[发明专利]一种时间触发以太网通信任务离线调度优化方法

权利要求书

1.一种时间触发以太网通信任务离线调度优化方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1.初始化设置：根据网络拓扑结构、数据帧长度、数据帧通信周期、数据帧链路传输过程、数据帧时序约束条件和调度时间单位τ，确定通信任务的集群周期C，物理传输链路数量n_L，然后完成以下初始化操作：

生成行数为2×n_L，列数为C/τ，初值为0的二维矩阵，称为资源调度矩阵，所述资源调度矩阵每一行对应一个物理传输链路的一个传输方向，所述资源调度矩阵每一列按照先后顺序依次对应集群周期内按照调度时间单位划分的时间片段；

将第i个数据帧表征为行数为2×n_L，列数为初值为0的二维矩阵，称为消息矩阵，其中1≤i≤n_D，n_D为数据帧个数，T_i为第i个数据帧的发送周期，为第i个数据帧自发送节点到目的节点的传输过程占用的调度时间单位个数；在一个集群周期内，将第i个数据帧的起始发送时刻对应至所述消息矩阵第1列，按照相对时间不变的原则，依次将第i个数据帧传输过程中所占用的链路传输方向和时刻对应的所述消息矩阵元素值置为1；

S2.建立优化目标：假设第i个数据帧的起始发送时间相对于集群周期起始时刻的偏移量为φ_i，其中1≤i≤n_D，n_D为数据帧个数，φ_i的取值范围为区间内的整数，判断以下约束条件是否满足：

根据数据帧起始发送时间相对于集群周期起始时刻的偏移量，判断存在时序约束关系的数据帧是否满足时序约束条件；

根据数据帧的起始发送时间相对于集群周期起始时刻的偏移量和所述消息矩阵，依次将数据帧的所述消息矩阵累加至所述资源调度矩阵，具体方法如下：对于第i个数据帧，将第i个数据帧对应的所述消息矩阵，累加至所述资源调度矩阵的第φ_i列至第列，其中1≤i≤n_D，n_D为数据帧个数；以此类推，将所有数据帧的所述消息矩阵累加至所述资源调度矩阵；计算完成后，判断所述资源调度矩阵每个元素的数值是否大于1，若存在元素值大于1的情况表示数据帧传输过程中存在链路冲突，不满足链路冲突约束条件；

S3.离线调度优化问题求解：以数据帧的起始发送时间相对于集群周期起始时刻的偏移量为待求解变量，以数据帧时序约束和链路冲突约束为优化目标，选取合适的优化方法求解时间触发以太网通信任务离线调度问题。

2.根据权利要求1中所述的时间触发以太网通信任务离线调度优化方法，其特征在于，所述步骤S1中所述的数据帧自发送节点到目的节点的传输过程占用的调度时间单位个数的具体计算方法如下：认为数据帧的物理链路传输过程在时间上是连续的，没有物理链路等待时间，数据帧自起始发送节点发送后，到达对应交换节点后可直接进行转发，直到数据帧最后到达目的节点，将数据帧传输过程中每个物理链路传输所占用的调度时间单位个数相加结果作为所述的数据帧自发送节点到目的节点的传输过程占用的调度时间单位个数。