H_(∞) control for a networked Markovian jump system subject to data packet loss based on the observer

This study researches the H_(∞) control issue for a networked Markovian jump system with data packet loss occurring not only in the channel from sensor to controller but also in the channel from controller to actuator via an observer.The mathematical model for the closed‐loop networked Markovian jump system with data packet loss is established.The necessary and sufficient conditions for the closed‐loop system to be stochastically stable are derived.The design approach of the controller and the minimal performance index of the external disturbance suppression are also given in the case that the transition possi-bilities of the system modes and the data packet loss are both partially unavailable.Finally,two numerical examples are used to illustrate the effectiveness of the proposed method.

基于相关波形不变性的数据丢包检测方法

针对数据采集处理系统中数据丢包检测问题,依据连续余弦信号自相关波形不变特性,提出一种基于相关波形不变性的数据丢包检测方法。该方法利用窄带数据自相关波形稳定性,通过对数据传输单元输出数据进行自相关处理求取数据相关波形,通过自相关波形差异化处理对该数据是否丢包实现检测。当数据传输单元输出数据存在丢包时,该数据由单码元调相变为多码元调相,致使数据带宽发生变化,进而引起相关波形发生变化,基于此,可对数据传输单元是否存在数据丢包实现检测和判决。理论分析和实验验证结果均证明了所述方法可行性和有效性。

计及信息不确定性的多端交直流混合配电网分布式二级协同控制

分布式一致性控制(distributed consensus control,DCC)因其灵活协同能力成为交直流混合配电网二次控制的新途径.然而,传统DCC并未考虑实际通信环境中存在的随机时变时延和数据丢包问题,这致使其在非理想通信环境下难以稳定跟踪一致性期望目标.为此,本文提出一种计及信息不确定性的分布式二级协同控制策略.利用变量累加补偿机制,对时变时延和数据丢包进行统一等效.进而基于附加一致性算法(surplus consensus algorithm,SCA)构建具有零稳态误差特性的估计器,并对其收敛性进行推导证明.在此基础上,设计稳态收敛性能不受通信约束干扰的SCA-DCC控制器,实现非理想通信环境下的精准平均电压偏差调节和有功功率成比例分配.随后,以时延容忍度为指标优化SCA-DCC控制器参数,满足系统在不同通信条件下的稳定需求,进一步增强控制器的通信鲁棒性.仿真结果表明,在不同功率扰动和故障工况下,与现有控制策略相比,所提控制策略能够克服时变时延和数据丢包产生的负面影响,在维持较优动态响应性能的同时使稳态电压偏差降低73.08%~85.25%,具有控制精度高和抗扰动能力强的特点.

基于网络控制系统对医院网络安全的分析及优化

近年来,随着医院信息化的迅猛发展,尽管为医院工作带来了便利,但同时带来了网络安全隐.患。网络控制系统(Network Control Systems,NCS)具有成本低、便于创建和维护.灵活性强、便于系统故障诊断等优势,成为一种备受关注的网絡安全隐患消除方案。在利用网絡控制系统維持网絡稳定的过程中,面临时滞、数据丢包、数据包时序错乱等问题,这些实际应用中不可避免的情况使得网絡控制系统的分析和设计变得异常复杂。文章主要研究了网络控制系统的模型建立、稳定性分析以及控制器设计等问题,同时通过进行仿真实验,验证了所得到的理论结果的可行性和有效性。

基于LoRa通信的大规模用电信息采集与传输系统设计

为了解决当前用电信息采集与传输系统存在的通信距离近、数据包传输间隔长、数据丢包率高和系统可靠性差等问题,设计一种基于LoRa通信的大规模用电信息采集与传输系统。系统包含数据通信传输模块、数据采集模块、电源模块等关键硬件。以模块化理论为基础,通过LoRa通信技术设计数据传输与采集系统的软件程序,保证传输的质量和效率。实验结果表明:设计的系统通信距离远、数据包传输间隔短、数据丢包率低,系统的可靠性高。

复杂网络中链上数据安全访问控制仿真

数据安全是保证用户访问安全的基础,为了提升控制性能与数据安全性,提出复杂网络环境下链上数据安全访问控制方法。基于复杂网络环境的分析结果提取链路数据特征分量,使用分布式融合方法建立网络链上数据存储的决策树结构模型。以提取的链路数据特征分量为基础,计算网络链上访问数据发送速率、传输往返时间以及丢包率等控制参数,通过丢包率平滑器处理链上数据,结合链上数据平滑处理结果,修正网络访问数据包速率变化参数,完成数据安全访问控制。实验结果表明,使用上述控制方法开展链上数据安全访问控制时,控制性能和安全性能均得到了明显提升。

基于STM32的空地数据链时延测试技术

针对无人机集群编队协同飞行时,机载设备通过自组网数据链传输测试数据时引起的时延问题,为测试数据标记精确的时间信息,对于分析测试数据的时效性具有重要意义。同时,通过捕获和分析数据包,能够得到数据链的传输时延、流量和丢包率等性能指标。提出了一种空地数据链时延测试系统设计方案,主要由发送装置、接收装置和网络信息监测系统3部分构成。该测试系统能够测量无人机集群的航迹信息,并分析数据链的传输时延、流量和丢包率等指标。

