面向SWIM系统改进的服务调度算法

广域信息管理(System Wide Information Management,SWIM)是“航空云(Aeronautical Cloud)”的基础设施,用于航空交通运输相关信息的传输与共享。SWIM系统的可靠性和生存能力对航空交通运输的安全运行具有重大影响。设计了面向SWIM系统生存能力的弹性灾难恢复方案。该方案采用Linux虚拟服务的组织架构,改进了Linux虚拟服务中的加权最小连接WLC(Weighted Least-Connection)调度算法,提高了SWIM服务的连续性。实验结果表明,改进后的加权最小连接算法可以有效提升SWIM系统的灾难恢复能力,满足SWIM系统的弹性灾难恢复需求。     

面向实时系统的服务组件动态等级调度策略

OSGi是基于组件的面向服务架构,其服务组件可在运行时远程地被安装、卸载和更新,但其服务实现的各项属性必须安装后才可知,这对于有时限要求的实时系统来说,是一个挑战。在执行时间服务和准入控制协议等研究基础上,提出了一种动态等级调度策略。通过动态地计算和分配组件的权限,以时间片轮转的方式调度组件,并设置不被中断的超级组件使服务组件能够应用在有特殊实时要求的系统中。最后通过实验和实践,分析和证明动态等级调度在面向服务架构上的良好应用。     

On the Concerted Design and Scheduling of Multiple Resources for Persistent UAV Operations

A fleet of unmanned aerial vehicles (UAVs) supported by logistics infrastructure, such as automated service stations, may be capable of long-term persistent operations. Typically, two key stages in the deployment of such a system are resource selection and scheduling. Here, we endeavor to conduct both of these phases in concert for persistent UAV operations. We develop a mixed integer linear program (MILP) to formally describe this joint design and scheduling problem. The MILP allows UAVs to replenish their energy resources, and then return to service, using any of a number of candidate service station locations distributed throughout the field. The UAVs provide service to known deterministic customer space-time trajectories. There may be many of these customer missions occurring simultaneously in the time horizon. A customer mission may be served by several UAVs, each of which prosecutes a different segment of the customer mission. Multiple tasks may be conducted by each UAV between visits to the service stations. The MILP jointly determines the number and locations of resources (design) and their schedules to provide service to the customers. We address the computational complexity of the MILP formulation via two methods. We develop a branch and bound algorithm that guarantees an optimal solution and is faster than solving the MILP directly via CPLEX. This method exploits numerous properties of the problem to reduce the search space. We also develop a modified receding horizon task assignment heuristic that includes the design problem (RHTA_d). This method may not find an optimal solution, but can find feasible solutions to problems for which the other methods fail. Numerical experiments are conducted to assess the performance of the RHTA_d and branch and bound methods relative to the MILP solved via CPLEX. For the experiments conducted, the branch and bound algorithm and RHTA_d are about 500 and 25,000 times faster than the MILP solved via CPLEX, respectively. While the branch and bound algorithm obtains the same optimal value as CPLEX, RHTA _d sacrifices about 5.5 % optimality on average.     

Rolling Horizon Path Planning of an Autonomous System of UAVs for Persistent Cooperative Service: MILP Formulation and Efficient Heuristics

A networked system consisting of unmanned aerial vehicles (UAVs), automated logistic service stations (LSSs), customer interface software, system orchestration algorithms and UAV control software can be exploited to provide persistent service to its customers. With efficient algorithms for UAV task planning, the UAVs can autonomously serve the customers in real time. Nearly uninterrupted customer service may be accomplished via the cooperative hand-off of customer tasks from weary UAVs to ones that have recently been replenished at an LSS. With the goal of enabling the autonomy of the task planning tasks, we develop a mixed integer linear programming (MILP) formulation for the problem of providing simultaneous. UAV escort service to multiple customers across a field of operations with multiple sharable LSSs. This MILP model provides a formal representation of our problem and enables use in a rolling horizon planner via allowance of arbitrary UAV initial locations and consumable reservoir status (e.g., battery level). As such, it enables automation of the orchestration of system activities. To address computational complexity, we develop efficient heuristics to rapidly derive near optimal solutions. A receding horizon task assignment (RHTA) heuristic and sequential task assignment heuristic (STAH) are developed. STAH exploits properties observed in optimal solutions obtained for small problems via CPLEX. Numerical studies suggest that RHTA and STAH are 45 and 2100 times faster than solving the MILP via CPLEX, respectively. Both heuristics perform well relative to the optimal solution obtained via CPLEX. An example demonstrating the use of the approach for rolling horizon planning is provided.     

