面向新一代航空電子的實時自適應資源管理中間件及算法研究.pdf

1、當今，航空電子正朝著微型化、綜合化和智能化的方向發(fā)展，新一代航空電子系統是一個有線與無線網絡相結合、有明確分工協作、有大量信息交互的DRE(DistributedReal-time Embedded)系統。隨著航空電子綜合化，機載軟件系統變得日趨復雜，而傳統實時中間件也面臨著新的挑戰(zhàn)：1)傳統實時中間件不支持動態(tài)與不確定載荷的管理；21盡管傳統實時中間件支持功能可移植，但在實時性可移植方面卻無能為力；3)傳統實時中間件未能將系統功能的實

2、現與QoS(Quality of Service)的確保分離開，大大降低了構件的可重用性。 為了順應航空電子綜合化的趨勢，本論文提出了一種面向新一代航空電子的實時自適應資源管理中間件RTARMM(Real-Tune Adaptive Resource Management Middleware)以及三個自適應算法，目標是實現不確定載荷管理，使之支持實時性可移植，以解決新一代航空電子系統所面臨的嚴峻問題。本論文的主要貢獻和創(chuàng)新之處

3、包括： 1)分析了航空電子系統的發(fā)展趨勢，介紹了美國F-22航空電子體系結構和我國新一代戰(zhàn)斗機分布式計算機系統設計方案；根據我國航空電子系統的實際發(fā)展水平，提出了面向新一代航空電子系統自適應資源管理中間件RTARMM的設計思路、體系結構以及實現方案；將QoS概念引入到實時任務中，從軟件結構上提供對實時任務QoS機制的支持，并設計專門的構件與模塊以實現多種QoS自適應策略，實現了將系統功能的實現與QoS的確保分離的目標。

4、2)針對周期性實時任務，提出了一種基于最優(yōu)收益的任務再分配算法，采用兩級調度思想實現自適應CPU資源管理：頂層算法在系統載荷發(fā)生變化時動態(tài)調整任務QoS，在確保任務可調度性的同時，保持系統總體性能最優(yōu)；底層算法(如RM：Rate Monotonic)則負責實際的任務調度。 3)針對具有端到端任務模型的DRE系統，提出了一種性能控制算法，它能兼顧非周期實時任務的個體性能(任務實時性)和總體性能(系統吞吐量)；并將任務估計執(zhí)行時間與

5、實際執(zhí)行時間之間的偏差、非周期任務到達作為引起系統不確定的兩個外部因素。該算法即能通過許可控制從概率上確保任務的端到端截止時間，又能通過經典反饋控制提高CPU利用率。 4)同樣針對具有端到端任務模型的DRE系統，提出了一種利用率控制算法，它將非周期任務許可控制機制與最優(yōu)控制理論相結合，把系統抽象成一個多輸入多輸出控制問題，采用離散時間狀態(tài)空間方程描述系統行為，并通過建立具有線性二次型指標函數的最優(yōu)控制模型實現非周期任務端到端利用