CN116961695A - 一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法，首先对多功能集成设备任务进行建模，并通过预筛选进行任务分类，然后根据任务类别、任务截止期、任务级别获得任务综合优先级，最后基于资源类别建立脉冲交错模型，通过选择插入操作实现了任务之间的脉冲交错。本发明将脉冲交错技术应用于收发分置天线多功能集成设备任务调度，能有效地提高多功能集成设备的调度成功率和时间利用率。
Description
技术领域
本发明属于多功能集成设备任务调度领域。
背景技术
随着舰船电子设备对开放式体系架构应用研究的逐步深入，多功能集成设备逐渐向一体化集成桅杆发展，射频前端天线大多采用分布式排布。各天线基于统一的任务调度，既相互独立又紧密配合，共同完成探测、侦察、通信、导航、监视、识别等多种作战任务，提升系统综合能力。设计合理、灵活、高效的任务调度策略，保证设备资源合理充分利用，是多功能集成设备能否发挥其优势的关键所在。
现有大多数多功能设备任务调度算法主要针对独立天线雷达系统。专利《相控阵雷达资源管理中的脉冲交错调度方法》主要解决现有脉冲交错调度方法难以应用于实时性工程化实现的问题，该发明研究多种功能使用一个通用收发阵面，在时间上互相交错，未考虑收发分置情况下的脉冲交错调度问题。李秀良的论文《舰载一体化多功能雷达系统多功能集成与资源管理技术研究》(雷达与对抗)重点研究了多功能时序和资源调度技术,在综合孔径、集成系统资源上实现多功能的有效管理、调度，该论文虽涉及多功能任务的时序编排，但未考虑收发分置情况下的多功能任务调度问题。綦文超的论文《多功能一体化雷达任务调度算法研究》针对基于孔径分割实现雷达、电子对抗、通信等多种功能的一体化系统的任务调度问题，对系统任务建模、调度算法设计、算法评价指标进行了探讨，该论文虽涉及数字阵列孔径分割任务调度，但未考虑通过脉冲交错技术提高资源利用率。上述算法中，或者多种功能使用一个通用阵面，在时间上互相交错，或者将虽涉及数字阵列孔径分割任务调度，但未考虑通过脉冲交错技术提高资源利用率。特别对收发分置天线多功能集成设备任务调度相关算法缺少研究。
随着多功能集成设备逐渐采用前端天线分布式排布，后端统一任务调度的体系架构，现有任务调度算法方法很难满足要求。
发明内容
为解决收发分置多功能系统任务调度成功率不高，资源浪费严重的问题，本发明提供了一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
第一步：建立申请任务队列用于接收多功能设备任务申请，并建立多功能任务任务模型；
第二步：根据任务执行允许的最早时刻和最晚时刻，将满足当前调度时间间隔的任务从申请任务队列中取出，放入待调度任务队列；
第三步，对待调度任务进行预筛选，将任务类别分为强实时任务、弱实时任务和非实时任务，分别放入不同队列；
第四步：综合申请任务的任务级别、任务类别和任务执行截止期三个影响因素，确定任务综合优先级；
第五步：根据任务综合优先级遍历强实时任务、弱实时任务和非实时任务，并根据任务资源类别建立脉冲交错模型，采用选择插入操作实现波束驻留任务之间的脉冲交错。
本发明与现有方法相比，其显著优点为：
本发明基于任务执行时间窗区分任务类别，基于资源类别建立脉冲交错模型，通过选择插入操作实现了任务之间的脉冲交错。通过任务类别和资源类别区分不同任务，降低了算法实现复杂度。同时，本发明将脉冲交错技术应用于收发分置天线多功能集成设备任务调度，能有效地提高多功能集成设备的调度成功率和时间利用率。
附图说明
图1本发明的实现流程图。
图2任务综合优先级生成方法。
图3基于脉冲交错任务调度实现流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明从多功能集成设备的任务调度需求出发，主要对收发分置天线任务调度方法进行研究，提出一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法。本发明首先对多功能集成设备任务进行建模，并通过预筛选进行任务分类，然后根据任务类别、任务截止期、任务级别获得任务综合优先级，最后基于资源类别建立脉冲交错模型，通过选择插入操作实现了任务之间的脉冲交错。本发明提出的调度方法将脉冲交错技术应用于收发分置天线多功能集成设备任务调度，能有效地提高多功能集成设备的调度成功率和时间利用率。
