[发明专利]一种基于粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法及平台

权利要求书

1.一种基于粒子群禁忌组合的并行测试任务调度平台，其特征在于，包括测试资源与测试任务输入模块、数据库模块、数据库管理模块、表格与参数选择模块、调度方法模块、调度结果模块、调度结果显示与比较模块和方法扩展模块；

测试资源与测试任务输入模块是并行测试任务调度平台的入口，测试资源与测试任务输入模块输入数据包括：测试资源表、测试任务表、测试任务间的约束关系表、信号类型表、粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法的参数，输入的数据表格与参数保存至数据库模块；

数据库模块将测试资源与测试任务输入模块输入的数据存储到数据库中；

数据库管理模块负责对数据库模块中存储的数据表格和参数的添加、删除、修改操作；

表格与参数选择模块从数据库模块中选取调度方法模块需要的测试任务集、测试资源表、对应测试任务集的约束关系表、粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法的参数，并且输出至调度方法模块；

当需要采用粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法以外的调度方法时，方法扩展模块将新的调度方法加入调度方法模块中；调度方法模块采用粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法或方法扩展模块添加的其他调度方法对表格与参数选择模块输出的数据进行运算，生成的调度结果输出至调度结果模块；

调度结果模块将调度结果存储至数据库模块或者直接输出至调度结果显示与比较模块；

调度结果显示与比较模块分别接收数据库模块和调度结果模块的数据，对同一方法或不同方法的调度结果进行显示与比较。

2.一种基于粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法，其特征在于，包括以下8个步骤：

第1步：提取参数

表格与参数选择模块从数据库模块中提取的数据表格抽象后的数学描述为：测试任务集T＝{t₁，t₂，…，t_j，...，t_M}和仪器资源集R＝{r₁，r₂，…，r_i，...，r_n}，t_j对应于测试任务表的测试任务号，M为测试任务数，r_i对应于仪器资源表的仪器号，n为仪器资源数；测试任务t_j的测试方案集为j＝1，2，…M，j为测试任务号，k_j为测试任务t_j的测试方案总数，对应于测试任务表的测试方案数；方案的占用资源集为j＝1，2，...，M，i＝1，2，...k_j，l_ji为占用资源集R^ji的资源总数，R^ji对应于测试任务表中测试方案N所用的测试仪器，测试任务t_j的测试方案i的测试用时为h^ij；任务之间构成的时序矩阵为[TS]_M×M，M为测试任务总数，若测试任务t_j优先于测试任务t_i，即任务间的约束关系，则[TS]_M×M(i，j)＝1，否则[TS]_M×M(i，j)＝0；

提取粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法的参数包括：禁忌方法最大迭代次数N_max2、禁忌表长度k、粒子群方法最大迭代次数N_max1、粒子群的大小s、粒子最大飞行速度V_max、结束阀值ε，阀值ε的设置以结果未变化的次数为界线，当结果连续ε次未变化则结束；

第2步：初始化

对每个粒子进行随机初始化，包括粒子位置X_i和初始飞行速度V_i，并设粒子群方法当前迭代次数N₁＝0；每个粒子位置X_i代表一个可行的测试序列；

X_i＝(x_i1，x_i2，...，x_im，...，x_iM)x_im∈T，T为测试任务集

V_i＝(v_i1，v_i2，...，v_im，...，v_iM)-V_max＜v_im＜V_max，V_max为粒子最大飞行速度

其中x_im、v_im分别为粒子X_i与粒子飞行速度V_i的第m维分量，1≤i≤s，1≤m≤M，M为测试任务总数，s为粒子群的大小；

第3步：求解测试仪器调度矩阵

利用禁忌方法计算每个粒子i最好适应度值所对应的测试仪器调度矩阵RT_i；

3.1：清空禁忌表、禁忌方法迭代次数N₂＝0；

3.2：对每个粒子i随机产生测试仪器调度矩阵RT_i；

RTi=r11,r12,...,r1m,...r1Mr21,r22,...,r2m,...r2M..........rl1,rl2,...,rlm,...rlM.............rL1,rL2,...,rLm,...rLM]]>

r_lm表示第m个测试任务的所需的第l个仪器，r_lm∈R，R为仪器资源集，RT_i的第m列向量表示测试序列X_i的第m分量的所需的测试仪器集合，第l行代表所有测试任务所占用的第l个仪器，L为所有测试任务中占用资源数的最大值，1≤m≤M，M为测试任务总数

3.3：对每个粒子i当前测试仪器调度矩阵RT_i产生邻域测试仪器调度矩阵集RT′_i

RTi′={RTi1,RTi2,...,RTid,...,RTiD}]]>

其中RT′_i表示RT_i所有邻域解组成的集合，为RT_i的第d个邻域解，称为邻域测试任务调度矩阵，D为邻域解的个数；

3.4：计算每个邻域测试仪器调度矩阵与粒子X_i结合后的适应度值，适应度值的计算通过如下公式得到：

F(Xi,RTid)=a1ψ1(Xi,RTid)+a2ψ2(Xi,RTid)+......+ajψj(Xi,RTid)+......;]]>

其中：为适应度评价函数，为第j个性能指标的评价函数，a_j表示在适应度评价函数函数中所占的权重，且a₁+a₂+...a_j+...＝1；

3.5：从RT′_i集合中选出适应度值最好且不在禁忌表里的邻域测试仪器调度矩阵把作为当前粒子的测试仪器调度矩阵并把该邻域测试仪器调度矩阵加入禁忌表；

3.6：使得禁忌方法迭代次数N₂＝N₂+1；

3.7：满足禁忌方法迭代次数N₂＜N_max2则转3.3，否则跳至第4步；

第4步：更新个体历史最优解

对于每个粒子，即可行的测试序列，将其适应度值与所经历过最好位置的适应度值进行比较，如果更好，将其作为该粒子的个体历史最优值，用当前位置更新个体粒子最好位置并记录该粒子对应的测试仪器调度矩阵，分别记为分别表示粒子i的历史最优测试序列与测试仪器调度矩阵；

第5步：更新全局历史最优解

对每个粒子，将其历史最优值与粒子群体所经历的最好位置的适应度值进行比较，若更好，则将其作为当前的全局最好位置并记录该粒子对应的测试仪器调度矩阵，分别记为分别表示所有粒子中最好的测试序列与其对应的测试仪器调度矩阵；

第6步：更新粒子速度与位置

对粒子的速度V_i与位置X_i进行更新，更新公式如下：

vim=vim+c1ξ(ximpbest-xim)+c2η(xmGpbest-xim)]]>

x_im＝x_im+v_im

其中，c₁和c₂为学习因子，取值为正数；ξ，η是[0，1]区间内均匀分布的伪随机数；v_im，x_im，分别为V_i，X_i，向量的第m个分量；

第7步：判断是否结束

使得粒子群方法迭代次数N₁＝N₁+1；判断是否满足阀值条件ε或N₁＞N_max1；如果满足，则T^P＝X^Gbest及RT＝RT^Gbest，转第8步；否则转至第3步；

T^P和RT分别表示最终的测试任务调度序列与最终的测试仪器调度矩阵；

第8步：结果输出

调度结果模块暂时存储调度方法模块产生的测试任务调度序列T^P与测试仪器调度矩阵RT，调度结果模块根据需要将结果存入数据库模块中或直接在结果显示与比较模块以图的形式显示。

3.根据权利要求2所述的一种基于粒子群禁忌组合的并行测试任务调度方法，其特征在于，所述的第1步中ε＝0.3×N_max1。