自适应软件系统构造——自动避障三轮小车的案例研究

自适应软件需要能够根据环境的变化在运行时动态调整自己的行为以实现既定任务。为了解决这一类软件在开发过程中的一些挑战问题,如自适应逻辑修改困难、代码紧耦合等,设计并实现了一种基于规则的自适应软件系统应用框架(rule-based application framework for self-adaptive software systems,RAF)。RAF通过面向组件的方式解决了紧耦合问题,使用规则文件管理自适应逻辑,并将其与软件的其他部分分割开来。使用RAF开发软件可以灵活地制定与修改自适应逻辑,方便软件的开发、调试、升级等。通过一个案例展示了RAF在解决上述问题方面的能力。     

一种规则驱动的网络服务组装机制

提出了一种规则驱动的服务组装方法,实现了一个基于软件Agent的框架,在运行时刻监控和管理组装流程的执行．该方法给出一个算法将流程规约转化为等价的规则集合以用于指导Agent的行为,并允许用户通过定义一组可插拔(pluggable)的自适应策略,方便地扩展流程对变化的适应能力．框架实现基于反射式中间件平台PKUAS,该平台为网络服务和软件Agent提供运行支持,并基于其反射机制为Agent提供运行时刻的环境信息．     

规则引擎在业务逻辑层中的研究与应用

随着软件规模的日趋复杂化,迫切需要一个良好的框架或统一的方法开发业务逻辑层.在深入研究规则引擎的工作原理及Rete模式匹配算法的基础上,采用Web Service分布式计算技术具体构建了一个基于规则引擎的Web应用框架,该框架可使业务逻辑与应用程序代码高度解耦,可对业务规则进行单独的管理和维护.因此,可极大提高软件的柔韧性,降低软件的维护与升级成本.最后,利用该框架具体构建了一个实际的订单系统原型,并通过实验结果分析了在采用规则引擎后对系统性能的影响,在实际中具有一定的参考价值.     

基于ARM的嵌入式数据录取设备研制

某型装备文件记录设备的信息化改造过程中,采用FPGA+ARM的框架体系和软硬件一体化设计思想,开发嵌入式处理平台,实现了多装备输出数据的实时可靠录取、传输和存储,有效解决了原设备存在的接口信号时序逻辑复杂、畸变失真严重、数据易丢失及联机功能检查等问题。 实装测试和使用情况表明,研制的嵌入式系统达到了设计要求。     

基于深度学习的移动机器人目标跟踪系统

针对当前智能移动机器人在跟踪过程中常因目标发生外观形态上的变化而丢失跟踪目标的问题,利用Caffe深度学习框架和ROS机器人操作系统作为开发平台,设计一个高准确度及高实时性的移动机器人目标跟踪系统并进行了研究.使用对于目标形变、视角、轻微遮挡及光照变化具有鲁棒性的基于孪生卷积神经网络的GOTURN目标跟踪算法,通过ROS系统为桥梁使离线训练的跟踪模型实时应用于TurtleBot移动机器人上,并开展了详细的测试.实验结果表明,该目标跟踪系统不仅设计方案可行,实现了移动机器人在各种复杂场景下有效地跟踪目标,还具有成本低、性能高和易扩展等特点.     

面向网构软件的构件自适应机制研究*

结合软件agent技术,从构件角度出发,通过对传统构件进行包装,加入行为规则驱动和行为推导两大机制,提出了一种能够在运行时实时适应用户需求变化和运行环境变化的自适应构件。在自适应构件的运行和支撑方面,实现了一个可动态定制自适应构件行为规则的工具,改进了现有的构件支撑平台使得能满足自适应构件的运行需求;最后通过一个例子说明了自适应构件的设计、实现、运行和演化等一系列工作流程。初步实践表明,上述机制和整套框架为开发具有自适应性的网构软件提供了有效支持。     

一种支持自适应程序设计的移动机器人中间件

机器人控制中间件是软件中间件设计研究领域的一个热点.为了开发一种支持自适应程序设计的移动机器人中间件平台,首先提出这种中间件平台需要满足的设计要求:跨底层硬件平台、保证服务质量以及具备一定的自适应能力.从Java虚拟机的移植、服务质量表现形式的选择、自适应机制及SCC(Sensor/Compute/Control)设计结构的应用4个方面来阐述此中间件平台的设计思路和开发过程.最后,通过真实实验的数据对比,说明此中间件可为移动机器人程序的有效开发提供服务质量保证.     

