一种计算时敏任务控制容量的方法

本发明属于任务控制，尤其涉及一种计算时敏任务控制容量的方法。

背景技术：

1、控制容量是指决策控制单元能够同时控制的平台或系统的下级节点的最大数量，它是衡量控制系统的重要性能指标。在控制系统信息处理和通信能力一定的情况下，控制的下级节点数量越多，需要处理和传输的信息量越大导致资源竞争，控制系统的时效性越差。

2、在时间敏感的任务场景下，控制系统需要迅速反应做出决策并下发信息，因此，控制系统的设计和运行过程中，根据系统内部影响因素和外界干扰，设计并调整控制容量以维持对最大数量节点的指控能力，对于提升任务执行效能和时间有效性至关重要。

3、现有的控制系统容量分析主要关注系统的信息处理容量，通常采用时间petri网等建模工具，分析信息处理容量与系统资源、系统结构和系统各功能模块任务处理时间之间的关系，建立控制系统信息处理容量模型进行仿真分析。

4、然而，在时间敏感的任务场景下，反应时间成为系统容量最为关键的制约因素，控制系统容量模型不仅仅要考虑功能模块之间的关系，更要考虑ooda环完成时间限制。

5、因此，在设计控制系统时，需要建立基于ooda时间环的控制容量计算模型，以提高系统的时效性和抵御干扰的韧性。

技术实现思路

1、本发明针对上述技术问题，提出了一种计算时敏任务控制容量的方案。

2、本发明第一方面提出一种计算时敏任务控制容量的方法。所述方法在检测到针对通信网络的攻击事件后生成针对所述攻击事件的防御性任务，所述防御性任务为时敏任务；所述方法包括：

3、步骤s1、确定所述时敏任务的任务执行时间窗口以及用于执行所述时敏任务的控制系统的反应时间；其中，所述控制系统包括多个控制节点；

4、步骤s2、计算所述控制系统根据所述时敏任务确定任务决策方案所需的时间，作为决策时间；进一步计算所述控制系统根据所述任务决策方案生成控制信息所需的时间，作为生成时间；

5、步骤s3、计算将所述控制信息从所述控制系统经由通信链路传输到所述控制节点所需的时间，作为传输时间；进一步计算各个控制节点在接收到所述控制信息后进入执行准备就绪状态所需的时间，作为准备时间；

6、步骤s4、基于所述任务执行时间窗口、所述反应时间、所述决策时间、所述生成时间、所述传输时间和所述准备时间来构建所述控制系统针对所述时敏任务的控制容量优化模型；

7、其中，所述控制容量优化模型用于确定所述控制系统针对所述时敏任务的控制容量，所述控制容量指所述控制系统在执行所述时敏任务过程中能够同时控制的控制节点的数量。

8、根据本发明第一方面的方法，所述任务执行窗口时间t窗口表示为：

9、t窗口＝t变化-t确认

10、其中，t确认表示从发现攻击事件到确定所述攻击事件的时间，t变化表示所述攻击事件即将在未来发生变化的预期时间；

11、其中，所述控制系统在确认所述攻击事件后，生成所述时敏任务。

12、根据本发明第一方面的方法，所述反应时间tooda表示为：

13、tooda＝t决策+t生成+t传输+t准备。

14、其中，t决策表示所述决策时间，t生成表示所述生成时间，t传输表示所述传输时间，t准备表示所述准备时间。

15、根据本发明第一方面的方法，所述生成时间t生成表示为：

16、

17、其中，f表示所述控制系统生成所述控制信息的速率，c表示所述控制系统需要处理的信息量，c＝n·n·l，n表示所述时敏任务的控制容量，n表示所述控制系统针对每个控制节点的控制信息的数量，l表示所述控制信息的长度。

