[發明專利]一種能耗感知的高性能汽車電子動態調度算法

有效

• 申請號: 201910047892.3
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109857084B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 劉彥;晉琳琳
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 長沙知行亦創知識產權代理事務所(普通合伙) 43240
• 代理人: 嚴理佳

本發明公開了一種能耗感知的高性能汽車電子動態調度算法，通過多個動態到達功能的期限驅動的電子控制單元合并算法來解決多個動態到達的滿足自身實時性要求的功能達到數目最大化的要求；通過使用全局性多動態功能節能算法來解決的盡可能的減少功能的能量消耗的要求。

技術領域

本發明涉及汽車電子控制領域，尤其涉及一種基于嵌入式實時操作系統的汽車電子系統調度算法。

背景技術

在汽車電子操作系統遵循的行業規范——OSEK(Open Systems and theCorresponding Interfaces For Automotive Electronics，嵌入式實時操作系統)規范中，對任務、事件、資源、計數器、中斷等OS對象的管理進行了明確的說明，還制定了標準的API接口和參數類型。嵌入式實時操作系統能夠根據用戶的實際需求提供豐富的控制策略，嵌入式實時操作系統各個任務之間，既保持了相對的獨立性，又保證了系統的可靠性，并且能通過特別的調度策略保證系統具有較高的實時性。通常為了滿足汽車電子領域廣泛的應用需求，OSEK操作系統內核需要根據需求進行裁剪(如分為不同的符合類)，再確定內核的搶占機制。

但是，現代汽車電子系統通常是異構的分布式架構，由多達數百個分布式的電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)、傳感器組成，并通過路由網絡進行通信。汽車電子系統中的傳感器、ECU等處理設備通過與物理世界實現動態交互，通過網絡總線交由相應的計算單元處理，并作出正確的行駛、剎車和轉向等功能。因此，異構網絡化汽車電子系統是一個同時集成了計算系統、網絡系統和物理系統的復雜分布式系統。

然而，隨著汽車電子系統軟件規模驟增，車內的電子化功能個數達到幾百甚至上千個，汽車產業帶來新經濟增長方向的同時也在不斷革新人們對汽車的認識，汽車已由“會走的一堆鋼鐵”變成“會走的計算機”。

汽車信息物理融合系統(Automotive Cyber-Physical Systems,ACPS)被認為是能量感知系統(lifetime-aware systems)，ACPS通常由燃料供電或電池供電，因此能源供應有限，能源消耗應從設計約束的角度來加以控制。

同時，ACPS也是安全關鍵系統，任何小的故障都可能導致嚴重的風險。根據道路車輛-功能安全(Road Vehicles-Functional Safety)標準規范ISO26262，要求設計人員提前評估功能的可安全性問題，并采取適當的措施最大可能地滿足功能所認證的響應時間約束，特別是主動安全功能(如防抱死制動、車身電子穩定、電子制動力分配、前方防撞警示、車道維持、車道偏移警示、駕駛者狀態監控、指紋辨識免鑰、盲點偵測與開門警示、自動停車導引等)的可靠性目標。

ACPS功能可以使用有向無環圖DAG表示，其中邊表示依賴關系，節點表示任務。將多個用DAG表示的功能的任務聚集到一個集合中并使用單功能調度方法來調度是一種有效且復雜度不高的多功能調度方法。通常，這種多功能調度方法具有三個步驟，任務排序，任務集群和任務分配。當任務排序和任務聚集時，任務排序策略用于使各個功能的任務滿足依賴關系，同時能優化調度目標的實現。

因此，有必要一種基于嵌入式實時操作系統的汽車電子系統調度算法，以確保多個動態到達的功能滿足自身實時性的數目最大化的同時，盡可能的減少功能的能量消耗。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種能耗感知的高性能汽車電子動態調度算法，使得多個動態到達的滿足自身實時性要求的功能達到數目最大化的同時，盡可能的減少功能的能量消耗。

為實現上述目的，本發明提供的一種能耗感知的高性能汽車電子動態調度算法包括步驟：

步驟S1，對每個已到達的功能中的任務依照公式