基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法制造技术

技术编号:13680608 阅读:103 留言:0更新日期:2016-09-08 08:45
本发明专利技术涉及一种基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法,该算法实现了全同步调度、全异步调度、同步/异步混合调度以及兼顾应急信道的混合调度,能够模拟多种型号卫星虚拟信道调度。该算法把信道调度划分为应急窗口、同步窗口以及异步窗口等三类窗口,实现了窗口调度的顺序式以及独占式调度策略,实现了同步信道调度的顺序式以及独占式调度策略,实现了异步信道调度的抢占式以及非抢占式调度策略,通过参数设置实现这八种调度策略的切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在高级在轨系统(AOS,Advanced Orbiting Systems)中广泛使用的虚拟信道调度方法,该方法在航天测控领域广泛使用。本专利技术所研究的方法主要用于实现多种型号卫星虚拟信道调度算法,以实现多种型号卫星信道调度的通用仿真。
技术介绍
随着我国航天技术应用的不断深入,航天器各分系统和设备需要对不同的应用过程(事件)产生不同格式、不同发生率和不同内容的数据包,从而要求遥测系统具有动态组织传送这些数据包的能力,即分包遥测体制。分包遥测引入最主要的新概念是“虚拟信道”,它是一种多信源分时共享同一物理信道的机制。与传统多路时分制不同的是,传统多路机制是静态时分或者说是事先固定安排的,而虚拟信道是动态时分机制,分包遥测体制不但可以大大提高遥测能力和信道利用率,更可以很好地适应不同任务的需求,实现高柔性和低成本。在分包遥测体制中,又可以有分包遥测和高级在轨系统(AOS)两种主要的链路协议,分包遥测适应于数据量不太大、数据速率不太高的应用场合,AOS是在分包遥测的基础上进行了业务扩充,能在宽的数据率范围和多样的传输要求上对多路业务有更好的适应性。因此,从性能上讲,分包体制优于PCM体制,AOS体制又优于分包遥测。目前国际上AOS系统正在逐渐成为主流体制,而我国已经有多种型号卫星开始采用AOS体制,而虚拟信道调度算法是实现AOS体制的关键内容,国内外开展了大量的研究。虚拟信道调度算法按调度方式不同可分为全同步调度算法、全异步调度算法、同步/异步混合调度算法以及兼顾应急信道的混合调度算法,空间数据系统咨询委员会CCSDS建议书中针对虚拟信道调度,推荐了同步与异步相结合的策略,但由不同厂家研制的卫星数据特性互有差异,采用的虚拟信道调度算法互不相同,目前尚未有一种能够兼容多种卫星虚拟信道调度的通用算法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种性能最优的调度算法,能够模拟多种型号卫星虚拟信道调度的通用仿真算法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为:一种基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法,在调度开始前,预先配置好调度策略表、窗口调度比率表、同步信道调度表和异步信道调度表,所述方法包括以下步骤:步骤A、把应急调度、同步调度和异步调度纳入窗口管理,分别为应急窗口、同步窗口和异步窗口,并采用窗口调度算法实现兼顾应急信道的同步/异步混合调度算法,通过窗口调度比率表设置调度比率;步骤B、把同步/异步混合调度区分为顺序式调度以及独占式调度,顺序式调度方式下,采用同步信道和异步信道轮流的方式进行,独占式调度方式下,仅当同步信道调度完毕后再进行异步调度,通过调度策略表设置调度方式;步骤C、把同步信道调度区分为顺序式调度以及独占式调度,顺序式调度方式下,采用多个同步信道之间采用轮流的方式进行,独占式调度方式下,仅当上一个同步信道调度完毕后再调度下一个同步信道,通过调度策略表设置同步调度方式,通过同步信道调度表设置同步信道的初始调度顺序;步骤D、把异步信道调度区分为抢占式调度以及非抢占式调度,抢占式调度方式下,优先级高的异步信道将抢先调度,即使当前的异步信道数据未发送完毕。抢占式调度方式下,优先级高的异步信道当且仅当当前的异步信道数据全部发送完毕后再抢占信道,通过调度策略表设置异步调度方式,通过异步信道调度表设置异步信道的初始调度顺序。