改进的最小空闲时间优先调度算法

最小空闲时间优先(least slack first,简称LSF)算法结合任务执行的缓急程度来给任务分配优先级.任务所剩的空闲时间越少,就越需要尽快执行.然而,LSF算法造成任务之间的频繁切换或严重的颠簸现象,增大了系统开销,并限制了其应用.在调度策略中设置抢占阈值可以减少任务之间的切换,但现有的抢占阈值设置方法因受到固定优先级的限制而不适用于LSF算法.为了减轻LSF算法的颠簸现象,基于抢占阈值的思想,提出适用于LSF算法的抢占阈值分配方法,动态地给每个任务配置抢占阈值.任务的抢占阈值是随着任务执行的缓急程度不同而动态地变化的,而且不受任务个数的限制.仿真结果表明,通过对LSF算法的改进,任务之间的切换大大减少,同时降低了任务截止期错失率.该改进型算法对设计和实现实时操作系统具有一定的参考价值.     

An Improved Formulation for Constrained Mechanical Systems

This paper presents an investigation of the advantages of a new formulation in the study of mechanical systems with holonomic and nonholonomic constraints. The formulation, originally proposed for systems of constrained particles, provides an efficient and robust means of simulating general multibody systems in the presence of redundant, degenerate and intermittent constraints. The structure of the formulation also allows the use of a dynamics code for pure kinematics analysis with a simple substitution. In addition, the formulation separates applied and constraint forces explicitly allowing recovery of constraint forces by straightforward means. Several examples are given to demonstrate the effectiveness of the formulation in special circumstances.     

一种改进的智能电网能耗调度算法

为了提高电网的运行效率,提出一种新的实时能耗调度算法,通过考虑负载不确定性来实现每个用户的电费最小化.我们将负载调度描述为一个优化问题.为了降低计算复杂度,提出一种近似动态规划算法,以解决电器运行的调度问题.在研究问题时,考虑了必须运行和可控运行在内的不同电器.与大部分当前需求侧管理算法假设完全知晓用户用电需求不同,算法只需知道将来部分需求的估计即可.仿真结果表明,能量调度算法既降低了用户用电支出,又提高了负载需求的峰均比,为用户和电力公司带来收益.     

通用嵌入式系统服务平台的调度系统

为解决嵌入式系统中应用业务的跨平台问题,设计了通用嵌入式系统服务平台(GSSP)。GSSP可运行在Vxworks, Windows, Linux等多种操作系统上,为应用业务开发提供服务接口。研究GSSP二级调度体系的原理,对二级调度数学模型进行理论分析,在GSSP中采用反馈权值进行调度,并对二级调度体系的实现方法进行描述,给出测试结果及结论。     

一种改进的分布式实时事务调度协议

分布式实时事务调度协议用于实现事务间读写的并发控制,以满足事务的一致性与隔离性要求.本文改进了动态调整时间间隔的乐观并发控制协议,提出了一种分布式实时事务调度协议DOCC-DATI,协议分为读阶段、等待阶段、准备阶段和提交阶段.协议在读阶段和等待阶段利用事务的优先级信息,动态调整事务的串行化顺序,使高优先级事务优先进入验证阶段,并通过阻塞机制避免部分低优先级事务的不必要重启.由于分布式环境下处于准备阶段的数据不可访问,这将增加事务的阻塞时间,因此本文允许处于准备阶段的事务借出数据给低优先事务.为避免传统的两阶段提交协议中由单点故障而导致的实时事务阻塞,本文通过Paxos一致性算法提交分布式实时事务.提议的方法在一个模拟的分布式实时数据库环境中得以应用,显示出了优良的结果.     

通用嵌入式系统服务平台的调度系统

为解决嵌入式系统中应用业务的跨平台问题,设计了通用嵌入式系统服务平台(GSSP).GSSP可运行在Vxworks, Windows, Linux等多种操作系统上,为应用业务开发提供服务接口.研究GSSP二级调度体系的原理,对二级调度数学模型进行理论分析,在GSSP中采用反馈权值进行调度,并对二级调度体系的实现方法进行描述,给出测试结果及结论.     

一种改进的无人机航空影像配准方法

针对目前无人机航空影像非同源、畸变大、处理量多的问题,提出一种改进的无人机航空影像配准方法;首先利用传统SIFT方法得到特征点,其次利用C均值聚类方法可实现准确的非监督分类的特点,对传统SIFT方法得到的特征点进行筛选,从而得出同名点;最后根据得到的同名点完成待匹配图像的投影变换完成配准;通过实验仿真证明该方法精度有较大提高,且可自适应处理不同图像,是一种有效的无人机航空影像匹配改良方法.     

一种应用敏感的Web服务请求调度策略

在当前企业级Web服务应用中,性能问题一直是人们关注的重点．然而作为支撑Web服务应用的主流平台,Web应用服务器对请求的调度仍然是传统的先来先服务策略(FCFS)．这种策略无法区分请求的重要性,降低了关键请求的性能．以往的研究较少从应用的性能需求出发考虑服务器的请求调度机制,影响了服务器性能保障的效果．对此,提出了应用敏感的Web服务请求调度策略(AWSRS),使用应用获益来评估服务器为应用提供的性能保障效果．服务器将请求按照应用的需求进行分类,并按照应用获益最大化的目标为不同类型的请求分配资源．实验表明AWSRS策略能够有效提高关键请求的性能．     

异构系统中改进的遗传调度算法

针对以往调度算法无法准确反映任务的优先级的问题,提出一种改进的遗传调度算法.将任务的ranku属性值应用于染色体的构造方法中,即根据ranku属性值降序排列得到染色体的任务序列,使重要任务优先获得调度,从而得到优质的初始种群,为遗传算法提供合适的迭代起点.实验结果表明,该算法能有效提高初始种群的质量,获得更好的调度性能.     

