应急通信中基于策略的接纳控制技术的研究

为使Internet具备应急通信服务能力,需提高高优先级业务的接纳效率并保障其服务质量.介绍了基于策略的接纳控制技术,并在该技术的基础上分析了利用资源预留协议(RSVP)的策略控制信息提高高优先级业务接纳率的两种方法:基于优先级策略和基于抢占优先级策略.该方法有效地改善了传统IP网络尽力而为的服务方式,最后针对两种方法存在的问题指出下一步的研究方向.     

信息物理融合系统的动态多优先级调度

信息物理融合系统(Cyber-physical Systems,CPS)的复杂和异构性给设计者带来了不少挑战,其中任务的多样性使得传统的调度策略不能满足CPS的性能需求.提出了专门针对基于大规模传感器网络的CPS的动态多优先级调度策略.根据任务类型分配4级缓存队列:第1级是来自控制器待处理的实时任务,拥有最高的可抢占式优先级;第2级是来自控制器待转发的实时任务,拥有次高的可抢占式优先级;第3级是来自其他节点待转发的非实时任务,拥有第三高的非抢占式优先级;第4级是来自本地待发送的非实时任务,拥有最低的非抢占式优先级.设计了抢占与非抢占混合的动态调度策略来减少任务的平均等待时间,加入了等待时间阈值机制来保证第4级任务的公平性.通过理论分析和仿真实验对调度策略的性能做了评价.仿真结果显示,动态多优先级调度策略在提高系统性能和稳定性上要优于传统优先级调度.     

一种适用于多数据链网络的信息过滤转发策略

针对多数据链网络的信息转发问题,提出一种新颖的数据抽样过滤策略,基于不同信息优先级采取有区分的数据抽样率和连续转发次数,且能实现二者的自学习调整过程。仿真结果表明,提出的信息过滤转发策略能够较好地满足不同优先级信息的转发要求并能快速收敛。     

综合业务网中IEEE802.4优先级控制准公平性探讨

令牌总线介质访问协议提供了选择优先级的机制,优先级机制的功能是把网络信道首先分配给优先级较高的信息帧,而当高优先级帧足够发送时,才发送优先级较低的帧。通常信息帧优先级分为4个级别。考虑到综合业务高负载的特点,需要对IEEE802.4优先级协议进行改进。其出发点是既要尽可能保证高优先级信息的发送,又防止出现低优先级信息(特别是优先级最低信息)长时间得不到发送的局面。该文提出的策略,比较合理地解决了这一问题。其实质是在合理范围内牺牲高优先级业务的服务质量,适当换来部分提高低优先级业务的服务质量。模拟实验验证,该文改进的IEEE802.4协议是适合于综合业务数字网优先级控制的。     

注意力分配策略对界面任务绩效和视觉行为的影响机制

在工程领域,作业人员通常需要面对刺激分布不均的复杂信息界面,并执行相关的交互任务.作业人员的视觉注意力分配已被证明与任务绩效密切相关,但对于复杂界面中基于不同信息分配策略的多优先级刺激对作业人员的视觉注意力分配及任务绩效间的潜在联系仍亟待研究.对此,本文基于多优先级注意力分配策略实验对作业人员在不同负荷条件下的任务绩效和视觉行为的影响机制展开研究.实验结果表明,差异性的分配策略和信息优先级划分提升了任务绩效表现,不同分配策略和优先级划分条件下的视觉行为存在显著差异,并受脑力负荷的影响.该结论能够为人机交互界面的设计和优化提供参考,从而提高作业人员在任务中的绩效表现.     

无线传感器网络中基于信息质量的跨层QoS支持

本文中提出了一种基于数据的信息质量而提供QoS支持的跨层协议,文中先阐述了无线传感器网络与传统网络在QoS支持上的不同的需求和特点,并提出了跨层优化的概念,指出无线传感器网络采用跨层优化的可行性和必要性.本文通过划分优先级来对网络提供不同的服务质量.数据包的优先级主要反应了数据包中所含的信息质量,由网络的应用层决定,而后再根据数据优先级的不同在MAC层提供不同的服务,从而实现跨层的QoS支持.     

