一种高安全、容错控制计算机的设计与实现

在许多工业领域中 ,其控制系统必须是高可靠、高可用和高安全的。根据IEC 6 15 0 8标准 ,1oo2D(oneoutoftwowithdiagnostics)结构满足这些要求。实现 1oo2D结构时 ,每个通道采用双CPU结构 ,通道间同步采用软硬件结合方式 ,硬件数据比较器具备强故障安全特性 ,通道间通信采用高速并行方式 ,自诊断包括内嵌诊断设备、自诊断程序和看门狗。研制了实验原型机 ,进行的功能测试和错误注入测试表明 :其控制功能正常 。

一种安全相关输入输出数据总线的实现

提出了一种在SPI总线上利用循环冗余校验码(CRC)、安全码和停等式自动反馈重传(ARQ)实现安全相关闭环传输的方法,给出了硬件电路设计方法和仿真结果.

一种分布式三模冗余控制系统的实现

论述一种分布式三模冗余控制系统的实现 ,包括系统CPU的选择、系统通信网络的实现、系统的同步策略以及三模冗余输出表决器的设计等 .实际表明这种系统设计方案能保证系统具有很高的可靠性、可用性和较快的开发速度 .

基于通信的列车控制系统移动数据通信关键问题的探讨

首先分析了基于通信的列车控制(Communication Based Train Control,CBTC)系统移动数据通信的现状、特点、要求;然后分析了无线数据平台使用的技术:直接序列扩频、全双工、时分复用多址、码分复用多址、差错控制、移动性管理、数据通信协议;最后分析了CBTC信息内容和数据安全传输方法。

基于DSPN的高速磁浮车地通信系统可靠性及时延

为满足磁浮运行控制系统对于列车高速运行条件下通信实时、大容量的需求,基于确定与随机Petri网(deterministic and stochastic Petri nets,DSPN),根据38 GHz毫米波的影响因素,建立了其通信故障模型;按照信息帧的发送、冗余结构处理、双通道传输以及选择表决的整个传输过程,建立了车地下行链路数据传输模型.对磁浮车地通信系统的可靠性及系统延时进行了形式化分析,结果说明,磁浮38 GHz毫米波无线通信网络无故障概率达99.452%,故障平均修复时间达373.80 ms,满足高速磁浮车地通信的需求.

四模冗余结构在铁路信号控制系统中的应用

四模冗余结构满足铁路运输日益繁忙和列车速度不断提高对铁路信号控制系统更高的安全要求.分析了三种四模冗余系统的结构特点,每个通道中采用冗余双处理器模块的结构具有更好的系统实时性能和安全性能.

铁路无线列调中数话兼容的实现

介绍了一种数话兼容无线列调系统方案.该方案使用了AMBE+TM话音压缩算法、数字复接分接和GMSK调制解调技术.讨论了移动信道下的数据传输速率和帧格式,证明了方案的可行性,给出了系统的具体实现方法.

基于交换式以太网安全通信协议的模型和仿真研究

在基于通信的列车控制系统中,区域控制中心ZC(Zone Controller)子系统负责向列车发布移动授权,对于保障列车安全高效运营具有重要作用。为提高ZC的可靠性,设计中通常会使用冗余结构,其内部的安全通信协议就成为系统成败的关键。本文介绍构建于UDP协议之上的ZC内部安全通信协议的设计与实现,利用OP-NET网络仿真工具对该协议进行建模,并模拟VxWorks实时操作系统的多任务调度环境,构建基于交换式以太网的通信性能仿真研究平台。根据ZC的实际运行情况,对通信过程进行仿真,分析了发送窗口对报文最大时延的影响。仿真结果表明,适当的发送窗口数量可以兼顾通信效率和时间精度。

LTE-R与GSM-R的越区切换成功率比较

根据GSM-R和LTE-R的越区切换过程,考虑信道占用、信道质量、参数设置、单点故障和多普勒频移5个主要因素对越区切换的影响,利用随机Petri网分别建立GSM-R和LTE-R的越区切换模型,比较研究不同列车运行速度时二者的越区切换成功率,以及频谱、列车运行速度对LTE-R越区切换成功率的影响。结果表明:越区切换成功率均随列车运行速度的增加而降低,但LTE-R的越区切换成功率高于GSM-R,且受列车运行速度增加的影响较小;LTE-R采用低频段800MHz的越区切换成功率高于高频段2.6GHz时。对于高频段的2.6GHz,列车运行速度低于350km·h-1时,能够满足CTCS-3对数据传输安全性和可靠性的要求。

2取2乘2安全计算机平台的设计与实现

介绍一种应用于轨道交通等安全苛求系统的2取2乘2安全计算机平台,该平台基于COTS硬件和软件进行开发,采用分层结构设计的理念,对平台的同步原理、工作模式、故障诊断方式以及故障导向安全机制作深入探讨,对平台各组成部分的特点进行详细描述。考虑到生产、维护、测试的需要,对该安全计算机平台的测试台也进行了介绍。

