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1. 上海交通大學(xué) 區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200240 2. 上海衛(wèi)星工程研究所,上海 200240
天基信息港是一個(gè)具有數(shù)據(jù)中繼和多源信息融合處理能力的全新天基網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)概念[1-2],其在同步軌道搭建了統(tǒng)一的信息處理平臺(tái),具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、處理、存儲(chǔ)等功能,能夠向各類(lèi)用戶(hù)提供星上處理和數(shù)據(jù)中繼的服務(wù)。天基信息港作為天基網(wǎng)絡(luò)信息體系高軌節(jié)點(diǎn)的一種形態(tài),可以是一個(gè)集成多類(lèi)功能的大衛(wèi)星或者由一簇在同步軌道上共位的模塊化衛(wèi)星組成。
多源信息融合是天基信息港的重要應(yīng)用之一[3-4],天基信息港可以通過(guò)天線(xiàn)資源匯集各類(lèi)的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù),并利用星上處理資源融合處理后分發(fā),使得遙感衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)不再需要直接或者間接由中繼衛(wèi)星傳輸?shù)降孛嬲具M(jìn)行處理和分發(fā),減少了地面數(shù)據(jù)中心接收和分發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了信息獲取的有效性、準(zhǔn)確性和高實(shí)時(shí)性[5]。
天基信息港的多源信息融合任務(wù)可劃分為與各個(gè)數(shù)據(jù)源衛(wèi)星相關(guān)的一組子任務(wù),每個(gè)子任務(wù)包括數(shù)據(jù)傳輸階段和數(shù)據(jù)處理階段,分別需要占用天基信息港的天線(xiàn)資源和處理資源?;谝陨戏治?,本文提出并研究了天基信息港的多源信息融合任務(wù)調(diào)度問(wèn)題,即在滿(mǎn)足天基信息港資源約束下,如何分配多源信息融合的子任務(wù)在天線(xiàn)資源和處理資源上的執(zhí)行時(shí)間,使得多源信息融合任務(wù)的完成時(shí)間最小。
目前,還沒(méi)有在星上實(shí)現(xiàn)多源信息融合任務(wù)調(diào)度或者衛(wèi)星天線(xiàn)和處理資源聯(lián)合調(diào)度的相關(guān)研究。當(dāng)前有關(guān)星上資源調(diào)度的研究大多針對(duì)于中繼衛(wèi)星的資源調(diào)度[6-13],這些文獻(xiàn)根據(jù)中繼衛(wèi)星天線(xiàn)資源的不同特征進(jìn)行建模,并提出了多種算法進(jìn)行求解,但相比較多源信息融合任務(wù)調(diào)度,沒(méi)有考慮數(shù)據(jù)處理的過(guò)程。因?yàn)槎嘣葱畔⑷诤先蝿?wù)與數(shù)據(jù)處理相關(guān),可以參考數(shù)據(jù)中心的計(jì)算任務(wù)調(diào)度研究,文獻(xiàn)[14-15]對(duì)遙感數(shù)據(jù)處理任務(wù)的流程進(jìn)行分析并建模求解,文獻(xiàn)[16]研究了計(jì)算任務(wù)與通信聯(lián)合調(diào)度的問(wèn)題,但是它們的應(yīng)用場(chǎng)景都是地面的數(shù)據(jù)處理中心,沒(méi)有考慮到衛(wèi)星時(shí)間窗的特點(diǎn)。
本文通過(guò)分析多源信息融合的任務(wù)流程及天基信息港的資源特征,首次提出了天基信息港的多源信息融合任務(wù)調(diào)度問(wèn)題,并設(shè)計(jì)了多機(jī)循環(huán)插入(Multi-machine Circular Insertion,MCI)算法進(jìn)行求解。仿真結(jié)果表明MCI算法能夠有效減少任務(wù)完成時(shí)間。
互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,促使高等教育分化,高等院校培養(yǎng)學(xué)生的出口拓寬。應(yīng)用型本科院校教學(xué)的重點(diǎn)除了給學(xué)生奠定科學(xué)基礎(chǔ),更重要的功能是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。數(shù)據(jù)庫(kù)原理是計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,為學(xué)生進(jìn)行信息化管理應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。