基于SysML & AADL的IMA刹车控制系统实时性需求验证

针对设计阶段难以对刹车控制系统进行实时性分析验证的问题,提出基于SysML & AADL的实时性需求验证方法。首先论述综合模块化航电系统中刹车控制系统的组成和实时性定义,基于SysML建模语言建立系统模型,并添加MARTE描述的组件时间延迟;然后建立SysML/MARTE与AADL的模型元素映射关系,根据该关系,将SysML模型转化为符合AADL语义的模型。最后利用AADL分析工具得到实时性验证结果,验证了所提出实时性验证方法的有效性。     

基于共享内存的智能无人车进程间消息异步传输机制

智能无人车软件系统通常由多个功能模块组成,在模块间高效、可靠地传输传感器数据以及决策和控制信息等是智能无人车系统运行的重要保障.目前,国内外大多数智能无人车软件系统所使用的消息传输机制均基于套接字（Socket）,其容易部署在分布式的控制器环境中,且能满足在较小数据量下的消息快速传输.但是,随着智能无人车集成控制器性能的提升以及环境感知手段的发展,对功能模块间传输的数据量以及带宽提出了更高的要求.现有基于套接字的消息传输机制因其受网络协议的限制,需要分块传输大数据包,不仅增加了收发双方的开销,而且还增加了消息传输延迟.本文提出了一种基于共享内存（Shared Memory）的智能无人车进程间消息异步传输机制,模块间通过共享内存空间进行数据交互.共享内存空间由超级块和数据块构成,通过环形队列管理数据块收发,同时采用原子操作,提高整体性能,实现图像等大数据包的有效传输.本设计应用于智能无人车模块间通信,可以明显降低数据传输时延,提高系统吞吐量.实验证明：本方法针对典型大数据包如（3MB）的平均传输时延为2.5ms,低于LCM的12ms以及ROS中Sharedmem_transport的3.9ms.同时,本系统的最大吞吐量达到1.1GB/s,高于LCM的180MB/s以及Sharedmem_transport的600MB/s.     

基于Android的桥梁挠度监测及预测系统

为了解决桥梁管理部门对桥梁实时安全程度的监测及预期安全程度预测的问题,基于TMS320C6748激光光斑中心定位的实现,设计一种基于Android的桥梁挠度监测及预测系统.监测系统采用模块化的设计思想,由Socket服务器模块、Web服务器模块和Android模块组成.结合来自Socket服务器模块接收的实时桥梁挠度数据,建立数据库连接及操作,运用移动终端与Web服务器相结合的信息化环境,实现基于百度地图API的桥梁信息标注、搜素、挠度信息显示的功能.预测系统通过对比分析综合评分法和优化的马尔可夫链,对桥梁短期状态变化进行预测.经过多次对模拟桥梁的模拟运行检测,算法预测结果和实际情况相符合,且整套软件运行时间控制在4至6 s,实现了对实时性的要求.结果表明,该系统具有很强的实用性、实时性和准确性.为桥梁管理者监管桥梁,及时制定桥梁具体养护计划提供了便捷准确的途径.     

基于UML MARTE处理AADL的端到端流延迟

AADL和MARTE都支持对实时嵌入式系统形式化建模的分析。利用MARTE的时间模型设备,研究MARTE是如何对实时嵌入式系统的建模和分析的,能够比较准确的通过事件或者数据端口的端到端流延迟分析,表达AADL周期性或非周期性任务。     

数据监测模块的实时性分析与设计

在分析实时数据监测模块实时性需求的基础上,提出一个通用实时数据监测模块系统结构,并阐述该模块的软件实现.该系统采用MODBUS_RTU通信协议,采集各个监测模块的实时数据,并在LCD上以图形方式显示系统运行的情况.     

模型驱动的安全关键系统重配置信息验证方法

近年来,在以综合模块化航电系统（integrated modular avionics,IMA）为代表的一类安全关键应用中,确保系统重配置信息的正确性成为保证系统安全可靠运行的一个重要问题。提出了一种模型驱动架构下符合ARINC653规范的IMA系统配置信息的建模转换与验证方法。针对多个实时应用在IMA平台上以时间/空间多分区形式运行的系统特征,建立了从系统配置信息的核心元素（包括模块、分区、内存、进程、通信等）到MARTE模型元素的语义映射规则,设计了基于模型驱动架构的系统配置信息模型转换的方法,并给出了一种对模型转换构造得到的系统配置信息MARTE模型进行形式化验证的框架。最后,通过一个实例分析说明了此方法对验证重配置后系统配置信息的有效性。     

基于优先级的IEEE 802.15.4 CSMA/CA建模与分析

针对基于IEEE 802.15.4协议CSMA/CA机制的实时监测系统,为了分析CSMA/CA参数设置对网络性能的影响.建立了一个引入优先级信号处理的马尔可夫链数学模型.分析和比较了分别设置优先级信号和普通信号的协议参数.对优先级信号实时性和整体网络性能的影响.结果表明,综合考虑网络规模和网络中信号产生情况,合理地分别设置两种信号的CSMA/CA协议参数,可以提高优先级信号的实时性,而对普通信号的影响较小.     

MULTIBUS总线双通道以太网通信计算机

本文介绍一种运行于MULTIBUS总线上的加固智能以太网通讯控制模块，该模块在iRMX实时操作系统上可实现网络实时传输，其实时性及环境性能，均适用于军事领域。     

基于HMM的嵌入式语音交互在AmI中的应用

环绕智能的一个重要目的是实现人与环境的交互更加自然。该文通过语音识别技术体现环绕智能环境中的自然交互的理念,系统采用隐马尔可夫模型实现语音识别,同时为了保证嵌入式环境下交互的实时性,采用IP核来设计与实现算法,并进行仿真验证。实验数据表明系统具有较好的性能,对语音识别在环绕智能环境中的应用研究有一定的理论和实践意义。     

复杂网络特性对大规模多智能体协同控制的影响

随着分布式多智能体系统应用领域和系统规模的不断扩大,网络特性已成为影响系统性能的一个重要因素.通过研究和分析复杂网络特性对大规模分布式多智能体系统协同控制的影响,对多智能体系统性能的影响做出系统性分析,同时为提出大规模多智能体组织结构的优化算法提供依据.主要针对随机网络、小世界网络、网格网络和无尺度网络这4种典型复杂网络特性,从理论和仿真两方面进行分析.在理论方面,通过基于马尔可夫链的信息传输过程在不同网络结构下的建模,对比分析了信息无偏随机游走模型和智能决策模型下的传输效率.在仿真建模中,主要从智能体间信息传输效率、不同应用领域中集成协同控制效率、对网络故障恢复的影响这3个典型的多智能体系统协同控制应用对比分析复杂网络特性对系统性能的影响.研究结果表明,复杂网络特性如小世界和无尺度特性可以在相同的控制策略下形成明显的性能差异,如果设计合理的控制算法,复杂网络结构将有助于多智能体系统性能的提升.