无人机仿真系统CAN总线调度及注册机制设计

针对无人机仿真系统传输数据量大,实时性要求高等特点,以基于CAN总线的飞行仿真系统为平台,设计了总线时间调度以及状态检测机制,对数据进行分组分时传输,保证总线通信的实时性,为仿真测试提供了一套正确有效的验证平台;针对传统仿真系统接口资源固定,不利于更改升级的问题,设计了接口资源注册机制,根据各接口节点的注册信息建立系统接口资源表,进行统一管理,提高了系统的灵活性,便于仿真系统的开发。     

基于改进机器学习的无人机中继通信数据调度控制研究

为解决无人机通信网络中数据调度行为中断概率过大的问题,实现对通信资源的合理分配,针对基于改进机器学习的无人机中继通信数据调度控制方法展开研究。设计基本网络架构,联合BMRC协议,设置URLLC数据链路单元,联合相关通信数据样本,求解通信中断概率的具体数值,实现对无人机中继通信网络资源的联合优化处理。分别计算时隙分配参量与带宽分配参量,并以此为基础,确定无人机中继位置,实现对中继通信资源的调度。按照机器学习算法标准,定义PCA改进特征,从而完善改进机器学习算法,再联合最优控制器闭环,实现对通信数据调度行为的控制,完成基于改进机器学习的无人机中继通信数据调度控制方法的设计。实验结果表明,改进机器学习算法作用下,随着中继数据累积量的增大,无人机通信网络中数据调度行为中断概率的最大值只能达到7.3%,有效降低了中断概率,符合合理分配通信资源的实际应用需求。     

一种UAV飞行控制器虚拟原型设计与验证新技术

为适应飞行控制器（FC）开发的快速性和可靠性要求，研究一种基于Statemate的FC虚拟原型（VP）（简称FC-VP）设计与验证新技术。该技术运用功能结构图建立FC的功能层次模型，基于离散状态图详细描述FC的功能行为，并通过三种方法对FC VP进行验证测试该项研究为FC等复杂嵌入式系统的工程开发和VP在控制系统中的应用探索了一条实用途径，具有很好的应用与推广价值．     

一种多媒体实时磁盘调度的改进方案研究

论述了Hybird Local/Global寻道最优化方法,并在此基础上对Local-merging模式进行了改进。实验证明,改进的算法在磁盘吞吐量上有一定的改善。     

网格计算中一种改进的工作流调度算法

网格计算中如何有效地实现工作流的调度问题是目前的研究热点。文中综合考虑了资源节点的动态负载和服务能力,提出了一种改进的调度算法（AWSA）。该算法首先对任务的优先级进行降序排列,然后依次为它们选择具有最大截止时间约束的服务站点作为其候选资源,最后,依据资源站点的任务分配情况和负载变化趋势,白适应地实现从任务资源请求到站点的映射。仿真实验结果表明,文中方法是有效的,在作业拒绝率和作业调度长度方面,AWSA的性能要优于已有的方法。     

一种改进的OpenMP指导调度策略研究

在科学计算中,循环结构是最重要的并行对象之一.考虑到负载平衡、调度开销等多方面因素,OpenMP标准提供静态调度、动态调度、指导调度和运行时调度等不同策略.针对指导调度策略不适合递减型循环结构的问题,提出一种改进的new_guided指导调度策略,并在OMPi编译器上加以实现.New_guided调度策略的主要思想是对前半部分的循环采用静态调度,后半部分的循环采用指导调度.针对不同循环结构,在多核处理器上对不同调度策略进行评测.结果表明,在一般情况下,OpenMP默认的静态策略的调度性能最差;对于规则的循环结构和递增的循环结构,动态调度、指导调度和new_guided策略的性能差别不大;对于递减型的循环结构,动态调度和new_guided策略的性能相当,要优于指导调度策略;对于某些极不规则的随机循环结构,动态调度明显优于其他策略,new_guided策略的性能介于动态调度和指导调度之间.     

求解车间作业调度问题的一种改进遗传算法

针对标准遗传算法收敛速度慢和易陷入局部最优的问题,在总结已有经验的基础上对标准遗传算法提出改进:采用基于工序的编码、解码方式,每一次遗传操作后对种群采用循环选择并保留最优个体,对交叉操作和变异概率的计算提出了一系列改进方法,避免遗传算法产生无用解或陷入局部优化,以提高效率。通过实验验证,改进后的算法具有可行性,并且可以得到十分满意的结果。