CN111984405B - 一种汽车控制系统安全调度方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车控制系统安全调度方法,包括如下步骤:1)分析汽车控制系统的任务类型,将每个子系统作为控制系统的任务;2)根据任务类型建立实时调度模型;3)利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级;4)汽车控制系统模式转化时,主动放弃低关键层次任务,执行高关键层次任务,确保系统安全。本发明利用最佳优先级分配方法,有效地确保系统的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制系统的实时调度领域,特别是一种汽车控制系统安全调度方法。
背景技术
随着经济的发展,人民生活水平的提高,汽车已经成为人们日常生活的重要交通工具。汽车尤其是私家车的保有量逐年上升,汽车在带给人们便利的同时,也带来了相应的困扰比如停车难问题,交通事故问题等。造成交通事故的原因除了驾驶员操作不当之外,还有汽车控制系统的故障,比如制动系统失灵、故障检测系统故障等。
现有的汽车控制系统调度方法,尽管也关注系统的安全问题,但由于没有及时果断的放弃诸如多媒体播放系统、空调系统等低关键层次任务,造成系统的响应时间过长,延误了其它高关键层次任务的执行,严重的话会造成一定的灾难。此外,现有的汽车控制系统的任务优先级分配不够合理,会造成系统资源的浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷,提出一种汽车控制系统安全调度方法,利用最佳优先级分配方法,有效地确保系统的安全性。
本发明采用如下技术方案:
一种汽车控制系统安全调度方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)分析汽车控制系统的任务类型,将每个子系统作为控制系统的任务;
2)对任务进行分类,根据任务类型建立实时调度模型;
3)利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级;
4)汽车控制系统模式转化时,主动放弃低关键层次任务,执行高关键层次任务,确保系统安全。
优选的,所述步骤1)中,所述子系统包括有制动系统、多媒体播放系统、胎压监测系统、导航系统、自动门窗系统、空调系统和故障检测系统。
优选的,每个子系统构成的控制系统的任务定性为偶发任务,所述制动系统、胎压监测系统与故障检测系统归为高关键层次偶发任务,所述多媒体播放系统、导航系统、自动门窗系统和空调系统归为低关键层次偶发任务。
优选的,步骤2)中,根据任务类型建立实时调度模型,具体为:
定义汽车控制系统的偶发任务τi,1≤i≤n,i为整数,n为偶发任务个数,通过三元组{Ti,ξi,Ci}表示;Ti是偶发任务τi的最小释放间隔;ξi是偶发任务τi的关键层次,ξi={LO,HI},偶发任务τi的关键层次为LO时,其为低关键层次偶发任务,偶发任务τi的关键层次为HI时,其为高关键层次偶发任务;Ci为偶发任务τi的不同模式下的最坏情况下执行时间,Ci(LO)和Ci(HI)分别为偶发任务τi在低模式和高模式下的最坏情况下执行时间,若偶发任务τi为低关键层次偶发任务时,则Ci(HI)=Ci(LO),若偶发任务τi为高关键层次偶发任务时,则Ci(HI)>=Ci(LO)。
优选的,所述步骤3)具体包括如下:
3.1)设置优先级分配队列,刚开始队列包含n个偶发任务;
3.2)将偶发任务τi的优先级设置为最低优先级;然后计算其响应时间Ri,当其响应时间Ri≤Di时,将其从优先级分配队列移除;当其响应时间Ri>Di时,将重新选择偶发任务τj给其分配最低优先级,其中Di是偶发任务τi的截止期限;
3.3)当最低优先级偶发任务τi确定时,从优先级分配队列选择其它任务,给其分配次低优先级;重复步骤3.2),直到优先级分配队列为空,所有的任务都分配优先级;
3.4)高优先级偶发任务先执行,其执行完毕后,执行低优先级偶发任务。
优选的,偶发任务τi的响应时间Ri由下式计算:
其中,hp(Ti)是优先级大于或等于偶发任务τi的任务集合,Tj是偶发任务τj的最小释放间隔;Cj(ξi)是偶发任务τj的最坏情况下执行时间,j为整数且不等于i,其取值范围为1≤j≤n。
优选的,所述步骤4)具体包括如下:
汽车控制系统包含低模式和高模式;所述低模式是指高关键层次偶发任务τi的执行时间不超过Ci(LO),且在其截止期限内完成执行;系统处于低模式时,同时执行高关键层次偶发任务和低关键层次偶发任务;所述高模式是指高关键层次偶发任务τi的执行时间超过Ci(LO),但不超过Ci(HI),且在其截止期限内完成执行;汽车控制系统处于高模式时,主动放弃低关键层次偶发任务,执行高关键层次偶发任务;当高关键层次偶发任务执行完成时,切换到低模式。
由上述对本发明的描述可知,与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明的方法,能够合理地分配任务的优先级,确保任务及时正确执行,避免系统资源的浪费;
2、本发明的方法主动放弃低关键层次任务,确保高关键层次任务能够及时正确执行,确保系统的安全性。
附图说明
图1为本发明方法的流程图示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参见图1,一种汽车控制系统安全调度方法,,包括如下步骤:
1)分析汽车控制系统的任务类型,将每个子系统作为控制系统的任务。
汽车控制系统是在一个平台上包含多个子系统的控制系统。子系统包括有制动系统、多媒体播放系统、胎压监测系统、导航系统、自动门窗系统、空调系统、故障检测系统等。将每个子系统作为控制系统的任务,而这些任务由于其执行时间具有不确定性,可以将这些任务定性为偶发任务。
