航天器控制中的星载计算机技术

北京控制工程研究所星载计算机研究室为我国航天器控制研制了多种类型容错计算机,本文概要介绍了几种主要容错计算机的特点,并简述了星载控制计算机发展趋势。     

基于情景模拟的加氢站泄漏事故演变分析

加氢站作为氢能源实际应用的重要基础设施,其安全性正日益引起人们的关注。为评估加氢站泄漏事故的扩散范围及其对环境的影响,采用了情景构建和数值模拟相结合的方法,对设定条件下的泄漏事故扩散行为进行了模拟,并深入分析了加氢站泄漏事故的情景演变过程。结果表明：障碍物对氢气气云传播具有阻滞效应,并导致近地面区域形成更大尺寸的气云,因此,在设备设施周围需要采取有效的防火和防爆措施;通过对事故演变过程的分析,提出了不同阶段的具体应对建议,降低事故风险并保障人员和环境的安全。     

时钟同步方法研究综述

本文对目前比较流行的各种软硬件时钟同步算法进行了简要介绍，分析了它们的工作原理，总结出一些时钟同步算法的评价参数。列表对它们的优缺点进行了对比。     

面向安全关键内存管理系统分层验证方法

安全关键系统的失败会造成很严重的后果,确保其正确性非常重要.空间嵌入式操作系统是一个典型的安全关键系统,在其内存管理的设计上,必须保障其高效的分配与回收,同时对系统资源的占用降到最低.在传统的软件开发过程中,通常是在整个软件开发结束后再进行集中测试及验证,这样势必会造成开发进展的不确定性.因此,将形式化验证方法和软件工程领域内的“需求-设计-实现”的3层开发框架相结合,通过性质分层传递验证的方法,保证了各个层次间的一致性.首先,从需求层面的需求分析开始,引入形式化证明的思路,证明对需求层逻辑的正确性,从而可以更好地指导程序的设计.其次,在设计层面的验证可以极大地减少开发代码的错误率,证明设计算法和需要实现的函数之间调用逻辑的正确性.最后,在实现层,证明所实现代码与函数设计的一致性,并且证明代码实现的正确性.使用交互式定理证明辅助工具Coq,以某一国产空间嵌入式操作系统的内存管理模块为例,证明了其内存管理算法的正确性以及需求、设计、实现的一致性.     

基于避让阻塞的优先级天花板协议

为了提高空间飞行器计算机的CPU利用率,新一代空间飞行器操作系统使用了一种同时包含固定时间点启动任务和偶发任务的混合调度算法.其中固定时间点启动任务往往是安全攸关任务,需要在固定时间点启动,且执行期间不能被阻塞.在固定时间点启动任务和偶发任务共存的条件下,现有的实时锁协议无法保证固定时间点启动任务的阻塞时间为零,因此在经典的优先级天花板协议的基础上,提出基于避让思想的实时锁协议,通过提前预判和设置虚拟启动点的方式,确保偶发任务对共享资源的访问不会影响到固定时间点启动任务的执行.同时暂时提升部分共享资源的访问优先级,降低了任务抢占所带来的运行开销.给出上述锁协议的最坏阻塞时间,并通过可调度率实验分析其性能,实验表明,在临界区较短的情况下,本协议可将因访问共享资源而导致的可调度性损失控制在27%以内.     

应用于实时系统中存储器故障测试的一种新方法

本文针对实时存储器系统的常见故障类型给出了一种新的存储器测试方法，该方法的最大特点是不用缓冲区，从而节省了资源，增加了测试覆盖率。     

分布降级容错系统的设计和实现

一、引言自从容错概念进入计算机领域以来,许多实验和实用型的容错系统相继出现,这些容错系统大致可归纳为三类:静态冗余系统;动态冗余系统;静态和动态冗余系统的混合型。这些系统的特征都是侧重于提高系统的可靠性。随着容错领域的不断扩大,尤其是宇宙开发活动的不断发展,要求系统的处理能力在不断提高,依靠单纯的动态、静态和混合冗余系统已不能满足要求,因而产生了降级系统。降级系统在可靠性和性能上都具有潜在优势,目前已成为容错领域中一个重要的研究课题。本文根据目前对降级系统研究的状态,以一个实验型降级系统的设计和实现过     

大气压介质阻挡放电及协同催化剂脱硝研究进展

受绿色生态和可持续发展战略理念的驱动,废气排放对环境造成的危害备受关注。NO _x 作为废气的主要污染物之一,是废气污染物控制的重点与难点。基于此,本文介绍了传统后处理脱硝技术的优缺点及应用现状,回顾了介质阻挡放电（DBD）基础研究,分析了DBD脱硝性能,重点阐述了DBD协同催化剂脱硝及脱硝机理。分析指出：①DBD驱动电源与反应器结构是制约脱硝性能的关键因素;②单独DBD技术脱硝性能较差,而DBD协同催化填充床技术展现出优异的脱硝性能和较高的N₂选择性;③等离子体协同催化脱硝机理研究主要包括等离子体特征参数诊断、流体模型验证、等离子体传播机制分析以及原位表征,而在等离子体催化理论计算方面的研究较为缺乏。因此,未来DBD协同催化脱硝技术应立足如下几个方面发展：研发高功率、低能耗电源,提升废气NO _x 处理量;优化反应器结构,提升脱硝的效率与选择性;设计与构筑适宜于DBD环境的脱硝催化剂;深入全面分析DBD协同催化剂脱硝机理。     

性能非对称多核处理器上的自适应调度

现有的性能非对称多核调度算法要么不能充分利用其体系结构而吞吐量低,要么能充分利用其体系结构但扩展性差.有些算法即使考虑了扩展性,但也局限于CPU核数目,没有考虑到任务数方面的扩展性.为了解决这些问题,作者提出了一个自适应调度算法(称为AS4AMS).在任务的每一次调度中,AS4AMS首先通过分析任务运行时的平均停驻时间得出任务的计算需求,然后根据这些需求以及各CPU核的负载情况将任务分配到合适的CPU核上运行.另外,该算法任务结束前,会不断重复上述过程以适应任务需求的不断变化.实验结果表明:与现有方法相比,所提出的方法扩展性更好并且吞吐量也更大.