非饱和状态下时隙CSMA/CA机制改进与性能分析

针对无线传感器网络中有重要信息的高优先级数据包需要尽快传输,且IEEE 802.15.4协议本身不支持任何优先级机制的情况,结合优先级调度策略和差分服务机制,对具有优先级级的时隙CSMA/CA机制进行全面数学建模,包括节点马尔科夫模型和信道马尔科夫模型,据此提出了一种非饱和状态下具有优先级的IEEE 802.15.4时隙CSMA/CA机制性能的分析方法。通过比较分析,改进的机制对提高网络中高优先级数据包的传输性能具有积极作用。     

MVB非周期信息的实时能力分析

MVB的实时能力是基于TCN的列车网络控制系统实时性能的重要保证,详细分析了MVB非周期信息的通信原理和调度流程,对仲裁延迟进行了具体的定义,在研究MVB周期信息和非周期信息带宽占用的基础上,给出了MVB非周期信息的最差情况响应时间.根据非周期信息的各种轮询机制,建立不同优先级的最差情况响应时间计算公式.在此基础上,提出了非周期信息实时能力优化策略,分析表明,该策略有效提高了MVB非周期信息的实时通信能力.     

分布式入侵检测系统的动态规则集研究

如今网络数据流量不断增加,入侵的方法也越来越多,而且变得更加隐蔽,这些给网络入侵检测带来很大的挑战.本文提出一种分布式入侵检测策略,该策略基于规则的优先级,并且对优先级高的规则采取优先匹配的原则;其中规则的优先级主要由一个时间段内每一个规则被匹配的次数来决定.根据这种策略,当网络数据流量过大,NIDS分析主机负载不能承受的时候,对于优先级比较低的规则采取不匹配的策略来动态调整规则库大小,从而缓解NIDS处理压力,进而提高NIDS的性能.     

一种应用于桥载设备监控网络CSMA/CA机制算法

在机场桥载设备在线监测管理网络的现场应用测试中,针对网络突发事件中高优先级节点传输延时长,节点能耗利用率低的问题,采用基于优先级调度策略思想的网络节点能量优化机制,对网络MAC层协议中的CSMA/CA算法参数做出调整,达到数据快速传输的目的,利用NS2软件进行网络仿真,结果表明该方法提高了高优先级节点的信道访问率,均衡了网络能耗并延长了网络生命周期.     

嵌入式实时中间件QoS体系结构的分析与实现

本文在分析现有嵌入式实时中间件的基础上,给出了一种随环境动态变化而调整服务策略的分布式嵌入式实时中间件QoS体系结构,并分析了两种保证服务质量的资源管理策略。     

CPS-enabled and knowledge-aided demand response strategy for sustainable manufacturing

The utilization of advanced industrial informatics, such as industrial internet of things and cyber-physical system (CPS), provides enhanced situation awareness and resource controllability, which are essential for flexible real-time production scheduling and control (SC). Regardless of the belief that applying these advanced technologies under electricity demand response can help alleviate electricity demand–supply mismatches and eventually improve manufacturing sustainability, significant barriers have to be overcome first. Particularly, most existing real-time SC strategies remain limited to short-term scheduling and are unsuitable for finding the optimal schedule under demand response scheme, where a long-term production scheduling is often required to determine the energy consumption shift from peak to off-peak hours. Moreover, SC strategies ensuring the desired production throughput under dynamic electricity pricing and uncertainties in manufacturing environment are largely lacking. In this research, a knowledge-aided real-time demand response strategy for CPS-enabled manufacturing systems is proposed to address the above challenges. A knowledge-aided analytical model is first applied to generate a long-term production schedule to aid the real-time control under demand response. In addition, a real-time optimization model is developed to reduce electricity costs for CPS-enabled manufacturing systems under uncertainties. The effectiveness of the proposed strategy is validated through the case study on a steel powder manufacturing system. The results indicate the exceptional performance of the proposed strategy as compared to other real-time SC strategies, leading to a reduction of electricity cost up to 35.6% without sacrificing the production throughput.     

无线传感器网络MAC协议实时性研究

MAC协议决定着无线信道的使用方式,是保证网络高效通信的关键协议。通过分析无线传感器网络的特点,针对应用需求,讨论影响MAC协议设计的有关问题,研究和比较了当前典型的无线传感器网络MAC协议的主要机制及实时性,展望了无线传感器网络实时MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。     

实时数据库系统中的嵌套事务

传统的原子事务是由一个平坦数据库操作序列组成的,事 务的执行具有ACID(Atomicity, Consistency, Isolation, Durability)特性.然而,在实时 应用环境下,这些却不太适用.该文提出了一种支持实时应用的嵌套事务模型,给出了嵌套事 务的特性及正确性标准,着重对嵌套实时事务的优先级分派与并发控制协议进行了讨论.     

