远程实验操作平台设计与实现

以迈克尔逊干涉仪为研究对象,设计了一个由自动测量模块、操作模块、监视模块、交互模块和控制模块构成的远程实验操作平台。自动测量模块采用OV7725摄像头摄像分析干涉条纹的方法实现条纹的自动计数;操作模块通过步进电机和细分驱动器实现微调手轮的远程操作;监视模块通过网络摄像头实现条纹"冒出"或者"缩进"现象的远程监视;交互模块通过W5200以太网芯片、LCD触摸屏和QT界面实现远程实验操作人员和实验现场指导人员的远程交互;控制模块采用K60高速处理器实现其他4个模块的控制。实验结果表明:利用该平台可顺利地远程完成迈克尔逊干涉仪实验的全部环节,并且干涉条纹监视效果清晰,测得的He-Ne激光波长结果误差最大不超过1.3/‰。

基于随机森林的高性能互连网络阻塞故障检测

高性能互连网络是高性能计算机系统中各节点高速协同并行计算的关键。在高性能互连网络的运维过程中,由链路质量恶化引发的网络端口阻塞故障定位困难,一旦发生网络端口阻塞,轻则会导致网络中的丢包率和端对端延迟升高,重则会造成整个网络的瘫痪,严重影响整个系统的可靠性。随着人工智能时代的到来,智能运维已经在网络运维中发挥了重要作用,但是基于高性能互连网络的智能运维研究相对较少。文中基于运维人员在自研高速互连网络运维中积累的大量数据和丰富经验,提出使用有监督的随机森林方法进行网络阻塞检测,实验结果表明,该方法在保持平均95%的召回率的前提下,平均准确率为93.7%,能够有效地解决网络阻塞的检测问题。

高维胖树系统中确定性路由容错策略实现

由于采用高维胖树拓扑结构的高性能计算机系统中叶交换机故障将严重影响系统使用,为了提高系统的可用性和可维性,基于误路由的思想提出了一套适用于高维胖树拓扑的确定性路由容错策略。其基本思路是通过误路由绕过发生故障的叶交换机,跳转至同维中其他叶交换机后,再通过正常路由到达目的节点。该容错策略可在不影响系统使用的情况下,实现故障叶交换机的屏蔽,并在实际的高维胖树系统中进行了容错实验。实验结果表明,该容错策略取得了可快速屏蔽故障叶交换机的预期效果,可以有效地提高系统维护的效率。

高性能互连网络中端口阻塞故障预测方法

随着系统规模、芯片功耗和链路速率的提升,高性能互连网络的整体故障率也不断上升,传统运维方式将难以为继,给高性能计算系统整体可靠性和可用性带来了巨大挑战。针对网络端口阻塞这类严重网络故障,提出无监督算法的预测模型。该模型从历史信息中挖掘征兆性规律并形成新的特征向量,应用K-means聚类算法对特征向量进行学习归类。在预测时,结合端口当前状态,利用二次指数平滑算法对未来状态进行预测,将得到的新特征向量使用K-means算法预判是否会发生阻塞故障。利用拓扑结构信息,分别对叶交换机和根交换机构建预测子模型,进而提升预测的精确率。结果表明,该预测模型能保持在召回率为88.2%的前提下,达到65.2%的准确率,可为运维人员提供有效的辅助。

基于小波包+FFT的FMCW雷达测距算法研究

针对在货运火车对接过程中对距离测量的精确性和实时性的要求,提出小波包＋FFT的FMCW雷达测距算法,实现了火车对接系统的高精度实时测距。首先在Matlab上进行仿真实验,对应距离段选取合适的小波包函数和节点,利用运算能力强大的DSP芯片实现小波包的分解与重构,然后使用4 096点的FFT算出目标对应的距离信息。在火车对接雷达测距系统的实验平台上进行多次重复实验,实验结果表明,在0.5~10 m范围内,测距精度达到0.2 m,在10~50 m范围内,测距精度达到0.3 m。

迈克尔逊干涉条纹自动测量方法

针对传统干涉条纹自动测量方法稳定性差、误差大的缺点,提出了一种摄像法测量迈克尔逊干涉条纹的方法。该方法以摄像头采集图像,选取高速处理器进行图像处理,根据干涉条纹中心区域暗条纹的面积大小呈周期性变化的规律,通过对干涉条纹图像数据分量提取、阈值比较、区域选择、比例计算、方向判断和过程判断等分步分析,识别条纹并计数。实验结果表明,该方法在He-Ne激光波长测量实验中对条纹移动方向识别准确,且通过连续变化100个干涉条纹所测得的波长误差最大为1/‰。

基于SOPC的光纤法布里-珀罗滤波器的控制电路研究

在光纤布拉格光栅传感系统中,法布里-珀罗(F-P)滤波器是实现波长解调的关键器件。针对模拟控制电路产生锯齿波进行滤波器驱动的速度和频率分辨率不够高的缺点,利用Altera公司的可编程片上系统(SOPC)技术,设计了一个基于FPGA和高速数模转换芯片DAC904的控制电路,并通过后级调理电路处理得到了一个频率为100 Hz、幅值为0~18V的锯齿波电压信号完成对F-P滤波器的驱动控制。仿真结果表明:利用数字化技术产生锯齿波来控制滤波器的设计方法,可以简化电路设计,提高输出信号的频率分辨率,提高系统运行速度。