安全计算机通信管理机制的形式化验证与实现

为提高下一代列车运行控制(简称列控)系统安全计算机的系统兼容性,首先对其结构进行简要分析,并对管理机制进行设计,建立了管理单元状态转移模型,同时以形式化验证工具对模型的正确性进行了验证。在此基础上对基于微控制单元(MCU,micro controller unit)的管理单元进行了软硬件的设计实现与测试。验证和测试结果表明,所设计的管理机制符合设计规范的要求,管理单元能够实现预期的状态转移功能。

嵌入式实时操作系统选用的初步分析

介绍了嵌入式控制系统以及其软件的开发平台———嵌入式实时操作系统 ,指出使用嵌入式实时操作系统作为开发平台可开发快速、复杂、可靠性要求较高的控制系统是目前控制领域的发展趋势 .

一种内河船舶信息自动报告系统的设计与实现

针对目前内河航运中普遍使用VHF语音通信进行船舶信息交流的缺点,设计了一种基于自组织无线数据通信、GPS定位、嵌入式软硬件设计和电子江图等关键技术实现的内河船舶信息自动报告系统,研制的实验室样机实现了自动感知临近船舶并对距离过近的危险船舶报警、船舶向岸基设备自动发送相关航运信息等功能。该系统具有运营低成本、自动准确报告船舶信息的特点,能够提高内河航运安全技术水平。

2乘2取2安全计算机关键算法的设计与实现

该文提出了2乘2取2结构安全计算机2取2双机任务同步、2取2双机数据比较以及通道之间无扰切换等关键算法的一种可行方案。通过实验室测试和实验现场试验,证明该文所述设计方案的正确性、可行性和有效性。

基于COTS的安全计算机系统

根据国际标准提出了一种基于现货供应商品的二取二安全计算机方案。讨论了系统同步,安全通信协议、数据故障/安全比较等关键技术,提出一种新的系统同步方法,减少了瞬时故障的影响,提高了系统的可用性。样机的试验结果证明其结构设计合理,并具有良好的故障-安全性。

高速磁浮车载运行控制系统综述

分析了国外高速磁浮车载运行控制系统的技术特点;通过总结近20年来国内对高速磁浮车载运行控制系统的研究,概括了我国高速磁浮车载运行控制系统的探索历程和研究现状;指出了当前阶段我国要建设时速600km条件下高速磁浮列车,在车载运行控制系统方面需要解决的关键技术问题,并对接下来的研究工作做了规划和展望.

北京市市区及近郊区多径时延特性的研究

北京市市区及近郊区多径时延特性的研究蒋忠涌，马连川，张林昌（北方交通大学北京）由于移动通信电波传播的特殊性，经典的电波传播理论不易求得理想的计算结果，必须针对不同类型的区域进行现场传播试验，根据大量的实测得到的数据，利用数理统计的方法研究移动通信的电...

低功耗低温漂高PSR带隙基准电压源的设计

在专用医学微弱信号放大电路中，需要非常精准的电压源，为此，提出了一种新型的带隙基准电压源，采用低温补偿和高温补偿相结合的温度补偿方式，输出带隙基准电压为1．109v，在-40～125℃范围内的温度系数为0．445。0．604ppm／℃。同时采用了预稳压器来提高电路的PSR（电源抑制），使得PSR在10Hz时为-127．5dB，在100kHz时达到-63dB。文中设计的电路静态电流只有10μA，消耗的功耗在36pW左右。该带隙基准电路还有不随工艺变化的特点，工艺差别使输出电压最大产生61．5μV的变化。

故障安全串行输出电路的设计与实现

在铁路应用中,控制系统的故障安全特性是必须考虑的重要问题。为保证故障安全特性,设计一种用于铁路车载设备的故障安全串行数据输出电路,该电路采用动态安全与门、强故障安全数据比较、动态电源转换等技术。通过电路仿真与实际样机测试,证明电路设计正确,满足铁路车载设备的故障安全要求。

基于时间自动机模型的安全计算机平台的形式化验证

众多工业控制领域要求计算机控制系统具有高可靠、高可用和高安全的运行基础,2乘2取2冗余结构的安全计算机平台是提高系统安全性、可靠性的一种重要解决方式。CBTC列控系统的安全计算机平台采用2乘2取2冗余结构,它是一个实时系统,控制过程需要考虑时间因素。本文分析CBTC系统安全计算机平台系统的组成结构,提取出系统的功能约束,采用基于时间自动机理论的建模验证工具UPPAAL建立系统的自动机网络模型,进行仿真分析,验证系统的功能性、实时性、安全性要求。