[發(fā)明專利]基于多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航任務(wù)調(diào)度方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010928910.1
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112114945A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭彤;李榮冰;劉建業(yè);孫永榮;劉青春
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F9/50;G01C21/16;G01S19/47
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發(fā)明公開了基于多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航任務(wù)調(diào)度方法，步驟：慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)為多任務(wù)系統(tǒng)，對其進(jìn)行服務(wù)劃分；根據(jù)步劃分的各服務(wù)的任務(wù)周期和運行時間確定各服務(wù)的優(yōu)先級，將各服務(wù)劃分到不同的分區(qū)中，根據(jù)分區(qū)內(nèi)服務(wù)的優(yōu)先級確定分區(qū)的調(diào)度先后順序，并確定分區(qū)主時間框架的時間長度；根據(jù)得到的服務(wù)分區(qū)和各分區(qū)調(diào)度優(yōu)先級，結(jié)合多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的優(yōu)先級搶占調(diào)度機制和輪詢調(diào)度機制，進(jìn)行組合導(dǎo)航任務(wù)調(diào)度設(shè)計。本發(fā)明提高了組合導(dǎo)航處理器資源利用率和系統(tǒng)的整體效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于組合導(dǎo)航系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及了一種慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航任務(wù)調(diào)度方法。

背景技術(shù)

GNSS具有定位精度高、誤差不隨時間積累等優(yōu)點，也存在著信號容易受到遮擋或干擾、數(shù)據(jù)更新率低、缺少姿態(tài)信息輸出等缺點。相比較而言，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)是一種完全自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，其擁有高數(shù)據(jù)更新率，并具備姿態(tài)信息輸出，但是由于陀螺誤差漂移的存在，即使高精度的INS也面臨誤差隨著導(dǎo)航時間延長而不斷累積的問題。由于GNSS和INS之間存在良好的互補特性，慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)體現(xiàn)了以下幾方面的組合優(yōu)勢：

1)GNSS可以實現(xiàn)對慣導(dǎo)系統(tǒng)傳感器的校準(zhǔn)、提高初始對準(zhǔn)精度和速度、提高高度計算的穩(wěn)定性，從而有效提高整個慣導(dǎo)系統(tǒng)額精度和反應(yīng)時間；

2)慣導(dǎo)系統(tǒng)可以提高衛(wèi)星的跟蹤和捕獲能力，提高接收機的動態(tài)性能和抗干擾性；

3)采用卡爾曼濾波等信息融合方法，抑制慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差,可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的綜合性能。

在單任務(wù)操作系統(tǒng)中實現(xiàn)組合導(dǎo)航各個任務(wù)調(diào)度需要滿足多個任務(wù)按順序觸發(fā)的關(guān)系，但是由于組合導(dǎo)航各個服務(wù)運行時間和調(diào)度周期不同，例如捷聯(lián)慣導(dǎo)解算服務(wù)周期為T，其計算時間為t₁，在沒有衛(wèi)星數(shù)據(jù)輸入時，每個周期只需完成捷聯(lián)慣導(dǎo)解算，其處理器計算資源開銷只需t₁，但是在某一個捷聯(lián)慣導(dǎo)計算服務(wù)周期中需要同時完成一次捷聯(lián)慣導(dǎo)計算任務(wù)和基于Kalman濾波的組合導(dǎo)航計算服務(wù)(其計算時間遠(yuǎn)大于慣導(dǎo)解算，為t₂)，此時處理器計算資源開銷為t₁+t₂。這就導(dǎo)致處理器計算資源在數(shù)據(jù)輸出時間上的分配不均衡，造成了數(shù)據(jù)輸出時間間隔不均勻和處理器資源利用率的降低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述背景技術(shù)提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了基于多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航任務(wù)調(diào)度方法，提高組合導(dǎo)航處理器資源利用率和系統(tǒng)的整體效率。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

基于多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航任務(wù)調(diào)度方法，包括以下步驟：

(1)慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)為多任務(wù)系統(tǒng)，對其進(jìn)行服務(wù)劃分；

(2)根據(jù)步驟(1)劃分的各服務(wù)的任務(wù)周期和運行時間確定各服務(wù)的優(yōu)先級，將各服務(wù)劃分到不同的分區(qū)中，根據(jù)分區(qū)內(nèi)服務(wù)的優(yōu)先級確定分區(qū)的調(diào)度先后順序，并確定分區(qū)主時間框架的時間長度；

(3)根據(jù)步驟(2)得到的服務(wù)分區(qū)和各分區(qū)調(diào)度優(yōu)先級，結(jié)合多任務(wù)實時操作系統(tǒng)的優(yōu)先級搶占調(diào)度機制和輪詢調(diào)度機制，進(jìn)行組合導(dǎo)航任務(wù)調(diào)度設(shè)計。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，服務(wù)劃分遵循以下原則：

(a)功能獨立的操作應(yīng)當(dāng)劃分為一個單獨的服務(wù)；

(b)功能聯(lián)系緊密的操作應(yīng)當(dāng)劃分為同一個服務(wù)；

(c)擁有大量運算的操作應(yīng)當(dāng)劃分為一個單獨的服務(wù)。

進(jìn)一步地，在步驟(2)中，服務(wù)的實時性要求和運行頻率越高，該服務(wù)的優(yōu)先級越高，當(dāng)服務(wù)的任務(wù)周期相同時，根據(jù)各服務(wù)之間的運算先后調(diào)用關(guān)系確定服務(wù)的優(yōu)先級。