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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于改进增量回溯的实时系统任务与流量联合调度方法，属于时间敏感网络技术领域。该方法通过系统建模，构建出关键应用求解的相关描述，再根据TSN的调度规则来制定关键应用程序的任务与流量调度约束，最后利用基于可满足模理论SMT的SMT求解器和所提出的新型增量回溯算法来求解问题的最优解。本发明所述方法实现了现有基于Linux事件触发终端ES上的时间触发功能，使其能够与TSN相兼容。同时在分布式混合关键系统中，本发明所述的方法保证了时间关键应用程序CL的最小端到端延迟与抖动，使分布式混合关键系统能够协同调度计算和通信，以满足服务质量QoS的要求。

主权项：1.一种混合关键系统中基于改进增量回溯的任务与流量联合调度方法，其特征在于，包括如下步骤：1基于时间敏感网络和有向图来构建DMCS网络拓扑结构及网络模型，用于描述DMCS中控制回路应用程序的需求，并在网络拓扑图中标识不同控制回路应用程序的执行过程；然后根据网络拓扑结构和控制回路应用程序的执行过程，包括控制回路应用程序中用于执行信息处理的控制任务，构建出其中每一部分对应的系统模型，用于传输的数据流以及数据流中包含的每一个数据帧；对于DMCS网络模型，考虑到DMCS均工作在全双工的物理链路的以太网上，因此用有向图来进行系统建模，其中顶点集包括DMCS中所述的传感器、执行器、终端系统和交换机，边集表示任意两顶点的连接，同时用两个有序元组和分别表示任意两顶点和之间不同方向的物理链路；且用元组[va,vb].s,[va,vb].mt描述链路的特征，其中[va,vb].s表示传输速率，[va,vb].mt表示链路宏刻度；对于控制回路应用程序系统的建模，包括如下步骤：首先，对于一个控制回路应用程序，记作CLi，根据其执行过程，定义从传感器向控制器发送的数据流为传感数据流，记作从控制器向执行器发送的数据流定义为执行数据流，记作定义在ES上执行的控制任务为τi，其中和共同构成了CLi的数据流量部分，记作τi构成了CLi的任务部分；用一个数组标识数据流在传输过程中所经过的所有链路，对于从传感器节点到ES节点vES的传感数据流定义它通过中间节点v1,v2,…,vn-1,vn表示为用相同的方法以标识执行数据流和数据流所经过的所有链路；然后，对于一个控制回路应用程序CLi的数据流定义一个元组来描述的特征，其中，表示数据流的周期；表示以字节为单位的传感数据流大小；表示执行数据流的大小；而对于控制回路应用程序CLi的控制任务τi，定义一个元组τi.T,τi.E来描述τi的特征，其中，τi.T表示控制任务的周期，τi.E表示控制任务的执行时间；最后，对每个数据流中的数据帧进行相关建模，对于一个控制回路应用程序CLi的数据流用集合来表示流实例中的所有数据帧以标识传感数据流和执行数据流对应的所有数据帧；此外，集合中的每一帧都按照链路上的调度偏移量进行排序，第一帧和最后一帧分别表示为和对于集合中的一个数据帧通过元组来定义其特征，其中，其中表示数据帧的偏移；表示数据帧的周期，表示数据帧在链路[va,vb]上传输的持续时间；该方法包括用相同的方式定义传感数据流和执行数据流对应的数据帧和的相关特征；2为满足控制回路应用程序在系统范围内服务质量的要求，该方法根据TSN调度规则，保证控制回路在系统范围内端到端QoS的前提下，制定控制回路应用程序的调度约束条件，调度约束包括网络中的流量调度约束和终端系统上的任务调度约束；3确定目标问题，最终目标的数学公式化可以表示为： 最终目标最小化所有控制回路应用程序的端到端延迟，对于一个控制回路应用程序CLi而言，它的端到端延迟可以表示为如下公式： 其中路径和分别表示数据流传输所经过的第一段路径和最后一段路径；根据TSN的规则，问题的解是最终以满足目标的每一个CL应用程序传输窗口，即求得控制回路应用程序CLi中传感数据流和执行数据流对应的每个数据帧的偏移量φ，用集合Solve表示；然后利用SMT求解器对问题进行初次求解，最后基于SMT理论的新型增量回溯算法，求出所有控制回路应用程序满足目标的可行解作为最优解。

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百度查询： 南京航空航天大学 基于改进增量回溯的实时系统任务与流量联合调度方法