如何使學(xué)生將理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用技能提升是應(yīng)用型本科教學(xué)的關(guān)注點(diǎn),平頂山學(xué)院信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)以數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程教學(xué)為載體,探索了基于“學(xué)習(xí)成效”評(píng)價(jià)模式教學(xué)過(guò)程管理應(yīng)用研究,以期通過(guò)全過(guò)程的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、注重學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)方式提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)的自覺(jué)性和提高創(chuàng)新思維的主動(dòng)性。
不同種類(lèi)衛(wèi)星傳感器獲得的數(shù)據(jù)之間可以互補(bǔ),例如光學(xué)成像衛(wèi)星可以直觀(guān)獲得目標(biāo)的外觀(guān)形狀等特征,但易受天氣的影響;SAR衛(wèi)星工作時(shí)不易受到天氣等因素的影響,可以全天時(shí)、全氣候?qū)Φ赜^(guān)測(cè),但是成像不直觀(guān)。多源信息融合任務(wù)通過(guò)一個(gè)處理節(jié)點(diǎn)匯集多維度遙感數(shù)據(jù),提取出各種數(shù)據(jù)不同特征并進(jìn)行融合,以獲得較單個(gè)數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確的綜合信息。當(dāng)用戶(hù)提出了任務(wù)需求后,天基信息港根據(jù)任務(wù)目標(biāo)的屬性、傳感器特性,選擇合適的數(shù)據(jù)源衛(wèi)星。天基信息港實(shí)現(xiàn)多源信息融合的工作流程如圖1所示,主要分為3個(gè)步驟:1)各類(lèi)遙感衛(wèi)星將獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)星間鏈路傳輸給天基信息港;2)天基信息港的可重配置計(jì)算處理資源[17]對(duì)獲取的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取、融合處理,將融合處理的中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在星上;3)天基信息港將用戶(hù)可直接所用的信息數(shù)據(jù)傳輸給地面或者近地空的單位。
圖1 天基信息港的工作流程Fig.1 Workflow of space-based information port
數(shù)據(jù)融合方法包括像素層、特征層及決策層。天基信息港在對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)需要最大程度保留目標(biāo)的特征信息,減少無(wú)效數(shù)據(jù)傳輸,本文中的多源信息融合任務(wù)設(shè)為特征層的數(shù)據(jù)融合。在天基信息港上實(shí)現(xiàn)特征層的遙感數(shù)據(jù)融合的流程包括數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征提取3個(gè)步驟[3,5],其中數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征提取可以合并為數(shù)據(jù)處理階段,如圖2所示。遙感數(shù)據(jù)處理是典型的數(shù)據(jù)密集型計(jì)算,通過(guò)星上可重配置計(jì)算機(jī)可以對(duì)獲取的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。同時(shí)在天基信息港上可以存儲(chǔ)多種處理算法,通過(guò)軟件重配置技術(shù)進(jìn)行調(diào)用以滿(mǎn)足不同的任務(wù)需求[17]。
在不考慮分布式計(jì)算的情況下,天基信息港有多個(gè)天線(xiàn)資源和一個(gè)處理資源。考慮任務(wù)的高時(shí)效性[5],調(diào)度目標(biāo)是在滿(mǎn)足約束條件下,將任務(wù)合理安排到各個(gè)資源上,并分配任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間,最小化任務(wù)總的完成時(shí)間。
圖2 多源信息融合任務(wù)流程Fig.2 Task flow of multi-source information fusion