2)对任务进行分类,根据任务类型建立实时调度模型。
汽车控制系统的任务按照重要性可分为两类:高关键层次任务和低关键层次任务。高关键层次任务对汽车的安全性能尤其重要,这类任务没有按时完成,轻则对驾驶员造成人身损害,重则可能引发严重的交通事故。则可将制动系统、胎压监测系统与故障检测系统等任务归为高关键层次偶发任务。低关键层次任务对汽车的安全性能影响不大,就算没有按时完成,也不会造成严重的后果,可以将多媒体播放系统、导航系统、自动门窗系统、空调系统等任务归为低关键层次偶发任务。
本发明建立的实时调度模型如下:
汽车控制系统的偶发任务τi,1≤i≤n,i为整数,n为偶发任务个数,其通过三元组{Ti,ξi,Ci}表示。Ti是偶发任务τi的最小释放间隔。ξi是偶发任务τi的关键层次,其可以表示为ξi={LO,HI},偶发任务τi的关键层次为LO时,其为低关键层次任务,偶发任务τi的关键层次为HI时,其为高关键层次任务。
Ci为偶发任务τi的不同模式下的最坏情况下执行时间,Ci(LO)和Ci(HI)分别为偶发任务τi在低模式和高模式下的最坏情况下执行时间。其中,低模式是指高关键层次偶发任务Ti的执行时间不超过Ci(LO),且在其截止期限内完成执行;系统处于低模式时,同时执行高关键层次偶发任务和低关键层次偶发任务。高模式是指高关键层次偶发任务Ti的执行时间超过Ci(LO),但不超过Ci(HI),且在其截止期限内完成执行;如果偶发任务τi为低关键层次任务时,其Ci(HI)=Ci(LO);如果偶发任务τi为高关键层次任务时,其Ci(HI)>=Ci(LO)。
3)利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级。该步骤具体如下:
3.1)设置优先级分配队列,刚开始队列包含n个偶发任务;
3.2)将偶发任务τi的优先级设置为最低优先级;然后计算其响应时间Ri,当其响应时间Ri≤Di时,将其从优先级分配队列移除;当其响应时间Ri>Di时,将重新选择偶发任务τj给其分配最低优先级,其中Di是偶发任务τi的截止期限。
该步骤中,偶发任务τi的响应时间Ri由下式计算:
其中,hp(Ti)是优先级大于或等于偶发任务τi的任务集合,Tj是偶发任务τj的最小释放间隔;Cj(ξi)是偶发任务τj的最坏情况下执行时间,j为整数且不等于i,其取值范围为1≤j≤n。
3.3)当最低优先级偶发任务τi确定时,从优先级分配队列选择其它任务,给其分配次低优先级;重复步骤3.2),直到优先级分配队列为空,所有的任务都分配优先级。
3.4)高优先级偶发任务先执行,其执行完毕后,执行低优先级偶发任务。
4)汽车控制系统模式转化时,主动放弃低关键层次任务,执行高关键层次任务,确保系统安全。
汽车控制系统包含低模式和高模式;所述低模式是指高关键层次偶发任务τi的执行时间不超过Ci(LO),且在其截止期限内完成执行;系统处于低模式时,同时执行高关键层次偶发任务和低关键层次偶发任务;所述高模式是指高关键层次偶发任务τi的执行时间超过Ci(LO),但不超过Ci(HI),且在其截止期限内完成执行;汽车控制系统处于高模式时,主动放弃低关键层次偶发任务,执行高关键层次偶发任务;当高关键层次偶发任务执行完成时,切换到低模式。
上述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (3)
1.一种汽车控制系统安全调度方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)分析汽车控制系统的任务类型,将每个子系统作为控制系统的任务;
2)对任务进行分类,并根据任务类型建立实时调度模型,具体为:
定义汽车控制系统的偶发任务τi,1≤i≤n,i为整数,n为偶发任务个数,通过三元组{Ti,ξi,Ci}表示;Ti是偶发任务τi的最小释放间隔;ξi是偶发任务τi的关键层次,ξi={LO,HI},偶发任务τi的关键层次为LO时,其为低关键层次偶发任务,偶发任务τi的关键层次为HI时,其为高关键层次偶发任务;Ci为偶发任务τi的不同模式下的最坏情况下执行时间,Ci(LO)和Ci(HI)分别为偶发任务τi在低模式和高模式下的最坏情况下执行时间,若偶发任务τi为低关键层次偶发任务时,则Ci(HI)=Ci(LO),若偶发任务τi为高关键层次偶发任务时,则Ci(HI)>=Ci(LO);
3)利用最佳优先级分配方法确定任务的优先级,包括如下:
3.1)设置优先级分配队列,刚开始队列包含n个偶发任务;
3.2)将偶发任务τi的优先级设置为最低优先级;然后计算其响应时间Ri,当其响应时间Ri≤Di时,将其从优先级分配队列移除;当其响应时间Ri>Di时,将重新选择偶发任务τj给其分配最低优先级,其中Di是偶发任务τi的截止期限;
3.3)当最低优先级偶发任务τi确定时,从优先级分配队列选择其它任务,给其分配次低优先级;重复步骤3.2),直到优先级分配队列为空,所有的任务都分配优先级;
3.4)高优先级偶发任务先执行,其执行完毕后,执行低优先级偶发任务;
4)汽车控制系统模式转化时,主动放弃低关键层次任务,执行高关键层次任务,确保系统安全。
2.如权利要求1所述的一种汽车控制系统安全调度方法,其特征在于,所述步骤1)中,所述子系统包括有制动系统、多媒体播放系统、胎压监测系统、导航系统、自动门窗系统、空调系统和故障检测系统。
3.如权利要求2所述的一种汽车控制系统安全调度方法,其特征在于,每个子系统构成的控制系统的任务定性为偶发任务,所述制动系统、胎压监测系统与故障检测系统归为高关键层次偶发任务,所述多媒体播放系统、导航系统、自动门窗系统和空调系统归为低关键层次偶发任务。
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