CN108733473A - 一种基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,该控制方法包括如下步骤:优先级设置步骤,为各任务设置优先级,按照优先级由高到低的顺序为各任务排序,以形成第一任务序列;任务重排序步骤,使运行资源占用量大于预设值的任务在预设时间段执行,按照资源占用量由小到大的顺序为在预设时间段内执行的任务排序,以形成第二任务序列;基于第一任务序列和第二任务序列对任务进行重新排序,形成第三任务序列;各任务执行步骤,按照第三任务序列的任务排列顺序令各任务开始执行。本发明创新地通过任务优先级分配、空闲时间利用、公共资源调度等方式实现对定位瞄准一体化设备任务的控制,有效地保证了设备工作的可靠性和实时性。
Description
技术领域
本发明涉及定位瞄准一体化控制技术领域,更为具体来说,本发明为一种基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法。
背景技术
目前,定位瞄准一体化设备具有数据源多、数据量大、通讯频率高等特点,面对如此复杂的情况,常规控制方法只能通过复杂的算法勉强应对,虽然能够基本上满足需求,但由于常规控制方法尚存在技术缺陷,不仅会影响定位瞄准***精度,而且还会丢失数据。所以,现有定位瞄准一体化设备任务的控制方法存在可靠性差、实时性差、复杂度高等缺点。
因此,如何有效提高定位瞄准一体化设备的可靠性和实时性,并降低定位瞄准一体化设备任务控制方法的复杂度,成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
发明内容
为解决现有的定位瞄准一体化设备任务的控制方法存在的可靠性差、实时性差、复杂度高等问题,本发明创新地提供了一种基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,并通过任务优先级分配、空闲时间利用、公共资源调度等方式彻底地解决了上述技术问题,不仅提高了定位瞄准精度,还有效避免了数据错误、丢失问题,降低了控制方法复杂度。
为实现上述技术目的,本发明公开了一种基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,该控制方法包括如下步骤,
优先级设置步骤,为各任务设置优先级,按照优先级由高到低的顺序为各任务排序,以形成第一任务序列;所述任务为基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务;
任务重排序步骤,事先对各任务运行时的资源占用量进行统计,以使运行资源占用量大于预设值的任务在预设时间段执行,并按照资源占用量由小到大的顺序为在预设时间段内执行的任务排序,以形成第二任务序列;基于所述第一任务序列和所述第二任务序列,对各任务进行重新排序,以形成第三任务序列;所述预设时间段为定位瞄准一体化设备的空闲时间段;
各任务执行步骤,在上位机的控制下,按照第三任务序列的任务排列顺序令各任务开始执行。
基于上述的技术方案,由于定位瞄准一体化设备中的各设备发送周期和数据量往往不同,通过设置优先级,本发明能够使各任务合理地执行,并能利用CPU的空闲时间处理资源占用大的任务,从而保证了定位瞄准一体化设备工作的实时性,进而解决现有控制方法存在的数据丢失和定位瞄准精度低等问题。
进一步地,在各任务执行步骤中,采用互斥信号量的方式对公共资源进行调用:当前任务对公共资源进行调用时,互斥信号量处于打开状态,此时不允许其他任务对所述公共资源进行调用;在调用结束后,则使互斥信号量处于关闭状态,允许其他任务对所述公共资源进行调用。
基于上述改进的技术方案,本发明能够有效地保证公共资源的唯一性和同步性,避免公共资源数据在不同任务间调用时导致的数据错误、数据丢失或精度损失等问题。
进一步地,在各任务执行步骤中,如果存在至少两个相嵌套的互斥信号量时,则采用后进先出的方式:最内层的互斥信号量首先释放,最外层的互斥信号量最后释放。
基于上述改进的技术方案,本发明能够进一步地保障公共资源数据的精度,避免公共资源数据丢失的问题。
进一步地,互斥信号量包括:导航互斥信号量和***参数互斥信号量,导航互斥信号量用于保证在导航解算过程中导航数据的一致性,***参数互斥信号量用于保证***参数在导航解算过程中的一致性。
进一步地,在优先级设置步骤中,根据设备的重要性程度高低和通讯频率大小为各任务设置优先级;在通讯频率相同的情况下,任务的重要性程度越高,则其优先级越高;在重要性程度相同的情况下,任务的通讯频率越小,则其优先级越高。
基于上述改进的技术方案,本发明能够保证重要的数据和低频率出现的数据能够被优先处理,从而较好地满足定位瞄准一体化设备对实时性的要求。
进一步地,在各任务执行步骤中,在所述上位机发出控制命令后,所述定位瞄准一体化设备响应所述控制命令。
进一步地,在任务重排序步骤中,第二任务序列中的任务为非实时响应的任务,通过消息队列的方式实现在空闲时间段执行第二任务序列中的任务。
进一步地,所述定位瞄准一体化设备包括定位设备和瞄准设备。
进一步地,所述定位设备包括激光惯组、里程计、高程计、电子地图设备及卫星。
