面向信息物理融合系统的实时时空调度算法

【摘要】：信息-物理融合系统(CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统,通过计算,通信和控制等技术的密切结合,该系统必须感知由环境变化所引起的约束,并且对这些变化可以进行实时的预知。目前该类系统应用在各个领域,同时这些领域在社会中又有着举足轻重的作用,它们有的是跨领域的协同工作,这就对系统的性能提出了更高的要求。因此,对CPS调度算法的研究,可以满足大型的CPS系统对高性能的要求。 在我国,对信息物理融合系统的研究还比较薄弱,其调度算法是影响整个系统的关键因素,而目前无论是国外还是国内,对其算法的研究和改进仍然没有满足实际的需要,国内的调度算法采用的大多数还是比较传统的算法,比较单一,无疑也就使系统的性能陷入了瓶颈,无法最大限度的利用资源。现代社会中有很多信息物理融合系统的实例,这些实例系统都不同程度的受到系统本身调度算法的影响,因此,系统固有的功能也受到了严重的影响。在机场调度和车站调度中,这一不足体现的尤为明显,这种影响带来的损失是巨大的。 因此,鉴于目前算法无法满足系统需求的情况,本文的宗旨就在建立一种针对信息物理融合系统的优化算法,改进现有算法的缺陷,提高该类系统的整体性能,目前该类系统的研究还只是出于初步的阶段,所以一个高效的算法将会成为该系统的一次技术革命。 本文对CPS的分析与论证拟采用元胞自动机。通过元胞自动机的调度可以更清晰的认识信息物理融合系统的特点。在实际的应用中,CPS的调度算法应用非常广泛,但是截至目前并没有一个十分有效的算法来提高其性能。本文通过对国内外现有算法的分析,找出现有系统的不足之处,提出可能改进的方案。截至目前,对该类型系统最经典的运用就是火车调度以及机场的调度,由于火车站和机场的数据量大,同时,二者的调度都具有很高的实时性要求。因此对相应的调度系统都有非常高的要求,寻求一个较为高效的调度算法也将会是今后CPS相应系统的发展方向。在本文中将会对车站的调度进行深入的分析,使车站的调度能够更有效。