鑒于天基信息港任務(wù)調(diào)度問(wèn)題的復(fù)雜性,為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,提出以下假設(shè):1)不考慮多個(gè)不同軌位天基信息港下的分布式計(jì)算任務(wù),即所有的數(shù)據(jù)處理任務(wù)集中在單個(gè)天基信息港上。2)執(zhí)行多源信息融合任務(wù)前,數(shù)據(jù)源衛(wèi)星已經(jīng)獲取了融合處理所需數(shù)據(jù),即所有子任務(wù)在同一時(shí)刻均可開(kāi)始。
舟山海域隸屬寧波舟山港區(qū),地處長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶與沿海運(yùn)輸國(guó)際航道交匯點(diǎn),江海聯(lián)運(yùn)業(yè)務(wù)繁忙,水文條件復(fù)雜。沿岸水域流速大,流態(tài)多樣,局部存在渦流和切變流。
對(duì)于完全搜索算法而言,算法時(shí)間復(fù)雜度太高,算法運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng),不滿(mǎn)足天基信息港任務(wù)高實(shí)時(shí)性的要求,因此,啟發(fā)式算法更適應(yīng)于該問(wèn)題。對(duì)于流水車(chē)間調(diào)度,經(jīng)典的NEH算法性能[21]較優(yōu),但是天基信息港任務(wù)調(diào)度問(wèn)題在第一階段為并行機(jī)且有時(shí)間窗的約束,NEH算法不再適用于天基信息港任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。本文針對(duì)天基信息港任務(wù)調(diào)度問(wèn)題,提出啟發(fā)式的MCI算法。
李彬,張俊瑞,馬晨(2013)通過(guò)對(duì)上市公司研發(fā)支出資本化的會(huì)計(jì)處理進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)其存在調(diào)節(jié)盈余管理行為,導(dǎo)致企業(yè)披露的會(huì)計(jì)信息缺乏謹(jǐn)慎性和真實(shí)性增強(qiáng)不謹(jǐn)慎性風(fēng)險(xiǎn),建議證監(jiān)會(huì)加大市場(chǎng)監(jiān)督力度和年報(bào)審核的嚴(yán)格性,政府部門(mén)應(yīng)對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)相關(guān)性做出約束并提高業(yè)務(wù)和會(huì)計(jì)處理相關(guān)性要求。
圖3 多源信息融合的子任務(wù)調(diào)度流程Fig.3 Multi-source information fusion subtask scheduling
需要滿(mǎn)足的約束條件:1)任務(wù)在數(shù)據(jù)傳輸階段有可見(jiàn)時(shí)間窗約束,天基信息港位于同步軌道,低軌道的用戶(hù)衛(wèi)星與天基信息港的數(shù)據(jù)傳輸只能建立在雙方的可見(jiàn)范圍內(nèi),即數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)在天線(xiàn)資源上的調(diào)度時(shí)間必須在可見(jiàn)時(shí)間窗內(nèi),如圖3所示。2)天線(xiàn)資源設(shè)為激光終端,多個(gè)天線(xiàn)資源傳輸能力相同,即數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)調(diào)度在任意天線(xiàn)上的時(shí)間相同,每個(gè)天線(xiàn)資源同一時(shí)刻最多只能執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù),任務(wù)在執(zhí)行期間不可中斷。3)處理資源為單個(gè)星上可重配置計(jì)算機(jī),同一時(shí)間最多只能執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)處理任務(wù),且任務(wù)不可中斷。4)遙感數(shù)據(jù)需要先傳輸再進(jìn)行處理,多源信息融合子任務(wù)的數(shù)據(jù)處理階段需要在其數(shù)據(jù)傳輸階段完成之后才能執(zhí)行,如圖3所示。5)軍事或者災(zāi)害應(yīng)急這類(lèi)任務(wù)要求必須全部完成,即多源信息融合的所有子任務(wù)必須完成。
對(duì)文中出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)符號(hào)進(jìn)行定義,如表1所示。
表1 參數(shù)符號(hào)定義
基于上述問(wèn)題描述和參數(shù)定義,天基信息港任務(wù)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型如下:
MinCmax=max(hj|j∈J)
s.t.
