[发明专利]一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度方法及模型

摘要

本发明提供了一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度方法及模型。本发明的调度方法以一个帧周期作为基本调度单元，包括预处理；针对周期性实时任务基于表驱动的二级优先级规则进行调度序列排序；针对非周期性实时任务应用基于启发式搜索策略和模糊控制的方法进行排列；然后进行时间片的回收以及调度结果和反馈数据的采集工作，并判断剩余执行时间；如果周期时间未用完，则执行非实时任务。本发明的混合任务调度方法和模型能够极大地减小系统开销，又能够比较灵活地处理系统执行过程中的各种变化情况，并且可以降低系统不确定性对调度的影响。

主权项

1.一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度方法，其特征在于，所述混合任务包括：周期性实时任务、非周期性实时任务以及非实时任务；所述混合任务调度方法以一个帧周期作为基本调度单元，所述混合任务调度方法包括下述步骤：(1)帧周期开始时，所述混合任务调度方法进行调度准备，所述调度准备至少包括任务切换和资源检查；(2)针对周期性实时任务，应用基于表驱动的二级优先级规则进行调度序列排序，并按照该序列调度周期性实时任务，该二级优先级调度规则考察每个任务的截止期和任务间的时序约束关系，具体实施时，每个周期性实时任务具有两个优先级，分别为组优先级和实例优先级，在周期性实时任务的调度序列排列时，先按组优先级排序，再按实例优先级排序，最终生成调度序列，其中，二级优先级调度规则如下：(2.1)为了充分利用处理器的利用率，首先按照任务集里截止期由小到大的顺序，设置若干个任务组，按照任务的周期，将每个周期性实时任务分配到任务组里，相同组的周期性任务具有相同的组优先级，即具有相同的重要程度；(2.2)根据任务间的时序约束，判定每个周期性任务的前驱任务，如果该任务的前驱任务的组优先级大于该任务，那么维持当前的两个任务的组优先级不变；否则，将该任务的前驱任务再分配到该任务的优先级组中；(2.3)对于组内任务的优先级顺序采用最小最坏执行时间作为判定标准，即最坏执行时间越小的任务具有越高的实例优先级，设置完全部任务的实例优先级后，再根据时序约束的关系，调整任务实例优先级顺序，让时序约束均能得到满足；(2.4)确定任务的执行顺序，先按照组优先级排序，然后对于组优先级相同的任务，按照实例优先级由高到低进行排序，最终生成周期性任务调度表；(3)针对非周期性实时任务，应用基于启发式搜索策略和模糊控制的方法，对非周期性实时任务进行排列，并按照该序列调度非周期性实时任务，其中，所述的基于启发式搜索策略引入了模糊控制的方法，提出了一种新的估价函数：H(n，t)＝h(n，t)*n_stn_st＝(n_d‑t)‑(n_c‑e(n，t))其中H(n，t)是估价函数，h(n，t)是非周期性实时任务n在时刻t的动态阈值系数，n_st是非周期性实时任务n在时刻t的剩余空闲时间，n_d是任务n的截止期，n_c是最坏执行时间，e(n，t)是任务n在时刻t已经执行过的时间；(4)对当前周期内未使用的时间片进行回收并且进行调度结果和反馈数据的采集，判断剩余执行时间；(5)如果当前周期时间未用完，则执行非实时任务；(6)在帧周期结束时，如果非周期性实时任务或非实时任务还未执行结束，则在下一帧周期开始时执行周期性实时任务，封存未执行完成的非周期性实时任务或非实时任务，确保周期性实时任务的实时性。