面向实时数据的CPS一体化建模方法

信息物理系统（cyber-physical system，简称CPS）是一个在环境感知的基础上整合了物理和计算元素的系统，它可以智能地响应真实世界的动态变化，具有重要而广阔的应用前景.然而，CPS工作在复杂的物理环境中，周围的物理变化会对CPS的行为产生影响.因此，确保CPS在复杂环境中的安全性和可靠性至关重要.提出了一种面向实时数据的一体化建模方法，通过定义一系列的规则，将领域环境模型组合到运行时验证过程中去，从而保证CPS在不确定环境中的安全性和可靠性.该方法首先为环境建立数学模型.然后，设计合并规则将相同系统参数下仅有一个环境影响因子的数学模型合并为相同系统参数下有一个或多个环境影响因子的数学模型.之后，定义转换规则，将数学模型转换为伪代码表示的环境模型.最后，根据组合规则将环境模型组合到运行时监视模型中执行验证.该方法使得监视模型更加完整、准确，当环境发生变化时，通过动态调整参数范围使得CPS中的安全属性在复杂的物理环境中仍然得以满足.将该方法应用到移动机器人避障实验中，对影响电池容量的温度和湿度进行数学建模，然后将环境模型组合到监视模型中去，最终实现在执行任务前可以根据不同的物理环境准确地给出续航时间安全提醒.     

CPS1432交换芯片的串行RapidIO互连技术

RapidIO技术是世界上第一个、也是目前唯一的嵌入式系统互连国际标准(ISO/IEC18372),串行RapidIO是针对高性能嵌入式系统芯片间和板间互连而设计的。本文介绍了CPS1432交换芯片与P2020组成的星型拓扑网络结构,包括硬件设计方案和软件设计要点,对高性能嵌入式互连设计具有很好的借鉴意义。     

CPS环境下时间特性的研究

CPS(Cyber-Physical Systems)是近年的一个研究热点,本文围绕CPS的时间特性,介绍CPS的相关背景,分析CPS对时间特性的需求,指出当前CPS所面临的巨大挑战,同时结合当前的研究现状,讨论了CPS在时间特性方面需要进行的研究方向。     

CPS（下）

CPS系统的蓬勃发展虽然是必然趋势,但是很多的技术问题仍然存在,并将在相当长的时间里困扰并阻碍CPS系统的接受和普及。     

A Sensorless State Estimation for A Safety-Oriented Cyber-Physical System in Urban Driving: Deep Learning Approach

In today's modern electric vehicles,enhancing the safety-critical cyber-physical system(CPS)'s performance is necessary for the safe maneuverability of the vehicle.As a typical CPS,the braking system is crucial for the vehicle design and safe control.However,precise state estimation of the brake pressure is desired to perform safe driving with a high degree of autonomy.In this paper,a sensorless state estimation technique of the vehicle's brake pressure is developed using a deep-learning approach.A deep neural network(DNN)is structured and trained using deep-learning training techniques,such as,dropout and rectified units.These techniques are utilized to obtain more accurate model for brake pressure state estimation applications.The proposed model is trained using real experimental training data which were collected via conducting real vehicle testing.The vehicle was attached to a chassis dynamometer while the brake pressure data were collected under random driving cycles.Based on these experimental data,the DNN is trained and the performance of the proposed state estimation approach is validated accordingly.The results demonstrate high-accuracy brake pressure state estimation with RMSE of 0.048 MPa.     

基于CPS的教学互动系统研发

基于CPS实现了教学互动系统,通过物联网和微博技术的综合应用采集教师上线信息,然后将该教师的上课信息自动发送至微博,并将其相关个人教学主页网址信息,附加在微博中,这样关注该教师的学生即可通过微博,在闲暇之余能够及时了解自己所学课程的相关信息.通过该系统达到利用互联网和当下流行的微博来为教学服务,从而提高教学质量和教学水平.     

CPS逻辑控制开关的设计与应用

为了满足电力市场的需求，目前各大电网已经对有关的发电厂提出了在大机组上投用CPS功能的要求。由于种种原因，各发电厂中大机组的CPS功能参差不齐。比如，有的机组在设计之初并没有考虑CPS功能；有的机组虽配备了该功能，但操作上存在不便之处，运行人员无法在操作盘上直接进行操作，需要热控人员在工程师站上进行信号强制才能完成该功能的投用和切除；有的机组CPS功能还存在不完善之处，无法完全满足电网的调控要求和机组的安全运行要求。出现以上各情况时，均需要重新设计CPS功能或对原有的CPS功能进行修改，以实现电网需求和大机组本身安全有效运行需求的兼顾和统一。     

基于AOP的时空Petri网的CPS建模

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)作为一系列物理过程和计算过程的紧密集成,体现为物理世界和信息世界的交互与融合。针对CPS的时空及非功能属性,提出一种面向方面的时空Petri网建模方法,在保证时空一致性的前提下,分离系统中的核心关注点和横切关注点,将横切关注点单独作为方面进行分析,并将构建规则方面重新织入系统。该方法在系统设计阶段可以对不同的非功能属性进行形式化分析,提高了系统的可靠性和可维护性。最后通过实例说明了该方法的可行性。     

CPS（上）

CYber Physical Systems,简称CPS,指的是互相协作的,由计算机控制的物理系统。这些物理系统的主要功能往往并不是计算,比如,汽车、机床、医疗机械、武器、导弹、智能电网、家用电器等应用。这取决于CPS系统的几个重要特性：     

基于CPS的数据采集系统设计①

在CPS中,数据的采集是一项重要的基础性工作。它主要是将CPS系统中的不同节点处的分布式现场设备所采集到的数据实时准确的获取,并根据业务的需求向信息处理层传递所需要的数据。结合作者参与开发的工业数据采集系统,阐述了整个系统的设计与实现,对该系统的功能模块、网络设计及软硬件平台的耦合性和扩展性作了详细说明。通过以太网通讯,实现工业生产数据的采集,这对于工业生产自动化和信息化能起到重大的推广作用。     

Cyber-Physical Systems

A retrospective analysis of cyber-physical systems theory is given, and its current state is characterized. A number of problems arising in the theory of hybrid automata is investigated. A semigroup transition system is considered, which underlies the extension of the algebraic theory of interaction of labeled transition systems to cyber-physical systems.     

