以外的 用户产生的任务， 采用低轨卫星LEO进行卸载； 任务产生后卸载至经过此地的低轨卫星LE O；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114499630 B 2低轨卫星LEO根据任务的特性选择本地计算或者上传至卫星地面站计算， 计算结果由中轨 卫星MEO或者地球同步轨道卫星GEO返回至用户。 3.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的海洋边缘计算任务卸载系统, 其特征在于， 所述任务的特性具体包括任务的大小或者任务的时延性要求； 若任务的特性 大， 则卸载至卫星地面站计算后计算结果返回至中轨卫星ME O或者地球同步轨道 卫星GEO后 再返回至用户； 若任务特性小， 则由低轨卫星LEO本地计算后结果返回至中轨卫星MEO或者 地球同步轨道卫星GEO后再返回至用户。 4.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的海洋边缘计算任务卸载系统, 其特征在于， 所述海面基站设置 于近海海域的小岛或礁石上。 5.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的海洋边缘计算任务卸载系统, 其特征在于， 所述能量收集装置用于收集 风能、 潮汐能或太阳能。 6.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的海洋边缘计算任务卸载系统， 其特征在于， 所述高空气球上设置有风力发电机， 利用高空中的风力提供能量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114499630 B 3