在本发明优选实施例中，多功能集成设备采用接收天线和发射天线分布式排布，执行任务类型涵盖IFF、通信、导航、干扰、探测、侦察等仅接收、仅发射及收发一体任务。方法实现流程参见图1，实现步骤如下：
第一步：建立申请任务队列R＝{R1,...,RN}，N为任务个数，用于接收多功能设备任务申请，并建立任务模型：
其中i是任务编号，Pi表示该任务的优先级别，Ci代表任务类别，Si代表资源类别，表示任务期望执行时刻，表示任务执行允许的最早时刻，表示任务执行允许的最晚时刻，Ti表示任务实际执行时刻，表示任务发射期时长，表示任务等待期时长，表示任务接收期时长。
第二步：将当前调度间隔的申请任务从队列R中取出，放入待调度任务队列RS。假设当前时刻为t0，调度时间片为sp，遍历申请任务队列R，根据(1)任务模型，满足：
则放入待调度任务队列RS，并删除已过期任务；
第三步：对待调度任务队列RS进行预筛选，将任务类别C分为强实时任务HRT，弱实时任务SRT和非实时任务URT，筛选条件分别为：
满足(3)为强实时任务，放入队列RHRT,满足(4)为弱实时任务，放入队列RSRT,满足(5)为非实时任务，放入队列RURT。
第四步：确定任务综合优先级，主要综合申请任务的任务级别Pi，任务类别Ci和任务执行截止期三个影响因素，采用两级二维优先级表完成任务综合优先级的计算。首先是时间维度的任务类别Ci和截止期的子优先级计算，随后再与任务维度的任务级别Pi形成任务综合优先级，实现每个任务驻留的综合优先级的唯一性。
优选准则为：
1)任务类别优先级：HRT>SRT>URT；
2)截止期越早，优先级越高；
3)任务维度的任务级别优先级，根据多功能设备任务类型确定，一般为：IFF>通信>导航>干扰>探测>侦察。
第五步：根据任务综合优先级遍历队列RHRT、RSRT和RURT，并根据任务资源类别建立脉冲交错模型，采用选择插入操作实现波束驻留任务之间的脉冲交错，具体步骤为：
1)初始化待执行队列RT、RR，用于保存发射天线和接收天线调度成功任务；初始化变量M、K分别标识RT、RR中已调度任务个数；
2)假设发射天线能量资源约束为Emax，建立能量状态向量EM，标识发射天线调度成功M个任务后的能量状态；
3)根据待执行队列RT和RR已调度任务数M和K，计算时间片内的空闲时间间隔：
其中：为发射天线队列第一个空闲时间间隔起始时刻及结束时刻，为接收天线队列第一个空闲时间间隔起始时刻及结束时刻；
4)根据任务综合优先级遍历队列RHRT，判断当前任务是否满足脉冲交错模型；将任务资源类别Si分为收发任务TRTask、发射任务TTask、接收任务RTask三种，分别占用收发天线、发射天线、接收天线，对应不同的脉冲交错模型：
将RHRT中满足(8)(9)(10)脉冲交错模型的任务取出，放入待执行队列RT和RR，并更新调度成功任务个数M、K，否则从RHRT将任务删除。
5)同理根据任务综合优先级遍历队列RSRT，判断当前任务是否满足(8)(9)(10)脉冲交错模型，将满足(8)(9)(10)脉冲交错模型的任务取出，放入待执行队列RT和RR，否则从RSRT将任务删除。
6)同理根据任务综合优先级遍历队列RURT，判断当前任务是否满足(8)(9)(10)脉冲交错模型，将满足(8)(9)(10)脉冲交错模型的任务取出，放入待执行队列RT和RR，否则从RURT将任务删除,并将该任务放入申请任务队列R中，延迟到下一调度间隔重新调度。
Claims (6)
1.一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法，其特征在于：
第一步：建立申请任务队列用于接收多功能设备任务申请，并建立多功能任务模型；
第二步，根据任务执行允许的最早时刻和最晚时刻，将满足当前调度时间间隔的任务从申请任务队列中取出，放入待调度任务队列；
第三步，对待调度任务进行预筛选，将任务类别分为强实时任务、弱实时任务和非实时任务，分别放入不同队列；
第四步：综合申请任务的任务级别、任务类别和任务执行截止期三个影响因素，确定任务综合优先级；
第五步：根据任务综合优先级遍历强实时任务、弱实时任务和非实时任务，并根据任务资源类别建立脉冲交错模型，采用选择插入操作实现波束驻留任务之间的脉冲交错。
