EtherCAT过程数据传输的实现与时延分析

针对基于PC机的工业以太网控制系统成本较高,且Linux、Windows等非实时操作系统的响应实时性不佳的问题,设计了基于μc/osⅡ的嵌入式EtherCAT工业以太网控制系统;首先,阐述了EtherCAT技术的基本原理,然后在设计好主站系统基本框架的基础上,给出了一个短延时的过程数据收发模型并对其进行时延分析;最后,在硬件系统上测量了过程数据的传输延时,以及各个过程对总体延时的影响;实验结果表明,系统在传输10个字节过程数据量的情况下传输延时约为154μs,该传输速率可以满足大部分的工业实时监控要求。     

HLA桥接多联邦系统中时空一致性问题研究

针对HLA桥接多联邦系统,提出其时空一致性问题研究。将桥接转发的数据划分为3种数据类型,定义相应的实体类和交互类,给出3种处理方法,其中,延时补偿法解决实体属性更新时的延时,平移命中点法处理精确制导武器爆炸交互时的延时,回滚法面向非精确制导武器爆炸交互时的延时。实验结果表明,该方法可满足桥接多联邦系统中的时空一致性。     

带乘性噪声和延时观测广义系统的多步最优预测器

本文研究了状态空间描述的离散广义系统最优预测器的设计问题,该系统带有即时和延时观测,所有观测中带有乘性噪声.论文在两个基本假设条件下采用标准的奇异值分解方法给出了受限等价时滞系统,对于此类系统没有采用状态增广方法,而是采用新息重组分析理论给出了多步预测器.因为延时观测的存在,所给出的多步预测器包含了两套递推的广义系统黎卡提方程.本文给出了一个数学算例验证了所提方法的正确性和有效性,并给出了四幅图片,根据算例可以看出一般情况下预测的步数越少,预测的结果越好.本文方法可以进一步来研究更复杂的一些问题,如延时广义系统的H_∞滤波和控制问题.     

实时离散事件系统的反馈控制策略

考虑实时离散事件系统（ＤＥＳ）的赋时受控标记图中的禁止标识问题，提出了最优延时可行控制策略（ＯＴＦＣＰ）的概念，给出了生成这种能使系统避免进行禁止标识集的反馈控制策略的综合算法。     

工业以太网的一种分组调度实现

为了解决工业控制网络环境中,不同距离传送的实时数据帧延时问题,尤其是那些长距离传送的实时帧延迟太大,本文给出了一种调度方法,在发送数据时优先传送距离较远的实时帧。文中仔细分析了实时帧传送距离和延迟的关系,并结合实际网络例子,对实时帧的延时进行了讨论,提出了采用距离对角矩阵实现的方式,将长距离传送的实时帧延时控制在一定范围内,增加了实时数据的可用性。算法的实现不必对原有数据帧结构进行修改,降低了实现的成本和复杂性,同时也增加了对现有网络系统的支持,可将强大的网络技术应用到工业以太网中。最后,运用OPNET Modeler仿真软件进行仿真实验,验证了算法的正确性。     

基于节点稳定概率和链路贡献度的应用层组播树生成算法

组播技术从IP组播向应用层组播的发展,解决了IP组播部署难的问题.应用层组播依靠终端主机进行组播数据的转发,需要解决应用层组播的稳定性.最小延迟组播树的生成等问题.首先分析了影响应用层组播稳定和延时的3个因素:节点稳定概率、节点出度约束和节点间的通信延时.根据这些影响因素抽象出基于稳定概率的度约束边带权应用层组播树生成T-SDE模型,给出稳定度在T-SDE下的表达形式,并证明T-SDE问题属于NP-hard;其次通过分析节点对组播树稳定和延时的贡献,给出3种基于节点稳定概率和链路贡献度的T-SDE问题的近似解决算法;实验表明,该类算法生成的组播树在平均延时、最大延时和稳定度等方面有较大优势.     

社区异常行为智能识别防盗报警系统仿真

当前社区智能识别防盗报警系统采用广角视频人工识别异常行为,不能实时对社区异常行为进行监控和报警,存在报警误报率较高、报警延时较长、准确率较低等问题。针对上述问题,提出基于社区异常行为智能识别防盗报警系统,介绍了智能识别防盗报警系统的总体架构,包括图像采集模块、异常行为检测模块、远程监控模块、防盗报警模块四部分组成,并结合运动目标颜色特征的粒子滤波算法实现了对社区异常行为实时监控和实时报警。实验结果表明,所设计的智能识别防盗报警系统,报警误报率较低、报警延时较短、准确率较高。     

