机载网络时间触发通信调度设计优化与评价方法

摘要

机载网络是航空电子系统实现信息传输与功能综合的关键组成,引入时间触发(TT)机制并安排合理通信调度可以有效保证机载网络实时可靠通信,但需要首先面对多种调度设计方法的选择问题.在总结了时间触发通信过程与特征的基础上,以时间触发以太网为分析对象,给出了基于可满足性模理论(SMT)、混合整数规划(MIP)和启发式算法等不同约束引导下的调度模型,并形成了基于强化学习(RL)的调度方法;从调度设计的求解能力与性能保障角度出发,建立了包括求解时间、可求解规模、传输延迟和调度模式的评价指标.以工业规模网络为研究案例对不同调度方法进行了验证分析,在评价指标的引导下对比分析了各种方法的适用场景,其中SMT方法可支持小规模案例,MIP方法具有明显的TT消息传输和调度求解运算优势,以遗传算法为典型的启发式方法和RL方法可实现大规模案例调度,虽然其TT延迟略高于MIP方法,但速率约束消息延迟优化程度分别达到7.97％和12.35％.在此基础上,进一步探讨了未来航电系统机载网络时间触发通信调度设计优化技术的发展趋势.