過(guò)程1) 根據(jù)解序列π得到每個(gè)天線(xiàn)上任務(wù)排序,并按m=1~|M|依次取出天線(xiàn)m上排序的任務(wù)。
(2)高程控制測(cè)量:利用水準(zhǔn)點(diǎn)2S01、2S02為起算點(diǎn),采用拓普康自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀按附合水準(zhǔn)方法測(cè)量A、B、C點(diǎn)高程,并作為土方現(xiàn)狀地面高程起算點(diǎn)。
(1)
(2)
由表5和表6可以看出A、B、C三個(gè)影響因素中,影響因素順序?yàn)锳>C>B。由表5的均值結(jié)果分析,因素A的優(yōu)劣順序?yàn)?>2>1;因素B的優(yōu)劣順序?yàn)?>2>1;因素C的優(yōu)劣順序?yàn)?>1>2。最終選擇以A3B3C3為最佳水提工藝條件,即加10倍量水,煎煮3次,每次煎煮1.5 h。
m∈M
(3)
(ta-hb)(tb-ha)≤0,?a,b∈J,a≠b
夾持器各結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果如表5所示,對(duì)于不同的R值,各結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果均相同。當(dāng)R=35 mm時(shí),在約束Dp作用下運(yùn)動(dòng)桿4、桿5無(wú)法貼合圓柱以致無(wú)法包絡(luò)夾持,需舍棄。優(yōu)化前后夾持器夾持力對(duì)比如表6所示。其中,F(xiàn)oe為優(yōu)化后夾持器的總輸出力,F(xiàn)ce為優(yōu)化前夾持器的總輸出力。表6顯示,包絡(luò)夾持模式下優(yōu)化后夾持力提升幅度隨R增大而減少,但不低于10%,總體優(yōu)化效果明顯。
(4)
在以上模型中,目標(biāo)函數(shù)Cmax是問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo),要求完成所有子任務(wù)的時(shí)間盡可能短,即最小化多源數(shù)據(jù)融合的完成時(shí)間。其中,約束1)表示數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)調(diào)度時(shí)間必須在天線(xiàn)資源和用戶(hù)星的可見(jiàn)時(shí)間窗內(nèi);約束2)表示對(duì)于每個(gè)子任務(wù),其數(shù)據(jù)處理階段需要其數(shù)據(jù)傳輸階段完成之后才能開(kāi)始執(zhí)行;約束3)表示每個(gè)天線(xiàn)資源上數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)調(diào)度的時(shí)間段之間不會(huì)發(fā)生沖突,即一條天線(xiàn)鏈路同一時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù);約束4)表示處理資源上數(shù)據(jù)處理任務(wù)調(diào)度的時(shí)間段之間不會(huì)發(fā)生沖突,即一個(gè)處理資源同一時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)處理任務(wù)。天基信息港根據(jù)處理任務(wù)類(lèi)型、計(jì)算能力和數(shù)據(jù)量可以得到數(shù)據(jù)處理任務(wù)的時(shí)間,同樣,根據(jù)天線(xiàn)傳輸速率和數(shù)據(jù)量可以得到數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間。
女醫(yī)生姓庫(kù),我們都管她叫庫(kù)醫(yī)生。庫(kù)醫(yī)生說(shuō),現(xiàn)在床位很緊張,只能給我們臨時(shí)加張床。并且還親自領(lǐng)我們?nèi)チ瞬》?。王姐則抓緊時(shí)機(jī),聊起了我的病情,問(wèn):庫(kù)醫(yī)生,是不是像我妹夫這種情況不多見(jiàn)吧?庫(kù)醫(yī)生說(shuō):氣管異物常有,像這么長(zhǎng)時(shí)間的好像還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)。王姐又問(wèn):那像我妹夫這種情況咱院應(yīng)該能做吧?庫(kù)醫(yī)生說(shuō):蔣院長(zhǎng)既然敢收,就應(yīng)該能做。
舉例8個(gè)任務(wù)的調(diào)度情況,任務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間依次取15、10、18、20、11、17、15、13個(gè)單位,數(shù)據(jù)處理時(shí)間依次取6、2、4、2、4、7、6、5個(gè)單位,每個(gè)任務(wù)在數(shù)據(jù)傳輸階段只能在時(shí)間窗內(nèi)調(diào)度,如圖4所示,虛塊在坐標(biāo)軸上的位置表示任務(wù)的時(shí)間窗,實(shí)塊在坐標(biāo)軸上長(zhǎng)度表示數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。