远程虚拟桌面的电信级服务架构设计

针对远程虚拟桌面系统存在的交互操作响应延时问题,参考VoIP技术中对语音数据包的传输控制方法,设计一种电信级的服务架构。以采用精简低级原语和映射机制的THINC(Thin Client Internet Computing)虚拟桌面为基础,引入SIP控制和RTP承载手段,为实时交互数据提供有QoS保障的传输通道,给出了与实时会话业务类似的实时虚拟桌面系统RVDI(Real-time VDI)。通过一个简化的实验环境,验证了RVDI的可行性。测试结果表明,对于带宽较小的网络环境,RVDI可以有效改善虚拟桌面的操作响应性能。     

基于CAN总线的煤矿实时通信协议研究

根据煤矿监控系统中周期数据和非周期数据对时间的不同要求,在CAN总线非破坏性优先权逐位仲裁规则的基础上,提出一种节点传递法则,有效地减小数据碰撞的概率,解决帧传输延时的不确定性,提高信道的使用率和传输数据的实时性,介绍该实时通信协议,给出例外事件的处理方法,讨论并分析帧最大传输延时的具体计算方法。     

一种多延时任务的软件处理方法

<正>延时是各种实时控制系统中经常要用的功能.实现延时有很多种方法,硬件延时有各种各样的专用延时电路,还可采取定时中断的方法达到延时的目的.软件延时可编一段空操作程序达到延时的目的.但是,当延时任务较多,且延时时间较长时,用硬件做几十个延时电路显然是不切合实际的,采取中断的方法设置几十个定时中断也不科学.而用空操作程序实现延时,太浪费CPU资源,这在实时控制系统中也是难以容忍的.显然上述几种延时方法均难以满足有大量延时任务的场合.我们在为山西省广播电视厅328台研制的SGD—3型彩色电视发射机微机监控系统时,设计了一种方法,圆满解决了这一问题.该系统已投入使用,系统采用了STD总线结构,CPU为64180系列,在系统中,共用了34个延时任务.     

数据驱动的船载外测数据实时处理软件架构设计与实现

针对航天测控任务的多样性和复杂性不断增加,特别是数据采样频率的变化调整,原有的时间驱动处理模式已经逐渐不能满足需求,基于时间驱动的软件架构开发的外测软件日益复杂,维护难度不断增加等问题,提出了一种数据驱动的船载外测数据实时处理软件架构,在银河麒麟操作系统下,基于该架构实现了外测数据实时处理软件,该软件包含多个由数据驱动的功能组件,各组件之间使用服务总线来实现数据交互与集成。实验表明,基于该架构实现的外测数据实时处理软件很好地解决了时延过大和时序交替的问题,能够满足当前航天任务需求。     

工业以太网中IEEE802.1p优先权调度协议改进

以交换式工业以太网网络控制系统为研究对象,针对采用IEEE 802.1p优先权调度的交换机内部排队延迟,提出了调度改进构想,对硬实时数据流和非硬实时数据进行区别处理.构建了一个典型的树形拓扑交换式以太网模型,计算了优先权调度改进后周期性实时数据帧在各个传输环节的最大延迟,同时推导了优先权调动改进方案应满足的基本条件.最后通过OPNET软件进行了仿真验证,结果表明IEEE 802.1p优先权调度协议改进可以提高工业以太网中硬实时数据传输的实时性.     

基于实时应用的网络传输时延测量设计

本文对基于实时应用的计算机网络数据传输时延问题进行了深入研究，完成了对计算机网络时延的实际测试，针对实时应用和系统的复杂性特点，采用实际测试获得的数据，对网络传输时延进行了分析和评价，在技术上用软件方式实现时延测试，并基于ICMP协议反射式工作，增加了系统的灵活性和适应性，为网络设备提供了重要的评定依据。     

多媒体实时播放系统时延特性的研究

随着计算机技术和通信技术的发展，多媒体数据网络实时播放成为一项新的技术研究热点。本文通过对实际系统的分析和测试。指出了多媒体实时播放系统时延主要由压缩卡时延，网络时延、软件解压时延构成，叙述了它们的来由，机制和特点，并通过设计一种新系统证明了网络时延时其中最主要的原因，同时提出了一些减少时延的基本方法。     

