能量感知的ACPS调度研究
发布时间：2021-03-09 12:02
汽车信息物理系统（Automotive Cyber Physical Systems,ACPS）是CPS（Cyber Physical Systems）在汽车领域的典型应用,其本质是一个能与物理环境实时交互,计算与网络深度融合的异构分布嵌入式系统。新能源汽车如纯电动汽车是未来汽车工业发展的方向,能量资源将成为ACPS设计阶段尤为重要的一项因素,如何实现低能耗并且保证ACPS中功能应用的实时性与可靠性是研究的新热点。本文从能量感知的角度出发,在系统能量资源有限的情况下,针对ACPS中以DAG为模型的分布式功能应用的实时性与可靠性展开研究,采用了动态电压频率调节技术（DVFS）实现节能目的。主要的工作及贡献如下:（1）本文首先针对ACPS中能量约束下的调度长度优化展开研究,所研究问题可分解为能量分配以及调度长度优化两个子问题,提出了能量约束下的高效调度算法（ESECC）。算法采用预分配的方式实现功能应用的能量约束与任务能量约束之间的转换,引入可用能量概念进行未调度任务的能量预分配,改进了现有算法不合理的能量分配所导致的悲观结果。（2）本文接着针对ACPS中能量约束下的可靠性优化展开研究,所...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车电子系统
能量感知的 ACPS 调度研究现代汽车电子系统是一个集合了计算、网络以及物理环境的复杂分布式。其内部的各个处理单元通过总线以及网关进行通信，并且利用多种传感与外界的物理环境如汽车、路边基础设施单元等进行交互，共同协作完成功能应用，实现汽车的安全、舒适驾驶[ 5 ]。所以现代汽车电子系统可以看个典型的信息-物理融合系统(Cyber-Physical System，CPS)[ 6 ]，也称为息-物理融合系统(Automotive Cyber-Physical System，ACPS)[ 7 ]。如图示，ACPS 中的 Cyber 部分包括了汽车电子系统中的计算和通信系统，通个 ECU 通过 CAN、FlexRay 总线乃至最新引入的以太网进行通信，从而分布式任务的调度，管理硬件资源和实现与物理世界交互；而 Physical 强调对物理世界的反馈控制，主要接口为传感器和执行器，传感器从物理道路、天气、温度等采取数据，通过 Cyber 部分的高性能计算对数据进、计算和加工，然后以控制命令的方式传输给执行器，通过执行器与物理行反馈控制。
也逐渐浮现一些油电混合动力汽车以及纯电动汽车，如 Tesla Mo的比亚迪电动车[ 1 5 ]，图 1.3 显示了近几年我国新能源汽车的销图中可以看出新能源汽车的销售量呈现较高的增强趋势，而其中占了主体部分，纯电动汽车的占比率也逐年增长。传统汽车中汽车本能占到汽车总成本的 25%，而在新能源汽车中这一比例将达到因此在设计初期需要严格控制相关的资源成本。电能也是资源的式计算领域，绿色计算是人们倡导的新型计算模式，一些大型的数会消耗巨大的电能，为了节约成本，公司往往在数据中心附近修建来保障供电，同时能耗管理技术被广泛研究与应用[ 1 8 ]。ACPS 对然远远没有数据中心那么高，但由于它是一个嵌入式系统，其所需源于电池，因此低能耗的研究同样非常重要。如今计算性能的发展技术，即使近年来有许多新型材料电池被研发出来，但要真正量产要走很长的一段路。ACPS 是一个对能量感知的系统[ 1 2 ]，因此 A了要考虑传统的计算资源和硬件成本外，必须考虑能量资源的限制计厂商在初期需要对 ACPS 中有限的能量进行合理的设计分配与使
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能汽车发展的现状与挑战[J]. 吴忠泽. 时代汽车. 2015(07)
[2]工业4.0:智能工业[J]. 王喜文. 物联网技术. 2013(12)
[3]从特斯拉电动车看中国新能源汽车[J]. 久陵. 汽车与配件. 2013(23)
[4]信息-物理融合系统若干关键问题综述[J]. 李仁发,谢勇,李蕊,李浪. 计算机研究与发展. 2012(06)
[5]智能交通成“十二五”规划重点 车联网概念迎来新机遇[J]. 吴勇毅. 通信世界. 2011(04)