圖4 任務(wù)的時(shí)間窗Fig.4 Task time windows
圖5 不同的調(diào)度結(jié)果Fig.5 Different scheduling results
圖5(a)(b)分別表示隨機(jī)調(diào)度和最優(yōu)調(diào)度的結(jié)果。通過(guò)對(duì)比可知因?yàn)闀r(shí)間窗的約束,在隨機(jī)調(diào)度過(guò)程中,任務(wù)5、3、4之前都有空閑的資源時(shí)間沒(méi)有被利用,因而最后導(dǎo)致任務(wù)總的完成時(shí)間要大于最優(yōu)調(diào)度的結(jié)果。一方面,時(shí)間窗導(dǎo)致任務(wù)在數(shù)據(jù)傳輸階段產(chǎn)生的空閑時(shí)間是影響調(diào)度結(jié)果的因素,另一方面因?yàn)槭莾呻A段調(diào)度問(wèn)題,所以任務(wù)在數(shù)據(jù)處理階段的空閑時(shí)間也是影響最終結(jié)果的一個(gè)因素。當(dāng)獲取最優(yōu)解時(shí),任務(wù)在數(shù)據(jù)處理階段的空閑時(shí)間最小,所以任務(wù)在數(shù)據(jù)傳輸階段調(diào)度順序的不同也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理階段空閑時(shí)間的不同,調(diào)度目標(biāo)也可以看做是最小化數(shù)據(jù)處理階段的空閑時(shí)間。
根據(jù)任務(wù)調(diào)度模型的定義,天基信息港的多源信息融合任務(wù)調(diào)度可看為復(fù)雜的兩階段混合流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題,第一階段為并行機(jī),第二階段為單機(jī)。本問(wèn)題與兩階段混合流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題不同的是在第一階段的每個(gè)任務(wù)具有不同的可用時(shí)間窗的約束,因?yàn)閮呻A段混合流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題已經(jīng)證明是強(qiáng)NP-hard問(wèn)題[18],而帶有時(shí)間窗約束的兩階段混合流水車(chē)間調(diào)度具有更高復(fù)雜度,所以天基信息港任務(wù)調(diào)度問(wèn)題為強(qiáng)NP-hard問(wèn)題。
設(shè)計(jì)算法的基本思路是通過(guò)合理安排數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)和數(shù)據(jù)處理任務(wù)的調(diào)度順序、分配數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)對(duì)應(yīng)的天線(xiàn)資源,使得完成所有子任務(wù)的時(shí)間最小。對(duì)于第二階段為單機(jī)且無(wú)時(shí)間窗約束的兩階段混合車(chē)間調(diào)度問(wèn)題,已證明在給定第一階段的各個(gè)任務(wù)調(diào)度時(shí)間下,將第二階段的任務(wù)按第一階段的任務(wù)的完成時(shí)間遞增排序進(jìn)行調(diào)度,可得到第二階段的最優(yōu)調(diào)度[18],即第一階段數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)調(diào)度方案會(huì)直接影響第二階段數(shù)據(jù)處理任務(wù)的調(diào)度方案。另外,不同于有不可用時(shí)間段約束的流水車(chē)間調(diào)度問(wèn)題[19-20],在第一階段每個(gè)任務(wù)具有不同的時(shí)間窗約束,因此在調(diào)度過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多個(gè)空閑時(shí)間段,調(diào)度算法需要盡量減少空閑的時(shí)間段。
根據(jù)以上分析,天基信息港任務(wù)調(diào)度問(wèn)題具體描述如下:一個(gè)多源信息融合任務(wù)包括多個(gè)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理的子任務(wù),每個(gè)子任務(wù)具有數(shù)據(jù)傳輸階段和數(shù)據(jù)處理階段,衛(wèi)星數(shù)據(jù)需要先傳輸?shù)教旎畔⒏墼龠M(jìn)行處理,因此每個(gè)子任務(wù)需要順序調(diào)度在天基信息港的天線(xiàn)資源和處理資源上。
