專利名稱：一種資源可調(diào)整的衛(wèi)星并行測試資源配置方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種資源可調(diào)整的衛(wèi)星并行測試資源配置方法，特別是涉及ー種在不確定環(huán)境下的資源可調(diào)整的衛(wèi)星并行測試資源配置方法。本發(fā)明屬于航空航天并行測試技術領域。
背景技術：
近年來，我國航天技術發(fā)展迅猛，航天技術開始從國防軍事領域迅速向民用航天領域擴展，我國擁有的衛(wèi)星數(shù)目急劇增多，衛(wèi)星的研制和生產(chǎn)開始步入批量化階段。而傳統(tǒng)的衛(wèi)星測試采用的是串行測試方式——測試效率低，資源利用率低，測試成本高，這種測試方式已不能適應衛(wèi)星批量化生產(chǎn)的要求。在這種情況下，迫切需要改變現(xiàn)有的衛(wèi)星測試模式，實現(xiàn)衛(wèi)星的并行測試，以提高測試效率和資源利用率，同時降低測試成本。在衛(wèi)星并行測試資源配置中，調(diào)度方案的確定不僅依賴調(diào)度模型及其求解方法，而且依賴測試資源的數(shù)量之間的關系。在給定資源數(shù)量的前提下進行調(diào)度，實際上暗含假定，給定的各種資源的數(shù)量是匹配的。在資源量匹配的前提下，可以得到總エ期較短而各資源的使用率較高的調(diào)度方案。而事實上，在調(diào)度方案制定之前，很難做到使各種資源的數(shù)量匹配，因為資源量的確定往往具有隨意性。顯然，測試資源和調(diào)度方案形成了ー個相互影響，相互依賴的關系調(diào)度方案的生成依賴測試資源，而測試資源的匹配也需要調(diào)度方案執(zhí)行的信息。這說明，將測試資源的確定和調(diào)度方案的生成進行聯(lián)合考慮，才會得到更優(yōu)的結(jié)果O資源可調(diào)整的衛(wèi)星并行測試資源配置問題是衛(wèi)星并行測試資源配置問題的擴展，它使資源的數(shù)量也變成了決策變量，從而也更加復雜。資源可調(diào)整的衛(wèi)星并行測試資源配置問題可以描述為 '己={I,…上}代表L個并行測試的衛(wèi)星集合，如果I1 < i2，則Z1 e ￡的優(yōu)先級高于衛(wèi)星らe ￡的優(yōu)先級，即當衛(wèi)星I1和衛(wèi)星i2競爭資源吋，衛(wèi)星I1具有優(yōu)先使用資源的權利而禁止搶斷。衛(wèi)星Z1 由具有時序關系的測試活動Λ/； = {I,·_·,#,}組成，其中測試活動I和Ni是虛擬測試活動，分別用來表示衛(wèi)星i測試的開始和結(jié)束。虛擬測試活動的不需要測試資源，并且其エ期為零，其它測試活動的エ期具有不確定性。所有衛(wèi)星測試共享
K種可更新資源
權利要求
1.一種資源可調(diào)整的衛(wèi)星并行測試資源配置方法，其特征在于該方法具體步驟如下 第一步使用遺傳算法求解衛(wèi)星并行測試任務調(diào)度模型 使用遺傳算法求解該問題的關鍵在于設計編碼方式、解碼方式、種群初始化、遺傳算子即選擇算子、交叉算子和變異算子，遺傳算法具體設計如下 .1)編碼方式 編碼米用基于任務列表的帶有優(yōu)先級的編碼方式，它將一個調(diào)度方案表不為一個任務序列，假設N艘衛(wèi)星的優(yōu)先級是遞減的，那么所有衛(wèi)星的測試任務按如下方式編碼π = MlO,…,A(Ij-I),為 O,…為(2 廠 I),…,^-NO , ^-N{Nj-\)] 其中，Ai0,…，片(ι,表示衛(wèi)星i的全部測試任務，i越大則衛(wèi)星的優(yōu)先級越??；AiQ和片fe-D虛擬任務的位置始終保持不變，其余任務在滿足時序約束的前提下能夠任意改變位置； 可見，這種編碼方式是按照衛(wèi)星的優(yōu)先級分段編碼的，即將優(yōu)先級高的衛(wèi)星的測試任務排在前面，只要保證每艘衛(wèi)星首尾兩個虛擬測試任務的編碼位置不變，無論在符合時序約束的前提下其它測試任務的位置如何變化，當從左到右地調(diào)度任務時，總能保證優(yōu)先級高的衛(wèi)星的測試任務首先被安排執(zhí)行，這樣就保證了衛(wèi)星的優(yōu)先級關系不會被打破；這種分級的編碼方式除了保證衛(wèi)星的優(yōu)先級關系外，還極大的縮小到了搜索空間，因為它限制了每個任務位置變化的范圍； .2)解碼方式 