priborJournal of Instrument EngineeringИзвестия высших учебных заведений. Приборостроение0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-1-13-22pribor-331Research ArticleSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИTwo-criteria algorithm for energy-efficient planning of information processes in the computing system of an underwater vehicleДвухкритериальный алгоритм энергоэффективного планирования информационных процессов в вычислительной системе подводного аппаратаЛитуненкоЕ. Г.LitunenkoE. G.

Елизавета Геннадьевна Литуненко — аспирант

Санкт-Петербург

Elizaveta G. Litunenko — PhD Student

St. Petersburg

lisa.litunenko@gmail.comКонцерн „ЦНИИ «Электроприбор»“РоссияConcern CSRI Elektropribor, JSCRussian Federation2025100220256811322Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/331

An algorithm for energy-efficient planning of processes in the computing system of an underwater vehicle is proposed. The algorithm ensures minimization of the power consumed by the computing system and the average time tasks spend in the system. A distinctive feature of the algorithm is that it allows for flow shop planning in systems with many information outputs that may appear as a result of building an energy-efficient system architecture. Using the algorithm when designing a layout of the computing system of an underwater vehicle allows for reducing the power consumption and decreasing the average time of stay of tasks in the system compared to the enumeration method in the original system. The polynomial complexity of the proposed algorithm makes it possible to use it when planning processes in real-time systems.

Предложен алгоритм энергоэффективного планирования процессов в вычислительной системе подводного аппарата. Алгоритм обеспечивает минимизацию потребляемой вычислительной системой мощности и среднего времени пребывания заданий в системе. Отличительной особенностью алгоритма является то, что он позволяет осуществлять flow shop-планирование в системах с многими информационными выходами, которые могут появиться в результате построения энергоэффективной архитектуры системы. Использование алгоритма при проектировании макета вычислительной системы подводного аппарата позволило снизить потребляемую мощность и уменьшить среднее время пребывания заданий в системе, по сравнению с методом перебора в исходной системе. Полиномиальная сложность предложенного алгоритма позволяет использовать его при планировании процессов в системах реального времени.