开放式三自由度全方位移动机器人实验平台

随着机器人应用的不断发展，移动机器人逐渐成为一个十分活跃的分支，尤其是移 动机器人作为自主智能控制的实验平台，对其控制系统的开放性提出了越来越高的要求．本 文就我们自行设计的面向用户的移动机器人硬件系统和相应的软件平台框架做一下较全面的 介绍，并着重分析软件控制系统的开放性．本系统作为开放的实验平台和教学机器人是适宜 的．     

基于梯度自适应极值搜索算法的趋光控制研究

源定位已成为国内外研究的热点问题,为了在实验室环境下研究移动机器人的趋光性,对源定位理论方法进行了研究,设计了地面移动机器人光源定位平台,通过该平台来验证趋光理论的可行性。首先,利用对角线控制策略和梯度自适应极值搜索算法分别进行趋光实验,完成移动机器人对光源的定位。其次,使用MeanShift目标跟踪算法跟踪移动机器人的运动轨迹。最后,绘制出光源强度分布等值线并分析了移动机器人的运动轨迹。相比于对角线控制策略,梯度自适应极值搜索算法根据当前区域梯度值自适应调整反馈增益参数,提高了源定位效率,并在光源定位平台验证了该算法的有效性和稳定性。     

基于.NET平台可复用软件框架的设计与实现

软件构件化是软件工业发展的大趋势，工业化的软件复用已经从通用类库进化到了应用框架，该文在对领域业务逻辑进行分析和总结的基础上，基于．NET平台设计并实现了一种领域无关的可复用软件框架，在实际中有很强的应用价值。     

桌面型机械臂的机器视觉应用框架研究

与传统工业机械臂相比,桌面型机械臂具有环境多变、人机协作等特点,为其增加视觉功能显得尤为重要。而目前实现机器视觉的应用框架有很多,如何根据机械臂工作环境及性质,搭建合适的视觉应用软硬件平台,以提高机器视觉识别的准确率和效率是本文研究的重点。本文通过采用TensorFlow深度学习框架,利用嵌入式系统的软硬件设计,结合OpenCV等图像处理软件,搭建适合桌面型机械臂的机器视觉二次开发框架,为进一步开发基于视觉的机械臂应用提供了基础。仿真测试及人机协作的案例应用表明该框架具有较好的适应性和高效性。     

自适应软件动态过程时间特性建模与验证方法

现有自适应软件建模与验证方法较少考虑时间约束,然而,在时间攸关应用领域,自适应软件能否正确运行,不仅要考虑自适应逻辑的正确性,还要考虑自适应软件动态过程的时间特性。为此,首先显式定义了自适应软件的时间特性（监控周期、延迟触发时间、自适应过程截止时间、自适应调节时间和稳定时间等）;然后,构造了一种基于时间自动机网络（TAN）的自适应软件动态过程时间特性建模模板;最后,将自适应软件时间特性描述为定时计算树逻辑（TCTL）的形式,并对时间特性进行了形式化分析和验证。结合具体案例验证了该自适应软件时间特性建模和验证方法,结果表明该方法能够显式刻画自适应软件时间特性,降低其形式化建模的难度。     

An affordable modular mobile robotic platform with fuzzy logic control and evolutionary artificial neural networks

Autonomous robotics projects encompass the rich nature of integrated systems that includes mechanical, electrical, and computational software components. The availability of smaller and cheaper hardware components has helped make possible a new dimension in operational autonomy. This paper describes a mobile robotic platform consisting of several integrated modules including a laptop computer that serves as the main control module, microcontroller‐based motion control module, a vision processing module, a sensor interface module, and a navigation module. The laptop computer module contains the main software development environment with a user interface to access and control all other modules. Programming language independence is achieved by using standard input/output computer interfaces including RS‐232 serial port, USB, networking, audio input and output, and parallel port devices. However, with the same hardware technology available to all, the distinguishing factor in most cases for intelligent systems becomes the software design. The software for autonomous robots must intelligently control the hardware so that it functions in unstructured, dynamic, and uncertain environments while maintaining an autonomous adaptability. This paper describes how we introduced fuzzy logic control to one robot platform in order to solve the 2003 Intelligent Ground Vehicle Competition (IGVC) Autonomous Challenge problem. This paper also describes the introduction of hybrid software design that utilizes Fuzzy Evolutionary Artificial Neural Network techniques. In this design, rather than using a control program that is directly coded, the robot's artificial neural net is first trained with a training data set using evolutionary optimization techniques to adjust weight values between neurons. The trained neural network with a weight average defuzzification method was able to make correct decisions to unseen vision patterns for the IGVC Autonomous Challenge. A comparison of the Lawrence Technological University robot designs and the design of the other competing schools shows that our platforms were the most affordable robot systems to use as tools for computer science and engineering education. © 2004 Wiley Periodicals, Inc.     

一种Java平台上契约式语言的设计与实现

针对游戏机器人开发平台在图形编程过程中可能出现的错误,提出了一种基于契约式设计思想的程序设计语言扩展方式.它为Java语言提供了契约式设计的支持,能帮助本平台的用户发现程序中存在的逻辑上或者设计上的错误,提供改正错误的手段.     

自适应策略描述语言编译器的设计与实现

复杂自适应系统中的软件实体既需要完成业务功能,又需要不断地感知环境,并根据环境的变化调整自己的结构和行为来适应环境,完成自适应功能。当前自适应系统的开发存在将自适应逻辑和业务逻辑相互缠绕的问题,使得自适应系统的开发和维护变得极为复杂和困难。本文将自适应系统中的自主运行单元抽象为自适应Agent,将自适应Agent的业务逻辑和自适应逻辑相分离,提出了表述Agent如何适应环境变化的自适应策略描述语言SADL。为了将自适应策略编译成可执行的程序单元,本文设计并实现了SADL编译器。通过案例分析阐述了如何定义自适应策略,并展示了编译结果,验证了方法的有效性。