18、根据本发明第一方面的方法，所述传输时间t传输表示为：

19、

20、其中，v表示所述通信链路的平均传输速率。

21、根据本发明第一方面的方法，所述控制系统针对所述时敏任务的控制容量优化模型表示为：

22、max n

23、s.t.tooda≤t窗口

24、t决策≥threshold_t决策

25、t生成>0，t传输>0

26、

27、其中，threshold_t决策表示决策时间阈值，所述准备时间t准备大于各个控制节点进入所述执行准备就绪状态所需的时间的最大值，ti表示第i个控制节点进入所述执行准备就绪状态所需的时间，i∈{1,2,...,n}。

28、本发明第二方面提出一种计算时敏任务控制容量的装置。所述装置在检测到针对通信网络的攻击事件后生成针对所述攻击事件的防御性任务，所述防御性任务为时敏任务；所述装置的处理单元被配置为执行：

29、步骤s1、确定所述时敏任务的任务执行时间窗口以及用于执行所述时敏任务的控制系统的反应时间；其中，所述控制系统包括多个控制节点；

30、步骤s2、计算所述控制系统根据所述时敏任务确定任务决策方案所需的时间，作为决策时间；进一步计算所述控制系统根据所述任务决策方案生成控制信息所需的时间，作为生成时间；

31、步骤s3、计算将所述控制信息从所述控制系统经由通信链路传输到所述控制节点所需的时间，作为传输时间；进一步计算各个控制节点在接收到所述控制信息后进入执行准备就绪状态所需的时间，作为准备时间；

32、步骤s4、基于所述任务执行时间窗口、所述反应时间、所述决策时间、所述生成时间、所述传输时间和所述准备时间来构建所述控制系统针对所述时敏任务的控制容量优化模型；

33、其中，所述控制容量优化模型用于确定所述控制系统针对所述时敏任务的控制容量，所述控制容量指所述控制系统在执行所述时敏任务过程中能够同时控制的控制节点的数量。

34、根据本发明第二方面的装置，所述任务执行窗口时间t窗口表示为：

35、t窗口＝t变化-t确认

36、其中，t确认表示从发现攻击事件到确定所述攻击事件的时间，t变化表示所述攻击事件即将在未来发生变化的预期时间；

37、其中，所述控制系统在确认所述攻击事件后，生成所述时敏任务。

38、根据本发明第二方面的装置，所述反应时间tooda表示为：

39、tooda＝t决策+t生成+t传输+t准备。

40、其中，t决策表示所述决策时间，t生成表示所述生成时间，t传输表示所述传输时间，t准备表示所述准备时间。

41、根据本发明第二方面的装置，所述生成时间t生成表示为：

42、

43、其中，f表示所述控制系统生成所述控制信息的速率，c表示所述控制系统需要处理的信息量，c＝n·n·l，n表示所述时敏任务的控制容量，n表示所述控制系统针对每个控制节点的控制信息的数量，l表示所述控制信息的长度。

44、根据本发明第二方面的装置，所述传输时间t传输表示为：

45、

46、其中，v表示所述通信链路的平均传输速率。

47、根据本发明第二方面的装置，所述控制系统针对所述时敏任务的控制容量优化模型表示为：

48、max n

49、s.t.tooda≤t窗口

50、t决策≥threshold_t决策

51、t生成>0，t传输>0

52、

53、其中，threshold_t决策表示决策时间阈值，所述准备时间t准备大于各个控制节点进入所述执行准备就绪状态所需的时间的最大值，ti表示第i个控制节点进入所述执行准备就绪状态所需的时间，i∈{1,2,...,n}。

54、本发明第三方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本公开第二方面的一种计算时敏任务控制容量的方法。

55、本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本公开第二方面的一种计算时敏任务控制容量的方法。

56、综上，本发明的技术方案定义了任务时间窗口和控制系统反应时间的约束关系，定义控制下级节点的最大数量为控制容量，控制系统反应时间约束控制容量；为使系统反应时间满足任务时限要求，建立控制容量优化模型；然后，通过模型求解，得到满足控制系统效率最大化的控制容量，并且随着系统影响因素或外界影响因素变化能够动态调整控制容量，提高控制系统抵御扰动的韧性能力。