一种无线传感器网络的节能路由算法

提出一种基于逆向多播树的路由算法,该算法依赖局部信息建立基于逆向多播树的路由拓扑结构。利用该算法对不同类型的传感器数据建立不同的路由策略并进行传输。实验测试表明,该路由算法能有效地减少网络通信量,并具有较好的节能性能。     

基于MicroBlaze的μC/OS-II操作系统移植

LT-H10滚齿机数控系统采用基于ARM的系统结构,其处理器等性能、资源比以往基于x86的系统受到很大的限制,所以CPU的占用率也相对较高.为了降低ARM CPU的占用率把系统运行的部分主站控制驱动程序迁移到底板FPGA MicroBlaze软核处理器上运行,本文提出了一种基于MicroBlaze软核处理器的μC/OS-II的移植方案.测试实验结果表明μC/OS-II系统移植到MicroBlaze之后能稳定的运行.快速的任务上下文切换更有利于数控系统的实时性.针对MicroBlaze μC/OS-II系统和ARM Linux系统设计了两个不同的任务调度算法对任务上下文切换的时间开销进行研究、测量和分析.此研究方案不仅可以满足基于ARM的数控系统的应用需要,同时适用于基于x86的数控系统,达到降低系统CPU占用率的目的,在嵌入式数控系统中具有重要的研究意义与应用价值.     

无线传感器网络操作系统调度策略

提出了一种在无线传感器网络操作系统中可以同时针对周期性任务和非周期性任务进行抢占式调度操作的EF-RM调度策略。在无线传感器节点上执行的任务负载较重的情况下，该调度策略可以保证重要任务的优先执行，此外当无线传感器节点空闲时，通过将节点带入睡眠状态，实现无线传感器节点的节能。所提出的任务调度策略在TinyOS上进行实现，并通过实验测试得出，在总能耗代价增加较少的情况下可以有效地提高系统在较重负载情况下的响应性能。     

一种面向硬件线程的实时调度算法研究与设计

本文根据硬件线程的特征,为硬件线程调度建立了一个周期与非周期混合线程集的调度模型.在数学层面描述了硬件多线程调度中每个线程被成功调度的条件判据.并在此基础之上,提出一种以截止时间与最坏执行时间差为基本因子的DR-EDF算法,提供了一种实现这种DR-EDF算法的硬件多线程控制器的设计原理.最后用FPGA为载体,实现了一款硬件多线程处理器,通过实际测试的分析结果,得出这种面向硬件多线程的实时调度算法在不影响线程集错失率前提下,提高了嵌入式系统中紧急任务的可调度性.     

RM算法的运行时开销研究与算法改进

RM算法是经典的固定优先级实时调度算法.而在嵌入式实时系统中,系统的工作负荷往往是由很多频率快、执行时间较短的任务组成.因此,直接使用RM算法进行任务调度会由于实时操作系统中任务的上下文切换开销而导致嵌入式系统资源利用率的降低.分析了基于RM算法调度的任务之间的抢占关系,并建立了以任务属性为参数的上下文切换开销模型.在该模型的基础上,通过优化任务的释放时间来降低RM算法导致的系统运行时任务切换开销.最后的实验结果验证了该策略的有效性.     

基于K-means的SAMP系统数据库查询性能优化策略

中科院仪器设备共享管理平台（以下简称为SAMP）系统有效解决了各科研单位间仪器设备管理封闭、共享困难和运行效率低的棘手问题.同时,可以及时了解各类仪器的使用情况、共享情况,为各级业务主管部门展开科学高效的管理工作提供良好的决策依据.当SAMP系统应用数据库中存储的数据量达到百万级时,对数据库中预约表和用户表（或仪器表）进行连接查询时,将导致数据表查询性能的下降,从而影响整个SAMP系统的性能.目前主流的解决方案是采用Hash取模算法对数据表进行水平切分,但预约表中的主键为自动递增的整数,并没有实际意义,所以优化效果不理想.由于预约的用户和被预约的仪器在地理区域上呈现一定的聚集性,因此本文提出了一种基于K-means聚类算法的分表策略,采用该策略能够将预约表的查询性能提升至少70%.     

基于多核ARM的数控系统实时性研究

随着数控系统的不断发展,数控系统对精度和速度有了更高的要求,这都对当前普遍采用的单核处理器平台提出了严峻的挑战.基于同构的四核ARM处理器平台,在添加了实时补丁的Linux系统环境下,根据数控系统中硬实时任务、软实时任务、非实时任务并存的特点,把数控系统任务合理的分配到多核ARM上运行,并采用改进的RM算法进行调度,最后对新的任务调度算法进行实时性能测试.本调度模型能够解决了数控系统混合任务调度的问题,并能满足数控系统对实时性的要求.     

中国科学院SAMP系统的加密通信

中科院仪器设备共享管理平台(Apparatus and Equipment Sharing Management Platform of Chinese Academy of Sciences,以下简称SAMP)在通信过程中,存在重要数据在传输时没有加密、可能会接收到第三方恶意数据等数据通信安全问题,导致SAMP系统可能存在数据被窃取、收到的数据不安全等威胁.针对这些问题,结合SAMP系统的特点以及其通信数据的特征,将基于Axis2 Rampart模块的WS-Security数字签名和加密技术应用于SAMP数据通信安全问题.本文首先简单介绍了Axis2框架、数字签名和加密技术、Axis2 Rampart模块加密原理,然后基于Axis2 Rampart模块,采用数字签名+口令+非对称加密的WS-Security通信安全方案,对SAMP系统网络之间的数据传输接口进行封装,实现了消息传输的签名、认证和加密、解密过程,最后测试并分析对比了使用安全方案前和使用安全方案后,SAMP的Web Services数据传输接口的响应处理时间和CPU占用率.实验结果表明:使用Axis2 Rampart模块+数字签名+口令+加密来保证SAMP系统的数据通信安全问题具有高安全性、高可扩展性和高响应处理速度,符合实际应用需求,也能够广泛的推广到其他企业Web应用中去.     

中科院SAMP系统仪器运行时间分析与优化

中科院SAMP(大型仪器设备共享管理)系统实现了仪器设备信息化管理的方式,极大的提高了仪器设备的管理和使用效率.然而,当前的仪器设备共享管理系统在某些方面依然存在资源配置不科学的现象,如仪器设备管理系统无法监控仪器设备开机之后空机运行、仪器异常时间开机运行等.这种情况迫切的需要我们对仪器设备的使用记录进行分析,找出其中的异常运行数据并对其进行优化.本文将采用贝叶斯分类和logistic回归的数据统计方法来对仪器设备共享管理系统仪器运行时间数据进行分析,并对仪器运行时间数据进行预测分类.将预测分类结果和实际运行时间结果进行对比,找出异常运行时间结果并分析产生异常结果的原因,再结合实际的仪器设备运行情况对仪器设备的管理进行优化,从而达到提高仪器设备使用效率的目的.     

WSN中基于分簇路由的多维度数据压缩算法研究

 本文在不减少基站获取传感信息量的前提下,以最大程度减少传输数据量为目的,提出一种在分簇路由协议支持下的时间、空间多维度的数据压缩算法.结合基于空间维度的数据压缩方式设计了一种改进的分簇路由.通过实例验证与仿真评测,该数据压缩算法以及配合该算法设计的路由协议可以显著的减少整个无线传感器网络中数据发送量,延长网络的生存周期.