MCI算法首先利用在多個(gè)天線(xiàn)資源上循環(huán)插入的方法獲得任務(wù)的解序列,當(dāng)?shù)玫饺蝿?wù)的解序列后,按照基于時(shí)間窗的解序列調(diào)度策略進(jìn)行求解,可以得到具體的調(diào)度方案。考慮到任務(wù)的解序列要覆蓋所有的解空間,解序列需要表示在每個(gè)天線(xiàn)資源上分配的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)及每個(gè)天線(xiàn)資源上數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的排列順序,即解序列{m1=(jk,…,jk*),m2=(js,…,js*),m3=(jr,…,jr*)}表示分別在天線(xiàn)資源1、2、3上按順序分配任務(wù)jk到j(luò)k*,js到j(luò)s*,jr到j(luò)r*。
栗戰(zhàn)書(shū)委員長(zhǎng)在講話(huà)中著重指出:“要加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)主義核心價(jià)值觀(guān)、社會(huì)民生等重點(diǎn)領(lǐng)域地方立法,努力從法治上增強(qiáng)人民群眾的獲得感、幸福感、安全感?!笨梢哉f(shuō),這一“著重指出”,即是在提示我們從事地方立法工作的同志,只有通過(guò)深入學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于以人民為中心的立法理念,始終堅(jiān)持把惠民作為其價(jià)值取向,做到地方立法工作緊緊圍繞同級(jí)黨委決策部署的重點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的難點(diǎn)、人民群眾關(guān)心的熱點(diǎn)展開(kāi),才能最大限度地凝聚社會(huì)共識(shí),讓最廣大的人民群眾享受到最充分的地方立法之紅利。
解序列調(diào)度策略過(guò)程如下:
過(guò)程2) 遍歷已調(diào)度時(shí)間段,并取當(dāng)前時(shí)間窗和已調(diào)度時(shí)間段的交集得到可用時(shí)間段,如果當(dāng)前時(shí)間窗下沒(méi)有足夠長(zhǎng)度時(shí)間段進(jìn)行調(diào)度,則根據(jù)軌道信息更新用戶(hù)的下一個(gè)時(shí)間窗并重復(fù)步驟2,如圖6所示。
圖6 時(shí)間窗約束下任務(wù)調(diào)度示意Fig.6 Task scheduling under time window constraint
過(guò)程3) 當(dāng)有可用時(shí)間段進(jìn)行調(diào)度,選擇該天線(xiàn)資源上最早可用時(shí)間段進(jìn)行調(diào)度,并將該時(shí)間段更新到已調(diào)度的時(shí)間段中。
過(guò)程4) 如果所有任務(wù)沒(méi)有調(diào)度完,轉(zhuǎn)過(guò)程1),否則轉(zhuǎn)過(guò)程5)。
步驟6) 得到所有任務(wù)循環(huán)結(jié)束后的最終解序列π,并得到目標(biāo)值Cmax。
結(jié)合上文提出的解序列調(diào)度策略下MCI算法的具體步驟如下(算法流程如圖7所示)。
真之本質(zhì)的轉(zhuǎn)變的第二重意義就是“哲學(xué)”變成了“形而上學(xué)”。Philosophia從對(duì)sophia[精通、智慧]的熱愛(ài)變成了“超越”存在者之陰影而“走向”存在者之理念的“形而上學(xué)”。最高的理念,善的理念,作為第一原因和最高原因,也被柏拉圖和亞里士多德稱(chēng)為to theion[神],因此探究存在者之存在的形而上學(xué)不僅是存在論,也是神學(xué)。[5]235-236形而上學(xué)的“存在-神學(xué)”機(jī)制在柏拉圖那里的發(fā)端處就已被預(yù)定。
步驟4) 根據(jù)k=2~n依次取出序列σ第k個(gè)任務(wù),將其插入到解序列上所有可能插入的位置形成k+|M|-1個(gè)解序列(如{(j1,j2),?,…,?},{(j2,j1), ?,…,?},{(j1),(j2),…,?},…,{(j1),?,…,(j2)}),并根據(jù)解序列的調(diào)度策略計(jì)算Cmax,取最小Cmax時(shí)的解序列π。
步驟3) 取序列σ第一個(gè)任務(wù)分配在天線(xiàn)資源1上,得到初始解序列γ={(j1),?,…,?}。
步驟5) 將解序列π作為下次循環(huán)的初始解序列。如果k=n,轉(zhuǎn)步驟4),否則轉(zhuǎn)步驟6)。
過(guò)程5) 更新完所有任務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)時(shí)間段后,對(duì)所有數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)完成時(shí)間進(jìn)行升序排序,并按排序?qū)?shù)據(jù)處理任務(wù)進(jìn)行順序調(diào)度,更新數(shù)據(jù)處理資源所用時(shí)間。
