WISP系统中实时感知任务调度方法研究

摘要

近几年，对无源识别和感知平台（WISP）的研究越来越热。WISP是一种集感知、计算和通信为一体的无源射频标签，凭借自身体积小、计算能力强、无线识别、可集成多种外设等诸多优点，其在物联网行业的应用越来越广泛。 实时系统目前已被广泛应用在工业自动化、军事、电力和新能源行业。在实时系统中，可能存在多个任务，每个任务需按照时间约束执行，要想保证每个任务正常执行，需要对任务的执行顺序进行合理的安排，即实时任务调度。实时任务调度的目标是满足各个任务的时间约束，及时响应外部请求。 WISP 中的多感知任务属于实时任务的一种。由于 WISP是无源标签，计算能力强，对能量的要求比功能简单的传统无源RFID标签更高，因此，当任务数量增多时，需要合理调度任务执行顺序，才能保证系统正常运行。 本文针对WISP的多感知任务进行研究，提出一种基于WISP的实时感知任务调度方法，对系统非过载和过载两种情况分别进行分析。在系统非过载情况下，提出了动态醒睡任务调度算法S-EDF。在EDF调度算法的基础上，通过计算系统的空闲时间和空闲能量，调整处理器醒睡状态，以增大系统的空闲时间，使WISP获得更多充电时间。此外，还提出加速因子，当系统监测到某项传感指标异常时，发出异常警报，并缩短该任务的执行周期，对异常指标进行密集监控。通过几组对比实验结果，可以看出S-EDF算法可以有效提高系统可调度任务比率，提高时间和能量利用率。当系统出现过载情况时，提出动态优先级任务调度算法 VTE。综合考虑任务执行价值、运行时间和消耗能量，为任务重新定义优先级，通过希尔排序，选出优先调度子集进行率先调度，保证系统利用率不超过 1的同时，尽可能多地满足任务截止期。实验表明，VTE调度算法可以降低过载系统的截止期错失率，提高系统整体执行收益，提高系统调度效率。

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