车用实时异构网络调度模型及算法研究

Automotive applications are typically time-critical and safety-critical. It's a big challenge on how to build such applications on vehicle networks which are characterized by embedded、realtime and heteromerous. Guided by the view of Cyber-Physical System, this project will focus on the key scheduling theories and techniques for vehicle networks. Firstly, scheduling model will be abstracted,then schedulability analysis will be presented completely, thirdly, some scheduling algorithms aim to improving predictability and reliability will be proposed, finally, a prototype for validating theories and algorithms will be built. These studies will lead to a clear view of message scheduling in vehicle networks which mixed event-triggered and time-triggered mechanics,and can be used to build a better vehicle networks under the Cyber-Physical System environment.

车用网络已经发展成为典型的嵌入式实时异构网络，如何调度这类网络使其为上层实时及安全攸关等应用提供有力支撑是车用网络进一步发展必须解决的关键问题。本课题旨在以信息物理融合系统的观点为指导，研究车用嵌入式实时异构网络调度的关键理论和技术。主要包括车用嵌入式实时异构网络的调度模型，消息和系统的可调度性理论，消息传递时的可预测性度量及其调度优化算法，系统可靠性调度优化算法等，最后开展实证研究，构建基于上述理论成果的原型系统。通过模型、算法、原型系统等的研究，将为混合时间触发和事件触发机制的车用实时异构网络的有效消息调度研究提供指导，为信息物理融合系统环境下车用实时异构网络的研究和实现奠定基础，并推动信息物理融合系统和车用网络技术之间的交叉应用研究。

车用网络已经发展成为典型的嵌入式实时异构网络，如何调度这类网络使其为上层实时及安全攸关等应用提供有力支撑是车用网络进一步发展必须解决的关键问题。本课题旨在以信息物理融合系统的观点为指导，研究车用嵌入式实时和异构网络调度的关键理论和技术。在本课题中我们开展的研究主要包括车用嵌入式实时异构网络的调度模型，消息和系统的可调度性理论，消息传递时的可预测性度量及其调度优化算法，系统可靠性调度优化算法等。具体来说，主要有：.（1）网络分析模型。由于最坏响应时间分析和调度算法的研究都依赖于所建立的网络分析模型，我们分别以CAN-CAN和CAN-FlexRay这两种网络为例，以支持存储-组装-转发机制的网关模型为基础建立了其对应的网络分析模型。在本课题中，我们主要建立了支持网关互联的事件触发消息的网络分析模型和支持网关互联的事件和时间触发的混合网络分析模型。.（2）最坏响应时间分析。在网络分析模型研究的基础上，我们着重研究了CAN-CAN和CAN-FlexRay网络的最坏响应时间分析方法。对于CAN-CAN网络主要通过分析跨网关消息的到达时间间隔来减少最坏响应时间分析的悲观性，缩小最坏响应时间的上界。对于CAN-FlexRay网络，则着重于建立临界时刻的实时分析理论，并提高算法分析的运行效率。.（3）调度算法。针对车用网络的实时性和安全攸关性等特点，我们以信息物理融合系统的观点为指导，详细研究了面向可预测性和可靠性的消息调度算法。为了提高系统的可预测性，我们提出了基于启发式规则的SA算法；为了提高系统的可靠性，我们不仅提出了启发式算法，还提出了基于动态规划的最优算法。