优选地,在步骤A中,窗口调度比率表中包括应急窗口、同步窗口和异步窗口,通过配置三个窗口的比例系数,可实现全同步调度、全异步调度以及同步/异步混合调度;当应急窗口=0、同步窗口=1、异步窗口=0时,实现全同步调度;当应急窗口=0、同步窗口=0、异步窗口=1时,实现全异步调度;当应急窗口=0、同步窗口≠0、异步窗口≠0时,实现同步/异步混合调度;当应急窗口≠0、同步窗口≠0、异步窗口≠0时,实现兼容应急信道的同步/异步混合调度。优选地,在步骤B中,通过配置调度策略表中的窗口调度对应的调度策略,可实现同步信道和异步信道之间的顺序式调度或独占式调度,当调度策略值为1时实现顺序式调度,填0时实现独占式调度。优选地,在步骤C中,通过配置调度策略表中的同步调度对应的调度策略,可实现同步信道的顺序式调度或独占式调度,当调度策略值为1时实现顺序式调度,填0时实现独占式调度;优选地,在步骤C中,通过配置同步信道调度表设置同步信道的初始调度顺序以及初始轮转次数。其中“初始轮转次数”(Ni)计算方法为:把虚拟信道VS1~VSm按照传输周期T1~Tm从小到大排序,即T1≤T2≤……≤Tm,假设遥测帧周期为T, Ti为T的整数倍,计算虚拟信道轮转次数Ni(1≤i≤m):Ni=Tm/Ti,有N1≥N2≥……≥Nm,且Nm=1;如果Ni中存在非整数,把Ni中所有数据乘以一个系数,归整为整数。优选地,在步骤D中,通过配置调度策略表中的异步调度对应的调度策略,可实现异步信道的抢占式调度或非抢占式调度,当调度策略值为1时实现抢占式调度,填0时实现非抢占式调度。优选地,在步骤D中,通过配置异步信道调度表设置异步信道的初始调度顺序以及初始传输帧数,其中“初始传输帧数”(Si)计算方法为:把虚拟信道VA1~VAn按照初始优先级P1~Pn从大到小排序,即P1≥P2≥……≥Pn,假设遥测帧周期为T,虚拟信道占用的传输时间分别为T1~Tn。计算虚拟信道传输帧数Si(1≤i≤n):Si=Ti/T。与现有技术相比,本专利技术的优点在于:1、基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法,能够模拟多种型号卫星虚拟信道调度算法,实现了全同步调度算法、全异步调度算法、同步/异步混合调度算法以及兼顾应急信道的混合调度算法,满足多种型号卫星虚拟信道仿真需求。2、本专利技术具有8种可选的调度模式,可应用于虚拟信道的实际调度任务,其中窗口调度实现了顺序式调度/独占式调度策略,同步信道调度实现了顺序式/独占式调度策略,异步信道调度实现了抢占式调度/非抢占式调度策略。3、本专利技术实现了兼顾应急信道的同步/异步混合调度,该调度算法与传统同步/异步混合调度算法相比,能够满足某些紧迫度和重要性在所有同步和异步数据之上的数据及时发出的要求,克服了传统算法当轮到同步虚拟信道传输时,可能存在同步数据未准备完毕,而发送填充数据的情况,提高了信道利用率。附图说明图1是本专利技术所述的获取同步虚拟信道函数GetSyncVC流程图。图2是本专利技术所述的获取异步虚拟信道函数GetAsynVC流程图。图3是本专利技术所述的获取动态窗口函数GetDynamicW流程图。图4是本专利技术所述的基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法流程图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。图1是本专利技术所述的获取同步虚拟信道函数GetSyncVC流程图,图中注 表示在顺序式轮转调度模式下,当搜索到最后一个信道且未发现有需要调度的信道时,需要返回调度表的头部重新进行一次搜索,以防止本次调度轮空;注表示在顺序式轮转调度模式下,下一次调度下一个信道;而在独占式轮转调度模式下,当本信道调度完毕后,下一次才调度下一个信道。函数原型为int GetSyncVC(int *Ci,int n,int &nNextVC,BOOL bSeq),其中其中Ci[]为信道i剩余调本文档来自技高网
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基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法