2.根据权利要求1所述的一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法，其特征在于：所述的第一步包括：建立申请任务队列R＝{R1,...,RN}，N为任务个数，用于接收多功能设备任务申请，并建立任务模型：
其中i是任务编号，Pi表示该任务的优先级别，Ci代表任务类别，Si代表资源类别，表示任务期望执行时刻，表示任务执行允许的最早时刻，表示任务执行允许的最晚时刻，Ti表示任务实际执行时刻，表示任务发射期时长，表示任务等待期时长，表示任务接收期时长。
3.根据权利要求1所述的一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法，其特征在于：所述第二步包括：将当前调度间隔的申请任务从申请任务队列R中取出，放入待调度任务队列RS；假设当前时刻为t0，调度时间片为sp，遍历申请任务队列R，根据(1)任务模型，满足：
则放入待调度任务队列RS。
4.根据权利要求1所述的一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法，其特征在于：所述第三步包括：对待调度任务队列RS进行预筛选，将任务类别C分为强实时任务HRT，弱实时任务SRT和非实时任务URT，筛选条件分别为：
满足(3)为强实时任务，放入队列RHRT,满足(4)为弱实时任务，放入队列RSRT,满足(5)为非实时任务，放入队列RURT。
5.根据权利要求1所述的一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法，其特征在于：所述的第四步包括：综合申请任务的任务级别Pi，任务类别Ci和任务执行截止期三个影响因素，采用两级二维优先级表完成任务综合优先级的计算；首先是时间维度的任务类别Ci和截止期的子优先级计算，随后再与任务维度的任务级别Pi形成任务综合优先级，实现每个任务驻留的综合优先级的唯一性。
6.根据权利要求1所述的一种收发分置系统多任务调度分级时隙编排方法，其特征在于：所述的第五步包括：1)初始化待执行队列RT、RR，用于保存发射天线和接收天线调度成功任务；初始化变量M、K分别标识RT、RR中已调度任务个数；
2)假设发射天线能量资源约束为Emax，建立能量状态向量EM，标识发射天线调度成功M个任务后的能量状态；
3)根据待执行队列RT和RR已调度任务数M和K，计算时间片内的空闲时间间隔：
其中：为发射天线队列第一个空闲时间间隔起始时刻及结束时刻，为接收天线队列第一个空闲时间间隔起始时刻及结束时刻；
4)根据任务综合优先级遍历强实时任务队列RHRT，判断当前任务是否满足脉冲交错模型；将任务资源类别Si分为收发任务TRTask、发射任务TTask、接收任务RTask三种，分别占用接收发射天线、发射天线、接收天线，对应不同的脉冲交错模型：
将RHRT中满足公式(8)、公式(9)、公式(10)脉冲交错模型的任务取出，放入待执行队列RT和RR，并更新调度成功任务个数M、K，否则从RHRT将任务删除；
5)同理根据任务综合优先级遍历弱实时任务队列RSRT，判断当前任务是否满足公式(8)、公式(9)、公式(10)脉冲交错模型，将满足公式(8)、公式(9)、公式(10)脉冲交错模型的任务取出，放入待执行队列RT和RR，否则从RSRT将任务删除；
6)同理根据任务综合优先级遍历非实时任务队列RURT，判断当前任务是否满足公式(8)、公式(9)、公式(10)脉冲交错模型，将满足公式(8)、公式(9)、公式(10)脉冲交错模型的任务取出，放入待执行队列RT和RR，否则从RURT将任务删除，并将该任务放入申请任务队列R中，延迟到下一调度间隔重新调度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117667345A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-08 | 成都正扬博创电子技术有限公司 | 一种基于多余度飞控计算机的任务调度系统及方法 |
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- 2023-07-19 CN CN202310889528.8A patent/CN116961695A/zh active Pending
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