[6]系统级动态电源管理算法的研究[J]. 唐志芳,时海涛,鲁华祥,王守觉. 计算机工程与应用. 2005(06)
博士论文
[1]信息物理融合系统资源调度关键技术研究[D]. 王小乐.国防科学技术大学 2014
[2]面向汽车的异构网络化嵌入式系统多DAG调度研究[D]. 谢国琪.湖南大学 2014
[3]新一代汽车电子系统的网络体系结构若干关键技术研究[D]. 谢勇.湖南大学 2013
硕士论文
[1]异构环境下基于DVFS的工作流任务节能调度算法研究[D]. 程珍珍.湖南大学 2014
本文编号：3072816
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车电子系统
能量感知的 ACPS 调度研究现代汽车电子系统是一个集合了计算、网络以及物理环境的复杂分布式。其内部的各个处理单元通过总线以及网关进行通信，并且利用多种传感与外界的物理环境如汽车、路边基础设施单元等进行交互，共同协作完成功能应用，实现汽车的安全、舒适驾驶[ 5 ]。所以现代汽车电子系统可以看个典型的信息-物理融合系统(Cyber-Physical System，CPS)[ 6 ]，也称为息-物理融合系统(Automotive Cyber-Physical System，ACPS)[ 7 ]。如图示，ACPS 中的 Cyber 部分包括了汽车电子系统中的计算和通信系统，通个 ECU 通过 CAN、FlexRay 总线乃至最新引入的以太网进行通信，从而分布式任务的调度，管理硬件资源和实现与物理世界交互；而 Physical 强调对物理世界的反馈控制，主要接口为传感器和执行器，传感器从物理道路、天气、温度等采取数据，通过 Cyber 部分的高性能计算对数据进、计算和加工，然后以控制命令的方式传输给执行器，通过执行器与物理行反馈控制。
也逐渐浮现一些油电混合动力汽车以及纯电动汽车，如 Tesla Mo的比亚迪电动车[ 1 5 ]，图 1.3 显示了近几年我国新能源汽车的销图中可以看出新能源汽车的销售量呈现较高的增强趋势，而其中占了主体部分，纯电动汽车的占比率也逐年增长。传统汽车中汽车本能占到汽车总成本的 25%，而在新能源汽车中这一比例将达到因此在设计初期需要严格控制相关的资源成本。电能也是资源的式计算领域，绿色计算是人们倡导的新型计算模式，一些大型的数会消耗巨大的电能，为了节约成本，公司往往在数据中心附近修建来保障供电，同时能耗管理技术被广泛研究与应用[ 1 8 ]。ACPS 对然远远没有数据中心那么高，但由于它是一个嵌入式系统，其所需源于电池，因此低能耗的研究同样非常重要。如今计算性能的发展技术，即使近年来有许多新型材料电池被研发出来，但要真正量产要走很长的一段路。ACPS 是一个对能量感知的系统[ 1 2 ]，因此 A了要考虑传统的计算资源和硬件成本外，必须考虑能量资源的限制计厂商在初期需要对 ACPS 中有限的能量进行合理的设计分配与使
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能汽车发展的现状与挑战[J]. 吴忠泽. 时代汽车. 2015(07)
[2]工业4.0:智能工业[J]. 王喜文. 物联网技术. 2013(12)
[3]从特斯拉电动车看中国新能源汽车[J]. 久陵. 汽车与配件. 2013(23)
[4]信息-物理融合系统若干关键问题综述[J]. 李仁发,谢勇,李蕊,李浪. 计算机研究与发展. 2012(06)
[5]智能交通成“十二五”规划重点 车联网概念迎来新机遇[J]. 吴勇毅. 通信世界. 2011(04)
[6]系统级动态电源管理算法的研究[J]. 唐志芳,时海涛,鲁华祥,王守觉. 计算机工程与应用. 2005(06)
博士论文
[1]信息物理融合系统资源调度关键技术研究[D]. 王小乐.国防科学技术大学 2014
[2]面向汽车的异构网络化嵌入式系统多DAG调度研究[D]. 谢国琪.湖南大学 2014
[3]新一代汽车电子系统的网络体系结构若干关键技术研究[D]. 谢勇.湖南大学 2013
硕士论文
[1]异构环境下基于DVFS的工作流任务节能调度算法研究[D]. 程珍珍.湖南大学 2014
本文编号：3072816
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