[发明专利]面向城市感知的通用移动众包任务分配方法及系统

说明书

本发明涉及面向城市感知的通用移动众包任务分配方法及系统，设计了一种通用的移动众包感知任务分配指标，用以统一表示空间覆盖率、任务执行延迟和数据精度三方面的系统性能，并可选择数据恢复模式，从而支撑不同性能需求的智慧城市感知应用。该任务分配方法及系统综合考虑移动众包系统多方面的性能指标来实现城市大范围移动众包感知任务的分配和数据重构，从而保证移动众包感知全面的服务质量。该方法和系统可以有效支撑各类城市感知应用，如城市交通状况感知、城市空气质量监控等。

技术领域

本发明涉及数据感知技术领域，尤其涉及一种面向城市感知的通用移动众包任务分配方法及系统。

背景技术

随着搭载强力CPU和丰富传感器的智能设备(如智能手机)变得日益普及并成为人们日常生活中的主流计算和通信设备，移动感知(Mobile Crowdsourcing)已经成为一种新型的城市感知与计算方式，可以支持诸如城市交通状况感知、空气质量监控、城市噪音地图绘制等智慧城市应用。特别地，移动感知将大规模的城市感知任务划分成一些具体的微小任务(micro task)，然后将这些任务分配给分散的移动设备用户(worker)，并由这些用户到特定区域执行相应的任务并采集、上传特定数据以完成该任务。由于用户执行任务需要花费一定的代价(如步行距离、设备耗电及通信费用等)，因此用户执行完成任务将获得一定的奖励。一个特定的城市感知应用具有有限的预算(budget)来选择性地分配一些任务给合适的用户。某个用户可能被分配多个任务，他需要按照系统产生的感知路径(由一系列空间分布的任务组成)依次执行路径上的任务并上传数据。该用户将获得与感知路径长度成正比例的奖励。由于用户能力、资源有限，每个用户只能接收一定数量的任务。同样地，受限于总体预算，城市感知任务通常不能全部分配完毕，一般只有部分任务会被分配到合适的用户。任务分配完毕，用户沿着感知路径进行数据采集。移动众包系统收集用户上传的数据，也可以采取一些数据分析策略从当前的采样数据恢复得到全局的信息。

任务分配(task assignment)是移动众包平台的核心功能之一，将影响整个移动众包系统的服务质量。传统的任务分配算法主要优化移动众包平台的某些性能指标，如众包感知任务的空间覆盖率(Coverage)(Chon,Y.,Lane,N.D.,Kim,Y.,Zhao,F.,Cha,H.(2013).Understanding the coverage and scalability of place-centriccrowdsensing.In Proceedings of the 2013ACM international joint conference onPervasive and ubiquitous computing,ACM.)，众包感知的数据采集延迟(Latency)(即所有任务的完成时间，Zeng,Y.,Tong,Y.,Chen,L.,Zhou,Z.(2018).Latency-oriented taskcompletion via spatial crowdsourcing.In 34th IEEE International Conference onData Engineering,IEEE.)，以及众包感知的数据采集精度(Accuracy)(Kang,Y.,Miao,X.,Liu,K.,Chen,L.,Liu,Y.(2015).Quality-aware online task assignment in mobilecrowdsourcing.In IEEE 12th International Conference onMobile Ad Hoc andSensor Systems,IEEE.)。然而，由于已有的任务分配方法往往只注重部分性能的优化而忽视其他性能指标，使得它们主要存在以下两方面的不足：(1)由于缺乏全局的性能优化策略，已有的任务分配方法不能获得更为全面的移动众包感知性能；(2)已有的任务分配方法只适用于特定性能优化的感知应用，不具备较好的用性，它们不能通过简单的调整以适应于不同城市感知应用的需求。

为了解决上述实际移动众包平台中存在的问题，有必要提供一种面向城市感知的通用移动众包任务分配方法，以追求移动众包感知的综合性能并且形成支持城市感知应用各类需求的通用平台。

发明内容