机载SAR图像的动态金字塔实时显示技术

目的 随着机载SAR（合成孔径雷达）图像分辨率越来越高,幅宽越来越大,传统雷达显控系统将整幅图像放入内存、抽样显示的现有方法存在内存资源紧张、显示图像的等待时间过长等问题,为解决此类问题,提出一种动态金字塔实时显示技术。方法 机载SAR图像实时显示软件包括动态金字塔构建和显示技术。动态金字塔构建技术包括：当接收到一个瓦片的图像数据时,输出第0层级的金字塔瓦片;分6种情况,生成高层级瓦片,随着接收数据不断增多,逐步补全金字塔文件。动态金字塔显示技术是指在瓦片数据不全的情况下,采用递归算法,读取较低层级瓦片,合成、显示当前显示层级图像的技术。这两种技术分属两个独立线程,以硬盘文件（瓦片）为接口,实时交互,协同工作。结果 机载SAR图像实时显示软件仅仅占用30 MB内存,且与图像大小无关;显示第1块SAR图像瓦片的时延小于1 s,与传统显控系统对比,减少约一帧图像的传输时延;显示整帧图像的时延因存储介质读写文件的速率存在差异较大,固态硬盘的时延比较稳定,显示1 GB图像的时延为12.55 s;机械盘的时延受读写速度的影响,当发送时间间隔大于6 ms时,显示1 GB图像的时延仅比传输时延多1.47 s。结论 机载SAR图像实时显示软件能实时向用户呈现接收中的SAR图像,提高了机载SAR图像的显示时效性,降低了机载雷达显控终端的内存需求,改善了机载雷达显控终端的用户体验。     

信息中心网络实时业务支持技术

NDN针对不同业务类型特征和内容语义,单一地执行相同的请求应答模式、缓存和路由决策,难以实现实时业务的高效内容分发,针对该问题提出了信息中心网络实时业务支持技术RTSS。利用长久兴趣报文的请求模式减少了兴趣报文开销;快速转发的数据响应策略降低查表和缓存的响应延迟;基于改进蚁群优化算法的路由转发方式提高了实时业务的服务质量保障水平。仿真结果表明RTSS方案以有限的计算和存储代价,降低了实时业务的平均响应时延。     

The Real-Time Process Algebra (RTPA)

The real-time process algebra (RTPA) is a set of new mathematical notations for formally describing system architectures, and static and dynamic behaviors. It is recognized that the specification of software behaviors is a three-dimensional problem known as: (i) mathematical operations, (ii) event/process timing, and (iii) memory manipulations. Conventional formal methods in software engineering were designed to describe the 1-D (type (i)) or 2-D (types (i) and (iii)) static behaviors of software systems via logic, set and type theories. However, they are inadequate to address the 3-D problems in real-time systems. A new notation system that is capable to describe and specify the 3-D real-time behaviors, the real-time process algebra (RTPA), is developed in this paper to meet the fundamental requirements in software engineering.RTPA is designed as a coherent software engineering notation system and a formal engineering method for addressing the 3-D problems in software system specification, refinement, and implementation, particularly for real-time and embedded systems. In this paper, the RTPA meta-processes, algebraic relations, system architectural notations, and a set of fundamental primary and abstract data types are described. On the basis of the RTPA notations, a system specification method and a refinement scheme of RTPA are developed. Then, a case study on a telephone switching system is provided, which demonstrates the expressive power of RTPA on formal specification of both software system architectures and behaviors. RTPA elicits and models 32 algebraic notations, which are the common core of existing formal methods and modern programming languages. The extremely small set of formal notations has been proven sufficient for modeling and specifying real-time systems, their architecture, and static/dynamic behaviors in real-world software engineering environment.     

真实感实时绘制技术综述

真实感实时绘制是在当前图形算法和硬件条件限制下提出的在一定时间内完成真实感绘制的技术。由于要描述的真实世界的复杂性和软、硬件等条件的约束，在真实感和实时 之问采取折衷处理是不可避免的。本文深入阐述了该领域内的首要问题及相应的解决方案，并研究了提高真实感实时绘制的软件技术。     

基于RTAI的实时Linux系统构筑及其嵌入式程序移植

实时Linux操作系统已逐渐被人们用作嵌入式应用软件的支撑平台，它在提供了一个优异的实时可控制性的同时，也不可避免地带来了一些相关问题。本文结合基于RTAI的实时Linux系统的构筑以及在其上开发一个GPS应用程序的经验，阐述了在RTAI系统上开发应用软件中遇到的诸如程序流程控制、串口实时传输和远程控制等几个关键问题，并探讨和给出了相应的解决方法。     

嵌入式以太网实时性能仿真研究

由于应用场合的固有特点,嵌入式以太网有区别于普通局域网的基本特征,计算机局域网时延分析的一般结论并不完全适用,必须根据嵌入式应用的基本特征具体分析其时延特性.分析了影响以太网实时性能的主要因素和嵌入式以太网的基本网络特征,建立了嵌入式以太网的仿真模型,采用动态仿真方法具体分析了各种网络参数对嵌入式以太网链路延迟的影响.