планирование вычисленийраспределенная вычислительная системаflow shop-планированиеэнергоэффективные вычислениянавигационный комплексавтономный необитаемый подводный аппаратcomputing schedulingreal-time distributed computing systempower consumption reductionflow shop schedulingenergy-efficient computingautonomous underwater vehicleReferencesИнзарцев А. В., Киселев Л. В., Костенко В. В., Матвиенко Ю. В., Павин А. М., Щербатюк А. Ф. Подводные робототехнические комплексы: системы, технологии, применение. Владивосток: Ин-т проблем морских технологий ДВО РАН, 2018. 368 с.Inzartsev A.V., Kiselev L.V., Kostenko V.V., Matvienko Yu.V., Pavin A.M., Shcherbatyuk A.F. Podvodnyye robototekhnicheskiye kompleksy: sistemy, tekhnologii, primeneniye (Underwater Robotic Systems: Systems, Technologies, Applications), Vladivostok, 2018, 368 р. (in Russ.)Ramírez I. S., Bernalte Sánchez P. J., Papaelias M., Márquez F. P. G. Autonomous underwater vehicles and field of view in underwater operations // Journal of Marine Science and Engineering, 2021. Vol. 9, N 3. P. 277.Ramírez I.S., Bernalte Sánchez P.J., Papaelias M., Márquez F.P.G. Journal of Marine Science and Engineering, 2021, no. 3(9), pp. 277.Yang Y., Xiao Y., Li T. A survey of autonomous underwater vehicle formation: Performance, formation control, and communication capability // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2021. Vol. 23, N 2. P. 815–841.Yang Y., Xiao Y., Li T. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2021, no. 2(23), pp. 815–841.Маевский А. М., Гайкович Б. А. Разработка легкого интервенционного автономного необитаемого подводного аппарата в целях использования в подводных резидентных системах // Матер. XIV Всерос. науч.-практ. конф. и X молодежной школы-семинара „Управление и обработка информации в технических системах“. Ростов-на-Дону, 2019. С. 83.Maevsky A.M., Gaikovich B.A. Upravleniye i obrabotka informatsii v tekhnicheskikh sistemakh (Management and Processing of Information in Technical Systems), Proceedings of the XIV All-Russian Scientific and Practical Conference and X Youth School-Seminar, Rostov-on-Don, 2019, рр. 83. (in Russ.)Nawaz M., Enscore E. E., jr., Ham I. A Heuristic Algorithm for the m-Machine, n-Job Flow-shop Sequencing Problem // Omega — Intern. J. of Management Science. 1983. N 11. P. 91–95.Nawaz M., Enscore E.E., jr., Ham I. Omega – International Journal of Management Science, 1983, no. 11, pp. 91–95.Kshemkalyani A. D., Singhal M. Distributed computing: principles, algorithms, and systems. Cambridge University Press, 2011. 731 p.Kshemkalyani A.D., Singhal M. Distributed computing: principles, algorithms, and systems, Cambridge University Press, 2011, 731 p.Малашенко Ю. Е., Назарова И. А. Управление ресурсоемкими разнородными вычислительными заданиями с директивными сроками окончания // Изв. РАН. ТиСУ. 2012. № 5. С. 15–22.Malashenko Yu.E., Nazarova I.A. Journal of Computer and Systems Sciences International, 2012, no. 5, pp. 628–635.Лазарев А. А., Гафаров Е. Р. Теория расписаний. Задачи и алгоритмы. М.: МГУ, 2011. 222 с.Lazarev A.A., Gafarov E.R. Teoriya raspisaniy. Zadachi i algoritmy (Scheduling Theory. Problems and Algorithms), Moscow, 2011, 222 р. (in Russ.)Колесов Н. В., Толмачева М. В., Юхта П. В. Системы реального времени. Планирование, анализ, диагностирование. СПб: Электроприбор, 2014. 185 с.Kolesov N.V., Tolmacheva M.V., Yukhta P.V. Sistemy real’nogo vremeni. Planirovaniye, analiz, diagnostirovaniye (Real-time Systems. Planning, Analysis, Diagnostics), St. Petersburg, 2014, 185 р. (in Russ.)Brucker P. Scheduling Algorithms. Springer Berlin, Heidelberg, 2007. 371 p.Brucker P. Scheduling Algorithms, Springer Berlin, Heidelberg, 2007, 371 p.Колесов Н. В., Грузликов А. М., Скородумов Ю. М., Толмачева М. В. Смешанное планирование заданий в распределенных системах реального времени // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2016. № 5(143). С. 34–40.Kolesov N.V., Gruzlikov A.M., Skorodumov Yu.M., Tolmacheva M.V. Vestnik komp’iuternykh i informatsionnykh tekhnologii, 2016, no. 5(143), pp. 34–40.Грузликов А. М., Колесов Н. В., Костыгов Д. В., Ошуев В. В. Энергоэффективное планирование в распределенных вычислительных системах реального времени //Изв. Российской академии наук. Теория и системы управления, 2019. №. 3. С. 66–76.Gruzlikov A.M., Kolesov N.V., Kostygov D.V., Oshuev V.V. Journal of Computer and Systems Sciences International, 2019, no. 3, pp. 393–403.Panda P. R., Shrivastava A., Silpa B. V. N., Gummidipudi K. Power-efficient System Design. NY: Springer, 2010. 260 p.Panda P.R., Shrivastava A., Silpa B.V.N., Gummidipudi K. Power-efficient System Design, NY, Springer, 2010, 260 p.Колесов Н. В., Литуненко Е. Г., Скородумов Ю. М., Толмачева М. В. Планирование заданий в распределенной вычислительной системе на кристалле с минимизацией потребляемой мощности // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 5. С. 1001–1008.Kolesov N.V., Litunenko E.G., Skorodumov Yu.M., Tolmacheva M.V. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2023, no. 5(23), pp. 1001–1008. (in Russ.)Спасский Б. А. Автономная навигация необитаемых подводных аппаратов // Робототехника и техническая кибернетика. 2014. № 4. С. 13–20.Spassky B.A. Robotics and Technical Cybernetics, 2014, no. 4, pp. 13–20. (in Russ.)Машошин А. И., Пашкевич И. В. Применение подводных пассивных ориентиров для навигации автономных необитаемых подводных аппаратов // Гироскопия и навигации. 2020. Т. 28, № 3. С. 110.Mashoshin A.I., Pashkevich I.V. Gyroscopy and Navigation, 2020, no. 3(28), pp. 110. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.