[發明專利]一種基于遺傳算法的MVB周期信息實時調度優化方法

有效

• 申請號: 201810337426.4
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108632167B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 胡黃水;楊興旺;鄭曼;趙思遠;卿金暉
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: H04L47/50
• 分類號: H04L47/50;G06N3/12;H04L12/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于遺傳算法的MVB周期信息實時調度優化方法，其特征在于：包括MVB通信過程模型及其調度優化算法，其中MVB指的是多功能車輛總線；MVB通信過程模型是在一個輪回周期中，MVB主設備通過事先生成的周期調度表在MVB基本周期內按照表中報文發送的先后順序向MVB從設備發送報文的一種通信模型；MVB周期信息實時調度優化算法是采用遺傳算法對周期信息調度的實時性進行優化，根據約束條件及優化目標，對周期調度表的寬度和梯度參數進行優化調整，使周期掃描表的分布更加均勻，從而達到提高網絡調度實時性及總線利用率的目的，所述的MVB通信過程模型具體如下：

(1)在一個輪回周期內，MVB由單一的總線主設備控制，總線主設備是發起通信的唯一設備，其他所有設備都是從設備，從設備不能自發引起通信過程，整個MVB通信過程由總線主設備在周期調度表的調度下協同管理；MVB總線主設備將一個輪回周期分成若干個固定的時間片段，即基本周期，基本周期包括四個相：周期相、監視相、事件相及保護相，周期相用于發送周期數據，此時總線主設備執行過程數據的周期輪詢，以保證對實時性要求嚴格的數據及時更新；監視相是主設備進行設備掃描；在事件相中，總線主設備執行事件輪詢以傳送消息數據；在保護相中，主設備在偶發相發送之后應保留一個保護相作為緩沖以提供下一個周期相的開始；事件相、監視相和保護相統稱為偶發相，主要用于設備進行消息數據的傳送，由于此類消息是按需發送，所以對網絡的實時性要求不高；

(2)進一步的，所述的周期調度表，也稱周期掃描表，就是MVB主設備用來管理總線上所有周期信息通信的輪詢表，主要是過程數據的請求，也包含用于特殊要求的監視數據請求或消息數據請求，不同設備的不同周期的輪詢是由總線主設備根據事先設定好的周期掃描表以源尋址的方式進行控制的，MVB中周期數據也稱為過程數據，其通信過程主要通過總線管理設備利用周期調度表來完成，在周期輪詢中，MVB主設備根據周期掃描表發送一個事先定義好的主幀，所有設備都接收這個主幀然后進行譯碼，與主幀中邏輯地址匹配且端口為源的從設備響應從幀，端口為宿的從設備接受總線上的數據，以此完成一個MVB基本周期內的數據傳輸，然后在一個輪回時間內進行反復輪詢，就構成了MVB總線的通信過程模型；由于，MVB網絡中數據發送的先后順序由周期調度表決定，所以，對周期掃描表的優化，就是對周期信息調度實時性的優化，但不管采用何種算法構建周期掃描表，都必須滿足基本規則及約束條件，否則所生成的周期掃描表是不能調度的；

(3)進一步的，所述的周期調度表在構建時需要注意以下基本規則：通過特征周期來對周期數據進行分類，將具有相同特征的周期數據編成一個循環中的一組，組名為其基本周期的倍數，一個循環又分成由若干個基本周期組成的子循環；一個宏周期內的所有循環構成一個宏循環，且每個宏循環的最后一個偶發相專為主權的轉移而保留，即使在此宏循環中并未用于主權的轉移；

(4)所述的周期調度表的約束條件是根據IEC61375-1標準中給出的，包括以下三個約束條件：

(1)所有周期數據傳輸的總時間在一個基本周期內不得超過周期相所占時間；

(2)宏周期為最長的特征周期，最大不得超過1024ms；

(3)過程數據的主幀長度固定為33位，從幀長度有5種類型，分別為33、49、81、153、297位；過程數據傳輸的時間為：

式(1)中：N_master為主幀的長度；N_slave為從幀的長度；V_MVB為信號速率；T_reply為主幀發出后到響應該主幀的從幀發出的時間間隔；T_sm為兩個報文之間的傳輸間隔。

2.根據權利要求1所述的一種基于遺傳算法的MVB周期信息實時調度優化方法，其特征在于：所述的MVB周期信息實時調度優化算法是針對MVB中過程數據傳送任務時，在滿足約束條件及優化目標的情況下，明確數據傳送時間對數據發送的先后順序進行合理安排，以獲得滿足優化目標的傳輸效率或時間的最優解；通過遺傳算法從選定的初始解出發，不斷迭代逐步改進當前解，使得最具有適應能力的染色體生存下來，則該染色體就是MVB周期調度問題的一個最優解。