一种面向服务的CPS体系框架

CPS是近年出现的一个新概念,分析了CPS的概念和特性,提出了一种面向服务的CPS体系框架.该体系框架分为4层,分别为:节点层、网络层、资源层和服务层,对这种体系框架进行了分层讨论,说明了每层包含的功能模块和技术基础.结合面向服务的四层体系框架,讨论了CPS领域需要进行的研究方向.     

A distributed logic for Networked Cyber-Physical Systems

We describe a distributed logical framework designed to serve as a declarative semantic foundation for Networked Cyber-Physical Systems. The framework provides notions of facts and goals that include interactions with the environment via external goal requests, observations that generate facts, and actions that achieve goals. Reasoning rules are built on a partially ordered knowledge-sharing model for loosely coupled distributed computing. The logic supports reasoning in the context of dynamically changing facts and system goals. It can be used both to program systems and to reason about possible scenarios and emerging properties.     

信息-物理融合系统若干关键问题综述

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)集成了计算系统与物理系统,并通过嵌入式计算机与网络实现了两者之间的协作和融合,将对人们的生产和生活方式产生重要影响.CPS是一个全新的研究领域,利用现有基础理论和技术设计CPS时面临着众多问题.介绍了CPS的概念、特点和体系结构,分析了与嵌入式系统、网络的关联,从计算系统、网络系统和控制系统3个方面概括了CPS设计面临的主要挑战,并着重探讨了当前一些可用于CPS设计的理论和技术以及CPS研究的最新进展,指出CPS当前的发展应以解决系统抽象层次设计、系统建模、体系结构设计、数据传输和管理、子系统集成方面的问题作为其下一步发展主要的研究方向,并提出了一些可行的解决办法,可为相关研究提供参考.     

一种信息-物理融合系统体系结构

信息-物理融合系统(cyber-physical system, CPS)是当今最前沿的交叉研究领域之一,它被普遍认为是计算机信息处理技术史上的下一次革命,将会改变人与现实物理世界之间的交互方式,具有广泛的应用前景.CPS是一种分布式且深度嵌入式的实时系统,实时性是CPS的一个极重要特征和性能要求.研究了CPS体系结构,提出了一种CPS系统模型,并且从实时任务调度和实时网络两个方面,提出了解决系统实时性保证问题的初步方案,为进一步的研究工作奠定了基础.     

基于信息物理融合系统的无人机地面目标跟踪系统

是在网络通信条件下信息世界与物理世界高度集成交互的复杂智能异构系统;为了解决CPS发展中缺乏测试和验证通用平台的现状,文章在深入分析CPS定义,架构及相关特性的基础上,从经济性,易于实现的角度出发,构建了一套基于CPS架构的无人机地面目标跟踪导航系统的通用测试验证平台,并在OPNET和MATLAB/Simulink模块下进行了仿真,最后针对该系统存在的问题提出了在未来发展中的关键技术及挑战。     

基于信息物理系统的面向方面中间件特征模型

信息物理系统（Cyber-physical Systems,CPS）是集计算、通信和控制能力于一体的多维复杂的分布式系统,这就要求系统必须通过专门的定制。实时中间件可以有效地解决分布式系统的异构性和互操作性等问题。信息物理系统中间件存在着分布性、容错性、性能分析、实时性、日志记录等非功能的横切关注点,基于面向方面的中间件构建技术,能够把这些横切关注从中间件中分离出来,形成独立于中间件的核心功能的方面。文中提出一个面向方面的中间件,能够处理分布式信息物理系统的动态问题,在文中,将重点放在特征模型定义,并且概述了其映射到一个动态的面向方面的中间件平台。     

Metamodeling Methodology for Modeling Cyber-Physical Systems

Existing metamodeling approaches cannot effectively capture the properties of heterogeneous and multidimensional cyber-physical domains. To contribute to this area, a new metamodeling methodology for the development of metamodels with different mathematical semantics is proposed in this article. The new metamodeling architecture and the method for the development of metamodels as integrated formal systems are discussed. To prove the concept, a geometrical meta-metamodel, which allows linking physical properties of multidimensional domains with their spatial structures, is proposed.     

信息物理系统资源能力建模

新词自动检测是中文信息处理的重要基础,但中文字符极强的构词能力给新词检测带来了巨大困难。提出一种新词检测的形式化描述模型,用以建立特征和新词检测结果之间的统计联系。在此基础上提出应用统计学习模型作为框架来整合不同类型的可用特征,以充分发挥特征之间的组合作用,进一步改善新词检测效果。实验表明,统计框架方法的性能明显地优于特征的简单叠加,能有效提高新词检测效果,开放实验和封闭实验的F值分别为49.72%和69.83%,达到了目前的较好水平。