1.加強(qiáng)稅法宣傳,執(zhí)法公開(kāi)透明。要貫徹落實(shí)“放管服”改革政策,又要防止執(zhí)法風(fēng)險(xiǎn),就要及時(shí)做好政策宣傳,把各項(xiàng)“放管服”改革列出的取消和保留稅務(wù)行政許可審批項(xiàng)目清單,通過(guò)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、辦稅公告欄、辦稅電子觸摸顯示屏、稅企微信群和QQ群等形式及時(shí)向社會(huì)公布,及時(shí)公開(kāi)稅收政策和辦稅流程,做到公開(kāi)公平公正執(zhí)法,增大稅收?qǐng)?zhí)法透明度,自覺(jué)接受社會(huì)監(jiān)督,進(jìn)一步提高納稅遵從度。
MCI算法在NEH算法思想的基礎(chǔ)上,擴(kuò)展到在多個(gè)機(jī)器上循環(huán)插入,并且加入了基于時(shí)間窗的解序列調(diào)度策略,使得本算法可以適用于天基信息港任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。
圖7 MCI算法流程Fig.7 MCI algorithm flow chart
考慮天基信息港在高軌節(jié)點(diǎn)上提供服務(wù),用低軌用戶(hù)衛(wèi)星和中繼衛(wèi)星模擬天基信息港的運(yùn)行場(chǎng)景。天基信息港采用中繼衛(wèi)星(TDRS-8)的軌道參數(shù),用戶(hù)衛(wèi)星選擇現(xiàn)有的低軌衛(wèi)星,包括NOAA[22],YAOGAN[23]等低軌衛(wèi)星。調(diào)度目標(biāo)要求所有任務(wù)必須完成,如果仿真中規(guī)劃時(shí)間窗的長(zhǎng)度不夠可能導(dǎo)致調(diào)度失敗,因此在仿真時(shí)規(guī)劃了一天內(nèi)的時(shí)間窗,結(jié)合仿真的天線(xiàn)數(shù)、任務(wù)數(shù)和數(shù)傳時(shí)間,可以保證任務(wù)一定完成。仿真時(shí)段設(shè)為2017-05-13 00:00:00至2017-05-14 00:00:00,根據(jù)天基信息港和用戶(hù)衛(wèi)星的軌道參數(shù),通過(guò)衛(wèi)星仿真軟件STK計(jì)算出各用戶(hù)衛(wèi)星與天基信息港在一天內(nèi)的可見(jiàn)時(shí)間窗。假設(shè)天基信息港有3個(gè)天線(xiàn)資源和1個(gè)處理資源,每個(gè)天線(xiàn)資源分別提供一條激光通信鏈路。
多源信息融合任務(wù)的子任務(wù)數(shù)量分別取5,10,15,20,25,30,考慮未來(lái)激光通信鏈路的帶寬通信速率可達(dá)到Gbit/s,激光鏈路的建立時(shí)間在分鐘級(jí)以上,遙感數(shù)據(jù)量從吉比特到太比特不等,假設(shè)數(shù)據(jù)傳輸階段調(diào)度時(shí)間取[5,20] min的均勻分布,數(shù)據(jù)處理時(shí)間取[5/σ,20/σ] min的均勻分布,其中σ表示通信傳輸與計(jì)算的時(shí)間比值,分別取3×3/2,3,3×2/3來(lái)仿真低、中、高不同計(jì)算密集程度的任務(wù)。另外所有子任務(wù)的到達(dá)時(shí)間相同且隨機(jī)選擇為一天的零時(shí)。
分別采用MCI算法、遺傳算法[24]和列表調(diào)度[18](Johnson List,JL)算法并結(jié)合本文的解序列調(diào)度策略進(jìn)行仿真試驗(yàn)。遺傳算法在組合優(yōu)化問(wèn)題方面有著廣泛的應(yīng)用,對(duì)解進(jìn)行編碼表示為個(gè)體,將多個(gè)個(gè)體組成種群,通過(guò)解碼得到每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度,對(duì)種群的不斷進(jìn)化使得種群朝最優(yōu)解方向移動(dòng)。遺傳算法的編碼方式參考文獻(xiàn)[24],解碼方式為本文的解序列調(diào)度策略,適應(yīng)度為問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo),設(shè)置仿真的交叉率為1,變異率為0.4,種群規(guī)模為40個(gè),迭代次數(shù)為60。JL算法采用Johnson規(guī)則對(duì)所有任務(wù)排序,并按照排序通過(guò)列表調(diào)度規(guī)則進(jìn)行兩階段調(diào)度。對(duì)于每組數(shù)據(jù)取30次仿真試驗(yàn)的平均值,結(jié)果如圖8所示。
圖8 不同算法下的任務(wù)完成時(shí)間Fig.8 Task completion time under different algorithms
