函数矩阵及其微积分的高阶逻辑形式化

函数矩阵广泛应用于动态系统的建模与分析。传统的函数矩阵分析主要采用纸笔演算、数值计算和符号推导的方法,这些方法不能保证提供精确或正确的结果。高阶逻辑定理证明作为一种高可靠的形式化验证方法,可以克服以上不足。在高阶逻辑定理证明器HOL4中对函数向量和函数矩阵相关理论进行形式化,内容包括函数向量和函数矩阵及其连续性、微分、积分的形式化定义和相关性质的逻辑推理证明。为示范函数矩阵形式化的应用,最后给出机器人运动学中旋转矩阵微分公式的形式化验证。     

基于UKF的GPS/DR组合导航非线性状态估计

GPS／DR组合导航系统是一个非线性系统,以往采用的扩展卡尔曼滤波算法EKF使得函数的整体特性被局部特性所代替,加上噪声的存在使系统的性能进一步下降。为了获得更好的状态估计性能,用无迹卡尔曼滤波算法UKF（Unscente dKalman Filter）实现组合导航系统的非线性状态估计,避免了EKF方法的线性化近似过程,提高了算法的收敛速度和载体的定位精度。仿真结果表明：在非线性状态估计中,UKF滤波方法优于EKF滤波方法。     

经验公式发现系统(FDD)中对误差的改进

在研究科学和解决工程应用问题时,经常需要根据两个变量的实验数据,找出这两个变量之间的关系.使用传统的数据拟合技术所求得的近似公式大多表示为代数多项式,系数由最小二乘法原理建立正规方程组求出.但这种传统拟合方法存在一个"病态问题",即系数行列式元素微小变化引起解的显著变化的问题.为了解决这个问题,采用基于人工智能的机器发现和数值计算的曲线拟合相结合的经验公式发现技术,并对经验公式发现系统中的误差评判方法提出了改进算法,提高了公式发现系统的可用性.     

基于EAPR流程的动态局部可重构实现

介绍实现动态局部可重构的方法,以EAPR流程为例,阐述通过时/空复用技术实现动态局部自动重构的基本过程。在此基础上,使用芯片内嵌的硬核处理器Power PC405来调度和管理芯片上其他可编程逻辑资源的自重构过程。在Virtex II Pro开发板上进行验证,结果表明,使用较小容量的FPGA硬件资源,可完成超过其容量规模的系统设计。     

单点GPS定位误差建模研究

对单点GPS定位误差进行时间序列分析,将定位误差拟合成十阶AR模型.AR(10)模型的零极点分析结果表明模型的动态特性由一对主导极点决定,得到单点GPS定位误差的二阶马尔可夫模型.有效提高定位精度.模型阶次的降低,减少了定位解算的复杂度和计算量.提高了系统的实时性.仿真结果显示:将GPS定位误差拟合成二阶马尔可夫过程是合理的.     

基于函数式语义的循环和递归程序结构通用证明技术

各类安全攸关系统的可靠运行离不开软件程序的正确执行.程序的演绎验证技术为程序执行的正确性提供高度保障.程序语言种类繁多,且用途覆盖高可靠性场景的新式语言不断涌现,难以为每种语言设计支撑其程序验证任务的整套逻辑规则,并证明其相对于形式语义的可靠性和完备性.语言无关的程序验证技术提供以程序语言的语义为参数的验证过程及其可靠性结果.对每种程序语言,提供其形式语义后可直接获得面向该语言的程序验证过程.提出一种面向大步操作语义的语言无关演绎验证技术,其核心是对不同语言中循环、递归等可导致无界行为的语法结构进行可靠推理的通用方法.特别地,借助大步操作语义的一种函数式形式化提供表达程序中子结构所执行计算的能力,从而允许借助辅助信息对子结构进行推理.证明所提出验证技术的可靠性和相对完备性,通过命令式、函数式语言中的程序验证实例初步评估了该技术的有效性,并在Coq辅助证明工具中形式化了所有理论结果和验证实例,为基于辅助证明工具实现面向大步语义的语言无关程序验证工具提供了基础.     

CAN网络层次化动态调度策略设计与实现

CAN总线是一种基于消息的事件触发通信服务,主要应用于汽车、机器人等实时通信系统.CAN总线上有多个节点互相独立工作,当多个节点访问总线时出现消息碰撞,由于CAN总线采用按位仲裁算法决定节点访问总线的优先级,导致低优先级节点访问失败,而高优先级节点继续传输消息,这种方式导致低优先级节点饥饿现象而丢失消息,因此CAN总线调度算法随之被提出.目前调度策略已从静态发展到动态,但是随着节点的增多,系统维护和调度难度增加,单条总线调度策略难以维持系统性能需要.因此本文考虑将系统中的节点挂载到多条CAN总线上构成CAN网络,针对CAN网络提出了一种层次化的动态调度算法,将节点优先级仲裁分为：单条总线本地优先级仲裁和系统全局优先级仲裁,确定系统优先级最高的节点,使其进行数据传输.利用MATLAB中的Stateflow工具,建立分层动态调度模型,依据CAN总线数据传输机制和仲裁机制,设计实现了节点模块、总线模块、函数模块等,在总线模块实现了两级调度.实验结果表明,本算法在增加了节点总数目的基础上,满足高优先级节点传输且避免了低优先级节点的饿死现象.     

基于参数限定的CS-RBF曲面重建算法*

针对非密度均匀的点云,提出了一种高效保持特征的曲面重建算法。首先利用八叉树进行点云空间分割,然后对每个点在小邻域内求出局部逼近曲面,建立隐式曲面方程。通过参数限定点的邻域范围,使整个算法既保证了重建效果,又不致于很大程度上增加重建时间,达到了速度和效果在一个范围内的平衡。实验结果证明,本算法重建效果良好,适用于各种散乱点云的重建。     

基于ARM的嵌入式系统实验研究

在嵌入式系统实验中,了解ARM的体系结构、熟悉嵌入式操作系统是关键,为了掌握常用外部设备接口驱动程序、接口应用程序的设计,培养学生的硬件、软件协同设计能力,实现对受教育者的分层次培养。本文在认真分析实验内容和实验效果的基础上,提出将实验划分为基础验证型、设计型、综合型和创新型四类,以适应不同层次学习者的学习需要。