进一步地,所述任务包括数据采集任务、数据接收任务、数据发送任务、误差修正任务、姿态解算任务、对外数据通讯任务、数据保存任务及故障诊断任务。
本发明的有益效果为:
本发明创新地通过任务优先级分配、空闲时间利用、公共资源调度等方式实现对定位瞄准一体化设备任务的控制,从而有效保证了定位瞄准一体化设备工作的可靠性和实时性,降低了设备任务控制方法的复杂度,进而较好地解决现有技术存在的诸多问题。
附图说明
图1为基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法的流程示意图。
图2为现有的公共资源调用冲突问题示意图。
图3为通过互斥信号量解决公共资源调用冲突问题的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法进行详细的解释和说明。
VxWork操作***是美国风河(Wind River System)公司开发的一种类Unix的高性能嵌入式实时操作***,其具有高度可裁剪的微内核结构、高效的多任务调度性能及灵活的任务间通信性能。VxWorks是基于抢占式多任务调度方式为主的操作***,其任务切换的实时性能够满足响应突发事件的时限要求。
VxWorks具有的卓越的实时性和良好的可靠性,所以本发明将VxWorks操作***应用于定位瞄准一体化设备(包括惯性导航设备和瞄准设备)中。如图1所示,本实施例具体公开了一种基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,具体来说,本实施例所涉及的控制方法包括如下步骤。
优先级设置步骤,多个任务初始化,为各任务设置优先级,并且按照优先级由高到低的顺序为各任务排序,以形成第一任务序列;任务为基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务。在本实施例中,在优先级设置时,根据设备的重要性程度高低和通讯频率大小为各任务设置优先级;在通讯频率相同(或几乎相同)的情况下,任务的重要性程度越高,则其优先级越高;在重要性程度相同(或几乎相同)的情况下,任务的通讯频率越小,则其优先级越高。当然,对于两个相比较的任务来说,如果上述两项指标一高一低,则可根据实际情况设计其他方法进行比较,比如,权重分配法等,从而确定出所有任务的优先级。
如下表所示,对于具体的设备,根据该设备的重要性程度高低和通讯频率大小设定优先级,比如,激光惯组数据对定位性能和瞄准性能的影响最大,需要保证实时响应,并且不丢帧,因此优先级设置为101,比其他任务的优先级高;而上位机的命令响应任务的频率较低,优先级设置为102,其仅次于激光惯组任务,保证上位机的命令得到实时响应。
任务重排序步骤,可先对公共资源进行初始化,并事先对各任务运行时的资源占用量进行统计,以使运行资源占用量大于预设值的任务在预设时间段执行,并按照资源占用量由小到大的顺序为在预设时间段内执行的任务排序,以形成第二任务序列,其中,第二任务序列中的任务是从第一任务序列中筛出来的,第一任务序列中剩余的任务可按原顺序组成待处理序列;基于第一任务序列和第二任务序列,对各任务进行重新排序,从而形成第三任务序列;比如,将第二序列中的任务依次***待处理序列中,即待处理序列中的两个任务之间存在空闲时间段,如果该空闲时间段满足任务执行需要,在该空闲时间段中***第二序列中的任务。
本实施例中,上述预设时间段为定位瞄准一体化设备的空闲时间段,第二任务序列中的任务为非实时响应的任务,本发明通过消息队列的方式实现在空闲时间段执行第二任务序列中的任务,即第二任务序列中的任务先处于等待的状态,直至空闲时间段到来时使相应任务执行。
各任务执行步骤,在上位机的控制下,按照第三任务序列的任务排列顺序令各任务开始执行,并等待任务中断。具体来说,在上位机发出控制命令后,定位瞄准一体化设备响应控制命令。本实施例中,还包括事先对互斥信号量进行初始化步骤,如图3所示,各任务开始执行后,采用互斥信号量的方式对公共资源进行调用:当前任务对公共资源进行调用时,则互斥信号量处于打开状态,此时不允许其他任务对公共资源进行调用;在调用结束后,则使互斥信号量处于关闭状态,再允许其他任务对公共资源进行调用。本发明在各任务执行步骤中,如果存在至少两个相嵌套的互斥信号量时,则采用后进先出的方式:即最内层的互斥信号量首先释放,最外层的互斥信号量最后释放。更为具体地,上述的互斥信号量包括:导航互斥信号量和***参数互斥信号量,导航互斥信号量用于保证在导航解算过程(导航解算前、中、后)的导航数据的一致性,***参数互斥信号量用于保证***参数在导航解算过程中的一致性。
如图2所示(现有技术存在的问题):当低优先级任务1正在对公共资源进行读操作时,高优先级任务2由于优先级较高,当中断响应发生时,需要立即打断任务1的读操作,响应任务2的中断服务程序。此时***将任务1的现场保护起来,将任务1由执行态变为阻塞态,并将任务2处于执行态。其中,任务2的中断服务程序要对该公共资源进行更新,需要对同一公共资源地址进行写操作。当任务2响应结束,退出中断服务程序,***将任务1由阻塞状态变为执行态,从被打断的现场接着执行后续中断服务程序。此时任务1读取的公共资源已经发生变化,发生了任务1读取数据错误的问题,并很可能会影响任务1读到的数据的精度。
