一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度方法及模型与流程

技术特征：

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；

(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；

(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。

2.根据权利要求1所述的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，所述的基于表驱动的二级优先级规则是针对周期性实时任务在机车运行操纵系统中的可预测性提出的一种非抢占调度方法，所述的二级优先级分为组优先级和实例优先级，在所述步骤(2)中先按组优先级排序，再按实例优先级排序，最终生成调度表。

3.根据权利要求1所述的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_st

n_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.根据权利要求2所述的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，在所述基于表驱动的二级优先级规则中，所述组优先级的设计规则为：先按照任务集中周期性实时任务的截止期由小到大的顺序，设置若干个任务组，然后根据任务间的时序约束，判定每个周期性任务的前驱任务并调整相应的任务组优先级；所述的实例优先级为任务组内部任务的排序规则，排序采用最小最坏执行时间规则。

5.根据权利要求3所述的一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度方法，其特征还在于，在所述估价函数中，非周期性实时任务的完成率也作为模糊输入参数，输入参数与阈值系数对应关系表如下表所示：

任务完成率定义如下：n_cr(t)＝e(n,t)/n_c。

6.根据权利要求1所述的一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度方法，其特征还在于，在所述步骤(5)中，对于非实时任务，调度顺序按照FIFO规则进行调度。

7.一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度模型，其特征在于，所述的调度模型分为两部分，分别为调度单元和执行单元，所述调度单元采用权利要求1-6中任意一项所述的方法对混合任务进行调度。

8.根据权利要求7所述的一种铁路机车运行操纵系统的混合任务调度模型，其特征在于，所述的调度单元包括任务收集器、实时调度器和任务整合单元，在机车运行操纵系统的运行过程中，不断有实时任务产生，所述任务收集器用于对所产生的任务进行集中处理，在每个时钟信号到来时，提交给实时调度器；所述实时调度器在下一个周期到来前，针对不同类型任务分别调用周期性实时任务调度算法和非周期性实时任务调度算法，对应生成周期性实时任务调度序列和非周期性实时任务调度序列；最后通过所述任务整合单元将两个序列合并生成一个统一调度序列，提交给所述任务执行单元；所述执行单元根据调度序列执行任务调度，并将调度结果和中间状态信息反馈给所述实时调度器，由所述实时调度器进行采集和保存。