【摘 要】
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多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)周期信息的合理调度是列车通信网络中通信可靠性的重要保障。在列车通信网络中,周期信息传输的实时能力依赖于周期调度表。为
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多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)周期信息的合理调度是列车通信网络中通信可靠性的重要保障。在列车通信网络中,周期信息传输的实时能力依赖于周期调度表。为了更好地均衡网络负载,提升列车通信网络通信的可靠性,进一步优化MVB周期信息调度表具有重要的实用价值。首先,本文建立了MVB周期信息调度问题的数学模型:根据IEC61375-1国际标准建立了基于均匀度的优化目标函数;考虑到周期调度表需要为MVB非周期信息的处理预留时间,提出了带宽分配约束条件;为了使调度方案满足周期信息截止期的要求,又提出了可调度性约束条件。整个建模过程严格遵循IEC61375-1国际标准中MVB周期调度表配置的基本规则,同时运用MVB过程数据的报文计时原理得到每个基本周期内的周期信息处理时长,然后用该时长的标准差表示均匀度。其次,本文提出了改进的差分进化算法,并基于此得到适用于MVB周期调度表的优化方法。对差分进化算法的改进主要体现在算法运行的两个阶段:变异操作和选择操作。在变异操作中对两种变异策略进行自适应选择,使得算法在迭代前期侧重于全局搜索,确保种群的多样性;为了使得算法更好地择优,提升算法的局部搜索能力,在迭代后期侧重于局部搜索。在选择操作中考虑到调度表的约束条件限制,引入容忍度来确保最终解满足列车通信网络标准所提的要求。最后,为了验证本研究中所提算法对周期调度表的优化效果,将改进的差分进化算法分别在三组设备信息数据上进行MATLAB仿真,最终得到调度方案和相应的均匀度。然后通过该调度方案对应的总线利用率分布图,与由差分进化算法、Pareto蚁群算法和模拟退火算法所得最优解的总线利用率分布图相对比,进一步证实改进的差分进化算法对周期调度表优化的有效性。
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