如图3所示(本发明改进的方案),当低优先级任务1正在对公共资源进行读操作时,由于互斥信号量处于打开状态,并未执行至关闭语句,所以任务1暂时处于优先级最高状态。此时高优先级任务2需要进入中断响应,需等待任务1执行至互斥信号量关闭语句,将互斥信号量释放后,***将任务1优先级恢复至正常状态,将任务1现场保护起来,由执行态变为阻塞态,将任务2处于执行态。由于任务1读取的公共资源已经操作结束,任务2的中断服务程序对该公共资源的写操作也不会影响任务1已经读取的公共资源数据。
另外,本实施例中所涉及的定位瞄准一体化设备包括定位设备(惯性导航设备)和瞄准设备,其中,定位设备(惯性导航设备)利用惯性仪表敏感运动载体的角运动和线运动,以确定运载体当前姿态、位置以及速度等信息;定位设备包括激光惯组、里程计、高程计、电子地图设备及卫星,本发明能够有效提高对上位机的控制命令的响应速度,比如,可以实现对上位机的控制命令响应不超过10ms,本发明能够对各个设备的高频数据进行及时处理,比如,激光惯组(100Hz)、里程计(50Hz)、高程计(10Hz)、地图(50Hz)、卫星(1Hz)。本实施例中,上述多个任务包括数据采集任务、数据接收任务、数据发送任务、误差修正任务、姿态解算任务、对外数据通讯任务、数据保存任务及故障诊断任务等,具体到各设备,可以包括:高程计数据接收、解算任务,里程计数据接收、解算任务,激光惯导数据接收、解算任务,卫星定位***数据接收、解算任务,保存数据文件任务,上位机接收、发送任务等。
在本说明书的描述中,参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:该控制方法包括如下步骤,
优先级设置步骤,为各任务设置优先级,按照优先级由高到低的顺序为各任务排序,以形成第一任务序列;所述任务为基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务;
任务重排序步骤,事先对各任务运行时的资源占用量进行统计,以使运行资源占用量大于预设值的任务在预设时间段执行,并按照资源占用量由小到大的顺序为在预设时间段内执行的任务排序,以形成第二任务序列;基于所述第一任务序列和所述第二任务序列,对各任务进行重新排序,以形成第三任务序列;所述预设时间段为定位瞄准一体化设备的空闲时间段;
各任务执行步骤,在上位机的控制下,按照第三任务序列的任务排列顺序令各任务开始执行。
2.根据权利要求1所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:
在各任务执行步骤中,采用互斥信号量的方式对公共资源进行调用:当前任务对公共资源进行调用时,互斥信号量处于打开状态,此时不允许其他任务对所述公共资源进行调用;在调用结束后,则使互斥信号量处于关闭状态,允许其他任务对所述公共资源进行调用。
3.根据权利要求2所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:
在各任务执行步骤中,如果存在至少两个相嵌套的互斥信号量时,则采用后进先出的方式:最内层的互斥信号量首先释放,最外层的互斥信号量最后释放。
4.根据权利要求3所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:互斥信号量包括:导航互斥信号量和***参数互斥信号量,导航互斥信号量用于保证在导航解算过程中导航数据的一致性,***参数互斥信号量用于保证***参数在导航解算过程中的一致性。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:
在优先级设置步骤中,根据设备的重要性程度高低和通讯频率大小为各任务设置优先级;在通讯频率相同的情况下,任务的重要性程度越高,则其优先级越高;在重要性程度相同的情况下,任务的通讯频率越小,则其优先级越高。
6.根据权利要求5所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:
在各任务执行步骤中,在所述上位机发出控制命令后,所述定位瞄准一体化设备响应所述控制命令。
7.根据权利要求1或6所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:
在任务重排序步骤中,第二任务序列中的任务为非实时响应的任务,通过消息队列的方式实现在空闲时间段执行第二任务序列中的任务。
8.根据权利要求7所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:所述定位瞄准一体化设备包括定位设备和瞄准设备。
9.根据权利要求8所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:所述定位设备包括激光惯组、里程计、高程计、电子地图设备及卫星。
10.根据权利要求1或9所述的基于VxWorks的定位瞄准一体化设备任务的控制方法,其特征在于:所述任务包括数据采集任务、数据接收任务、数据发送任务、误差修正任务、姿态解算任务、对外数据通讯任务、数据保存任务及故障诊断任务。
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