在圖8中,可以看到當(dāng)σ取3×3/2,3的情況下,MCI算法和遺傳算法下實(shí)現(xiàn)的任務(wù)完成時(shí)間明顯小于JL算法,當(dāng)σ取3×2/3的情況下,MCI算法和遺傳算法下實(shí)現(xiàn)的任務(wù)完成時(shí)間與JL算法相差不大,此時(shí)用時(shí)間復(fù)雜度和運(yùn)行時(shí)間更小的JL算法效果較優(yōu)。即對(duì)于計(jì)算密集程度不高的任務(wù),采用MCI算法及遺傳算法可以明顯減少任務(wù)的完成時(shí)間;對(duì)于計(jì)算密集程度高的任務(wù),算法性能則效果不太明顯,這主要因?yàn)榈诙A段任務(wù)調(diào)度時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)使得第二階段空閑時(shí)間較小,從而減少了第一階段調(diào)度策略的影響。MCI算法相比于JL算法平均可以減少10.8%的任務(wù)完成時(shí)間。
表2取了在σ=3的情況下,任務(wù)從5到30個(gè),每組仿真30組,總共180組仿真試驗(yàn)的平均運(yùn)行時(shí)間和平均任務(wù)完成時(shí)間。由表2可知,MCI算法在平均任務(wù)完成時(shí)間方面明顯優(yōu)于JL算法,略差于遺傳算法,但是其平均算法運(yùn)行時(shí)間大約為遺傳算法的1/20,即遠(yuǎn)小于遺傳算法的運(yùn)行時(shí)間。
為了進(jìn)一步驗(yàn)證算法的有效性,將各種算法與通過(guò)完全搜索算法得出的最優(yōu)解進(jìn)行比較。考慮到完全搜索算法的時(shí)間復(fù)雜度太高,在σ=3×3/2,子任務(wù)數(shù)量為8的情況下,得到5次仿真試驗(yàn)的平均運(yùn)行時(shí)間和平均任務(wù)完成時(shí)間。
仿真結(jié)果如表3所示,在任務(wù)數(shù)較少的情況下,MCI算法非常接近于最優(yōu)解,且優(yōu)于JL算法。在運(yùn)行時(shí)間方面,通過(guò)完全搜索算法得到最優(yōu)解在運(yùn)行時(shí)間方面是不可取的,相比較而言,MCI算法的運(yùn)行時(shí)間僅僅略差于JL算法且優(yōu)于遺傳算法。
(1)讓幼兒幸福快樂(lè)地生活。讓幼兒愿意并喜歡參加活動(dòng),能夠在活動(dòng)中獲得積極的情感體驗(yàn)和愉悅的心情;在活動(dòng)中有充分的自由、時(shí)間和空間,能積極表達(dá)自己的愿望和意見(jiàn);能夠在活動(dòng)中分享自己的快樂(lè),傾訴自己的煩惱,嘗試與同伴一起解決困難并獲得成就感。
要從根本上解決地名檢索中的地理空間的層次結(jié)構(gòu)特性和地名表達(dá)的模糊性,就必須結(jié)合地名描述、地理空間、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)知識(shí)和技術(shù),從整體上進(jìn)行把握,構(gòu)建基于地名本體的語(yǔ)義網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基于語(yǔ)義的地名檢索服務(wù)[2]。
表2 算法的平均運(yùn)行時(shí)間和任務(wù)完成時(shí)間(σ=3)
表3 各算法與最優(yōu)解進(jìn)行比較(σ=3×3/2)
安德雷·利夫威爾指出[10]:“譯者不僅能給他所譯的原文以再生生命,他們還能決定給原文以什么樣的生命,及如何讓原文融合在目的語(yǔ)文學(xué)中。也就是說(shuō),他們已創(chuàng)造了并確實(shí)創(chuàng)造了一個(gè)他們時(shí)代的以及他們的讀者認(rèn)可的原文形象?!痹诖诉^(guò)程中,一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是譯者的“二次創(chuàng)作”。因此,譯者毫無(wú)疑問(wèn)地?fù)?dān)綱著主體地位,起著決定性的作用。
本文首次針對(duì)天基信息港研究了多源信息融合任務(wù)調(diào)度問(wèn)題。根據(jù)多源信息融合的兩階段任務(wù)流程、天基信息港的資源約束、用戶(hù)衛(wèi)星可見(jiàn)時(shí)間窗約束,建立了天基信息港的任務(wù)調(diào)度模型,并基于該模型提出了一種啟發(fā)式的MCI算法。根據(jù)仿真結(jié)果可知,相比于JL算法和遺傳算法,MCI算法能夠有效減小任務(wù)的完成時(shí)間及算法運(yùn)行時(shí)間,驗(yàn)證了算法可以快速實(shí)現(xiàn)調(diào)度方案。天基信息港將會(huì)提供給用戶(hù)多樣化的服務(wù),因此如何將多種不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)應(yīng)用于天基信息港,將是今后需要繼續(xù)研究的重點(diǎn)。另外目前對(duì)天基信息港的資源建模還不完善,只考慮了單一的處理資源和存儲(chǔ)資源模型,未來(lái)可以根據(jù)星上的實(shí)際情況細(xì)化相關(guān)的資源模型。