解碼是編碼的逆過程，它將染色體轉(zhuǎn)化為調(diào)度方案，從而計算出目標函數(shù)值；根據(jù)編碼特點，采用串行解碼方法，它得到積極的調(diào)度方案；所謂積極的調(diào)度方案是指，任何測試任務都不可能在不改變其它測試任務開始時刻的前提下更早的開始； 將一條染色體解碼實際上就是確定各個測試任務的開始時刻，由于每條染色體編碼都已滿足衛(wèi)星的優(yōu)先級關系和測試任務的時序約束，那么解碼依據(jù)的規(guī)則是資源約束關系；將染色體按照從左到右的順序，依次確定每個測試任務的最早開始時刻，該最早開始時刻滿足①不小于其緊前任務結(jié)束時刻；②該任務在整個執(zhí)行階段滿足資源約束滿足條件①和②的最小時刻；按照上述解碼方式，每個測試任務的最早開始時刻，為某個已確定開始時刻的測試任務的結(jié)束時刻； 設共有J個測試任務，η為由J個測試任務編碼而成的染色體，\(0<g<J)表示其第g個基因，Sg和fg分別表示第g個基因的開始和結(jié)束時刻，dg表示第g個基因的測試時間，L為由所有當前已確定開始時刻的測試任務的結(jié)束時刻組成的遞增時間序列，Li為其第i個元素，串行解碼的流程如下(1)令g = I，S0 = O, f0 = O, L = {0}； (2)計算πg所有緊前任務最晚結(jié)束時刻tg，并確定tg在L中的位置i ; (3)若當t e [LpLfdg]時 π g 滿足資源約束，貝 U 令 Sg = Lpfg = Sg+dg,L = L U {fg},并對T進行遞增排序，轉(zhuǎn)(4)，否則令i = i+Ι，轉(zhuǎn)(3); (4)g = g+Ι，若g < J，則轉(zhuǎn)⑵，否則轉(zhuǎn)(5)； (5)結(jié)束；3)種群初始化 初始種群應該保證充分的多樣性，以減小計算陷入局部極小的可能性，初始種群采用隨機的方式產(chǎn)生，也能夠依據(jù)優(yōu)先規(guī)則產(chǎn)生，或者將二者結(jié)合以得到更加分散的個體；無論哪種產(chǎn)生方式，都必須保證衛(wèi)星優(yōu)先級關系和測試任務時序約束不被打破； 假設共有J個任務{(diào)&，A1,…，A"}，則編碼可以分為J-I個階段，每個階段g對應一個未完成編碼的染色體η和一個可行任務集合Dg，Dg&含在當前階段所有未被安排且其所有緊前任務已包含在η中的任務；當一艘衛(wèi)星的測試任務編碼完畢后，其末任務看作是下一艘應被編碼的衛(wèi)星的首任務的緊前任務，這樣就能將各衛(wèi)星按優(yōu)先級順序依次編碼；在每一階段，隨機或根據(jù)一定的優(yōu)先規(guī)則從Dg中選擇一個任務，在滿足資源約束和其它約束的情況下加入η中；編碼流程如下(1)令g = O, 31 = [A0]； (2)計算可行活動集合％，在％中選擇即隨機或依優(yōu)先規(guī)則選擇一個任務Aj，令π=[A0, ···, Aj]； (3)g = g+1，若g < J-I，則轉(zhuǎn)⑵，否則轉(zhuǎn)(4); (4)結(jié)束； 另外，雖然較大的種群規(guī)模能增加種群的多樣性，但是過大的種群規(guī)?？赡苁馆^優(yōu)個體過早占據(jù)種群從而造成過早收斂，而且會增加計算負擔，因此，種群規(guī)模應該適中； 4)選擇算子 選擇算子采用2-聯(lián)賽選擇機制，即每次隨機選擇兩條染色體選取其中測試總工期較短的一條，直到滿足種群規(guī)模； 5)交叉算子 交叉算子采用一點交叉方式；設兩條交叉的染色體分別為
全文摘要
一種資源可調(diào)整的衛(wèi)星并行測試資源配置方法，包括以下步驟步驟1、使用遺傳算法求解衛(wèi)星并行測試任務調(diào)度模型；步驟2、獲得調(diào)度方案以及資源信息；步驟3、根據(jù)資源信息調(diào)整資源量；步驟4、調(diào)整結(jié)束。該方法根據(jù)項目的具體需求匹配資源，以達到減小項目工期并提高資源使用率的目的，從而提高調(diào)度方案品質(zhì)。它在航空航天并行測試技術領域里具有良好的應用前景。
文檔編號G06F9/50GK102662756SQ20121004671
公開日2012年9月12日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權日2012年2月27日
發(fā)明者劉一帆, 林樹民, 蔡開元, 鄭征, 郭澤, 閆金棟 申請人:北京航空航天大學