【技术保护点】
一种基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法,其特征在于在调度开始前,预先配置好调度策略表、窗口调度比率表、同步信道调度表和异步信道调度表,所述方法包括以下步骤:步骤A、把应急调度、同步调度和异步调度纳入窗口管理,分别为应急窗口、同步窗口和异步窗口,并采用窗口调度算法实现兼顾应急信道的同步/异步混合调度算法,通过窗口调度比率表设置调度比率;步骤B、把同步/异步混合调度区分为顺序式调度以及独占式调度,顺序式调度方式下,采用同步信道和异步信道轮流的方式进行,独占式调度方式下,仅当同步信道调度完毕后再进行异步调度,通过调度策略表设置调度方式;步骤C、把同步信道调度区分为顺序式调度以及独占式调度,顺序式调度方式下,采用多个同步信道之间采用轮流的方式进行,独占式调度方式下,仅当上一个同步信道调度完毕后再调度下一个同步信道,通过调度策略表设置同步调度方式,通过同步信道调度表设置同步信道的初始调度顺序;步骤D、把异步信道调度区分为抢占式调度以及非抢占式调度,抢占式调度方式下,优先级高的异步信道将抢先调度,即使当前的异步信道数据未发送完毕,抢占式调度方式下,优先级高的异步信道当且仅当当前的异步信道数据全部发送完毕后再抢占信道,通过调度策略表设置异步调度方式,通过异步信道调度表设置异步信道的初始调度顺序。...

【技术特征摘要】
1.一种基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法,其特征在于在调度开始前,预先配置好调度策略表、窗口调度比率表、同步信道调度表和异步信道调度表,所述方法包括以下步骤:步骤A、把应急调度、同步调度和异步调度纳入窗口管理,分别为应急窗口、同步窗口和异步窗口,并采用窗口调度算法实现兼顾应急信道的同步/异步混合调度算法,通过窗口调度比率表设置调度比率;步骤B、把同步/异步混合调度区分为顺序式调度以及独占式调度,顺序式调度方式下,采用同步信道和异步信道轮流的方式进行,独占式调度方式下,仅当同步信道调度完毕后再进行异步调度,通过调度策略表设置调度方式;步骤C、把同步信道调度区分为顺序式调度以及独占式调度,顺序式调度方式下,采用多个同步信道之间采用轮流的方式进行,独占式调度方式下,仅当上一个同步信道调度完毕后再调度下一个同步信道,通过调度策略表设置同步调度方式,通过同步信道调度表设置同步信道的初始调度顺序;步骤D、把异步信道调度区分为抢占式调度以及非抢占式调度,抢占式调度方式下,优先级高的异步信道将抢先调度,即使当前的异步信道数据未发送完毕,抢占式调度方式下,优先级高的异步信道当且仅当当前的异步信道数据全部发送完毕后再抢占信道,通过调度策略表设置异步调度方式,通过异步信道调度表设置异步信道的初始调度顺序。2.根据权利要求1所述的一种基于动态窗口的虚拟信道通用调度算法,其特征在于:在步骤A中,窗口调度比率表中包括应急窗口、同步窗口和异步窗口,通过配置三个窗口的比例系数,可实现全同步调度、全异步调度以及同步/异步混合调度;当应急窗口=0、同步窗口=1、异步窗口=0时,实现全同步调度;当应急窗口=0、同步窗口=0、异步窗口=1时,实现全异步调度;当应急窗口=0、同步窗口≠0、异步窗口≠0时,实现同步/异步混合调度;当应急窗口≠0、同步窗口≠0、异步窗口≠0时,实现兼容应急信道的同步/异步...

【专利技术属性】
技术研发人员:饶爱水李永刚周锦标张龙胡健李清梅汪毅王振平裴澍炜胡上成
申请(专利权)人:中国人民解放军六三六八零部队
类型:发明
国别省市:江苏;32

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