[发明专利]一种中继卫星负载均衡的动态抢占式任务调度方法及系统

摘要

本发明涉及一种中继卫星负载均衡的动态抢占式任务调度方法及系统，其包括以下步骤：1)若天线具有足够长的空闲时间，则在该时间直接插入任务进行直接调度；若不能直接插入，则进行抢占式任务切换和子任务分割与插入进行调度，若仍不能调度则进入下一步；2)对采用直接调度模块后未被执行的新任务，通过间接调度完成调度；3)建立三个目标函数实现对最优动态调度方案的选择。本发明采用直接调度模块与间接调度模块进一步优化动态扰动条件下中继卫星任务调度方案，以提供比完全重调度与传统动态调度方法更优的系统性能。本发明可以广泛在空间信息网络中继卫星资源调度领域中应用。

主权项

1.一种中继卫星负载均衡的动态抢占式任务调度方法，其特征在于包括以下步骤：1)若天线具有足够长的空闲时间，则在该时间直接插入任务进行直接调度；若不能直接插入，则进行抢占式任务切换和子任务分割与插入进行调度，若仍不能调度则进入下一步；2)对采用直接调度模块后未被执行的新任务，通过间接调度完成调度；间接调度过程如下：2.1)回溯至新任务Td_i的插入点集合Id与冲突任务集合；2.2)选择插入点与冲突任务序列，比较新任务Td_i与冲突任务的权重；若新任务Td_i权重较大，则代替冲突任务优先执行；否则进入步骤2.4)；2.3)采用子任务分割策略调度被替换的冲突任务；如果处理操作成功，则冲突任务实现了重调度；否则，删除冲突任务；2.4)依次寻找并判断下一个插入节点能否实现对新任务Td_i的调度；如果所有的任务插入节点均被遍历，则进入步骤3)；3)在采用直接与间接调度后获得了一系列动态调度方案，为确定方案的优劣程度，建立三个目标函数实现对最优动态调度方案的选择；对动态调度方案的评价过程如下：3.1)定义三个目标函数分别为最大任务调度权重、最小方案变化率和最小子任务分解程度；3.2)根据目标函数确定多目标决策机制，具体确定过程为：3.2.1)设经过调度模块后共获得n个动态调度方案，定义动态方案矩阵D；3.2.2)对不同方案下各目标函数进行归一化与加权处理，并获得改进后的动态方案矩阵Dw；其中，Fij表示经过归一化加权操作后的第j个方案的第i个目标函数值；fij表示第j个方案的第i个目标函数值；||fi||2表示第i个目标函数的2‑范数；w＝[w1,w2,w3]表示目标函数的重要程度，且w1+w2+w3＝1；3.2.3)分别选择各方案的动态方案矩阵D_w中对于三个目标函数的最优值与最劣值，并构造最优向量最劣向量其中，Fimax与Fimin分别表示第i个目标函数的最大值与最小值；3.2.4)计算各方案到最优向量、最劣向量的欧式距离di+与di‑，根据最优向量欧式距离di+与最劣向量欧式距离di‑的比值得到第i个方案的评价函数Ei，评价函数的值越小，则该评价函数对应的方案的性能越优；