卫星资源容错调度算法

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1、第31卷第7期计算机仿真2014年7月文章编号：1006—9348(2014)07—0018—05卫星资源容错调度算法蔡星艳1，张兢1，王晓红1，邓勇2(1．91635部队，北京102249；2．中国科学院软件研究所，北京100190)摘要：关于卫星传感器资源容错调度的研究，针对卫星监视任务中可能出现的传感器故障等异常，结合空间任务中卫星传感器资源调度的特点，定义了可用性、可见度、松弛度、稳定性等卫星资源调度优化目标。针对任务执行过程中的传感器资源突发异常，提出了利用IN—USE副版本模型的容错调度算法，容错算法主部分基于一个主副版本容错模型，在粒子群优化算法基础上生成可以抵抗传感器失

2、效干扰的资源调度方案，替代部分是一个以动态规划为主体的资源分配模型。最后，通过仿真对比分析，证明了所提卫星传感器资源容错调度算法的有效性。关键词：卫星资源；实时调度；容错；主副版本中图分类号：TP212．9，TP311文献标识码：AAFault-TolerantSchedulingAlgorithmforSatelliteSensorResourceManagementCAIXing—yanl，ZHANGJin91，WANGXiao-hon91，DENGYon92(1．Corps91635，Beijing102249，China；2．InstituteofSoftware，Chines

3、eAcademyofSciences，Beijing100190，China)ABSTRACT：Fault—Tolerantscheduling，asaneffectivemethodofimprovingtheperformanceofasatellitesensorre-sourcemanagementsystem，playsasignificantroleinschedulingl℃seoxeh．Inallusiontoaspecialapplicationback—groundofspaceobjecttrackingtasks，availability，visibility，

4、laxityandstabilityareproposed船optimizationindexesofsensorscheduling．Accordingtoburstaccidentinthetaskexecutionprocess，aschedulingalgorithmisproposedbasedonIN—USEviceversionssoftwarefault—tolerantmodel，tosolvethesensorl'eSol／rceschedulingreal-timefault—tolerantproblem．Simulationresultsshowthatthe

5、algorithmbasedonIN-USEviceversionsoftwarefault—tolerantmodelcangetshorterreeoverytimeandmaintainbetteroptimizationindicators．KEYWORDS：Satelliteresource；Real-timescheduling；Fault-Tolerant；Primary／Backupversion1引言随着航天技术的不断进步，利用多个卫星协同完成对空间目标的探测和监视，对于维护国家安全具有重要意义¨。2o。合理规划有限的卫星传感器资源是一个核心问题口J，同时由于卫星传感

6、器的独占性、动态性和空间环境不确定性等特征，要求资源调度具有实时容错能力，能够处理突发的故障。卫星传感器资源容错调度是一个多学科交叉的研究课题，目前国内外对卫星传感器资源调度开展了一些研究，而较少考虑调度的容错问题旧4j。当前关于容错系统的设计已经有很多方法¨。81。文献[5]提出了主副版本容错技术，文献[6—7]研究了检测暂时性错误机制的负载均衡算法。文献[8]提出将失效的处理机承担的任务转移到其它节点上，这种容错方案硬件冗余度太大。文献[9]和[10]提出的实基金项目：北京市自然科学基金项目(4133092)收稿日期：2013—10—13—18一时调度容错技术为容错预留了过多的时间

7、资源，降低了任务正常执行时的优化指标。本文提出了基于IN—USE副版本模型的容错调度算法，其主部分是一个主副本容错模型，试图以最小的改动，保持当前任务的运行状态，尽量维护整个卫星系统的稳定；替代部分是一个以动态规划为主体的资源分配模型，目的是在主部分调整无法满足系统需求时，快速完成卫星传感器资源的重调度。2卫星资源调度目标卫星资源调度求解是一个NP问题旧J，其优化目标可以用多个维度的指标来衡量。2．1可用性系统可用性用来表示卫星监视系统屏蔽错误