Scheduling on-demand broadcast with timing constraints

In a distributed system, broadcasting is an efficient way to dispense data in certain highly dynamic environments. While there are several well-known on-line broadcast scheduling strategies that minimize wait time, there has been little research that considers on-demand broadcasting with timing constraints. One application which could benefit from a strategy for on-demand broadcast with timing constraints is a real-time database system. Scheduling strategies are needed in real-time databases that identify which data item to broadcast next in order to minimize missed deadlines. The scheduling decisions required in a real-time broadcast system allow the system to be modeled as a Markov Decision Process (MDP). In this paper, we analyze the MDP model and determine that finding an optimal solution is a hard problem in PSPACE. We propose a scheduling approach, called Aggregated Critical Requests (ACR), which is based on the MDP formulation and present two algorithms based on this approach. ACR is designed for timely delivery of data to clients in order to maximize the reward by minimizing the deadlines missed. Results from trace-driven experiments indicate the ACR approach provides a flexible strategy that can outperform existing strategies under a variety of factors.     

The development of an intelligent monitoring and control system for a solvent extraction process

The requirements of an intelligent real-time system have been described by many authors. These requirements are briefly outlined and discussed in light of our own practical experiences in developing this and other applications. The application of the real-time expert system shell G2 to a solvent extraction process is presented, covering topics throughout the development cycle from conceptual design and development to implementation. Attention is paid to issues surrounding modular development within the G2 environment. Control of the solvent extraction process is effected through traditional three term controllers. However, the process poses a number of problems that are beyond the capabilities of conventional control strategies. The application serves to illustrate the potential for complementing conventional real-time control strategies with intelligent rulebased control and statistical process control techniques. The need for such a hybrid control strategy is illustrated and discussed. Finally, a brief discussion on the future of intelligent monitoring and control systems is presented.     

网络控制系统中的调度问题

网络控制系统（NCS）的控制性能受限于共享的计算资源和网络资源,如何对NCS中的周期和非周期的复杂信息流进行有效的调度成为影响系统控制性能的关键因素。从实时控制角度,分析了NCS中的时态特性和NCS的实时调度问题。同时从实时CPU调度策略、NCS网络调度方法、调度诱导问题及其补偿方法、可调度性分析和调度优化、控制与调度协同设计等方面综述了现有的NCS中的调度理论和方法,并讨论了今后进一步的研究方向。     

复杂工业过程集成建模及其实时监控与调度

采用一种新的混合标识过程／变迁网模型一变计时过程／变迁网来描述复杂工业过程。该模型通过引入过程运行标志离散标识(逻辑变量)和过程运行剩余时间连续标识(时间变量)，有效解决了多工位多工况复杂工业过程底层子过程的集成建模问题、离散事件与连续状态和过程控制与生产控制之间的耦合衔接问题，以及离散事件实时监控、连续子过程实时调度与控制等问题。给出了其实时监控、实时调度与过程控制的最佳策略求解方法。     

故障诊断专家系统中知识库组织和维护技术的研究

在开发化工过程实时故障诊断专家系统的基础上,本文讨论了知识库的组织和维护技术,对知识表示和知识库结构进行了详细介绍。在知识库维护方面,采用面向对象的方法描述领域知识,并实现知识获取和转换;对于知识校验,提出一种基于有向图的知识校验方法。以润滑油生产过程为例,讨论了系统的知识校验过程。本文讨论的技术和策略已应用于润滑油过程实时故障诊断专家系统。实际应用表明,该技术和策略保证了知识库和专家系统的稳定和高效率。     

基于UML实时系统设计方法的分析与比较

总结了目前UML在实时系统设计中应用的现状,介绍了UML实时扩展的各种技术和方法,通过对实时系统可调度性、可预测性、安全性等实时性能的描述,比较了各种常用的技术和方法的优缺点,并对现有方法的局限性提出了UML实时扩展中尚待解决的问题及新的研究方向,对UML实时系统的应用设计提出了参考建议。