基于FGCM的通信网络运行态势感知模型研究

为有效降低不同通信网络链路中的运行带宽与数据丢包率,保障网络体系的安全运行态势,文中提出一种基于FGCM的通信网络运行态势感知模型。依据Flink通信协议连接需求定义因子集表达式;再联合权重向量,根据FGCM算法评价原则对通信网络运行数据进行评价,提取通信网络的态势特征;最后,根据网络运行指数的取值范围,估算主机元件对通信数据参量的感知能力,实现通信网络运行态势感知模型。实验结果表明,所提方法可以有效降低网络运行带宽和数据丢包率,保障网络体系的安全运行态势。

基于I/R/D协议的光命名数据网络性能分析

光命名数据网络(ONDN)是近年来提出的一种架构于光传输网上的命名数据网络(NDN)架构方案,是NDN面向未来高速宽带互联网发展的重要举措.基于I/R/D协议的ONDN数据交互思想未从实验量化分析角度给出性能结果,针对此问题,给出了基于光电转换(O/E)的I/R/D协议包转发过程.以I/R/D协议为基础,充分考虑基于光波分复用(WDM)技术的光传输技术,对波长数量、偏置时间、Interest包请求速率及Data包大小等因素入手,综合分析了在可能发生信道竞争而冲突的情况下ONDN的性能,为ONDN的未来具体架构提供一定参考.

中国天眼的超低丢包率天文数据流传输优化

当前UDP已经成为以中国天眼为代表的射电天文领域进行数据分发所采用的事实标准,在流量控制、拥塞控制、丢包重传等传统手段无法应用的情况下,为解决单处理器应用现有射电大数据流接入方法损耗过高的问题,形式化地论证丢包重传机制无法应用于射电天文场景,提出一套面向以FAST为代表的射电天文场景的定制化通信优化方法,包括基于缓存行对齐的巨型帧设计、CPU亲和性绑定、网卡直访缓存、三级缓存适配的内核缓冲区调整和旁路内核等手段。在25 Gbps的实际终端网络实验和8 Gbps模拟中,该套方法分别将网络传输丢包率从60%和e-4降为e-4和e-8,性能显著提高,验证了优化策略的有效性。

基于XML的分布式异构数据同步系统设计

为解决分布式数据传输丢包率过高的问题,建立更加稳定的异构信息同步共享环境,设计基于XML的分布式异构数据同步系统。借助数据转化模块,制定必要的XML生成与解析语句,利用异构模式提取模块,将分布式信息转存至数据库主机中,完成同步系统硬件执行环境的搭建。在此基础上,定义异构数据的分布型格式,根据已知的异构参数设定标准,建立同步性查询规则,完成系统软件执行环境的搭建,结合相关硬件设备结构,实现基于XML的分布式异构数据同步系统设计与应用。实验结果显示,与FPGA多通道型系统相比,基于XML语言的处理系统在面对传输分布式数据时,明显具备更低的丢包率水平,符合维护稳定性异构信息同步共享环境的实际应用需求。

数据网间歇性通信丢包问题的研究

数据网是用于数据传输工作的通信网络,能够借助硬件和软件系统完成数据传输工作,实现终端间的数据交换。在数据网持续发展过程中,相关人员愈发重视数据传输的稳定性和安全性。解决间歇性的通信丢包问题成为解决数据传输不稳定情况的关键。因此,对数据网间歇性通信丢包问题进行研究,具体阐述数据网间歇性通信丢包问题的成因、影响以及解决方式。

基于FPGA的电子设备运行数据智能采集系统

由于传统系统在实际应用中数据采集速率较低,且丢包率较高,无法取得预期的数据采集效果,提出了基于可编程阵列逻辑(Field Programmable Gate Array,FPGA)的电子设备运行数据智能采集系统。采用客户机和服务器(Client/Server,C/S)结构构建系统架构,将系统划分为应用层、逻辑层、数据层3个部分。系统硬件方面对数据采集器与FPGA进行选型与设计,利用FPGA控制数据采集器实时采集电子设备运行数据;系统软件方面设计了数据传统功能模块与数据智能采集功能模块,实现系统设计。实验证明,设计系统的数据采集速率比值在9.5以上,丢包率在0.5%以下,在电子设备运行数据智能采集方面具有良好的应用前景。

超远程5G机器人辅助腹腔镜下精索静脉高位结扎术2例报道及文献复习

目的:目前文献报道的临床5G远程腔镜手术距离较短,最长网络传输距离仅有229 km,对于距离超1000 km,尤其是超5000 km的超远程5G机器人手术仍缺乏临床应用实例。因此,我们尝试进行此项技术的临床应用研究。方法:回顾分析2例采用国产“图迈”手术机器人系统完成的5G超远程机器人辅助腹腔镜下精索静脉高位结扎术。机器人患者手术平台位于新疆克州人民医院手术室,医生操控台位于南京医科大学第一附属医院互联网诊疗中心(直线距离约3800 km,网络连接距离约5800 km)。通过公共5G无线网络实现二者的连接,采用Ping命令反馈值实时监测环路中两端设备网络连接的延迟大小、网络波动以及丢包率情况。结果:手术总时长分别为45 min和40 min,出血量均<5 ml。两位患者术后第1天恢复流质饮食并自由下床活动,第2天拔除腹腔引流管,第3天出院。术中平均双向网络延迟130 ms,平均连续丢包率1.4%。术中未发生网络中断等网络不良事件。结论:通过公共5G无线网络和国产“图迈”手术机器人系统,可以安全有效的开展临床超远程机器人辅助腹腔镜手术。

网络控制系统的最新研究综述

随着传感、信号处理和通信技术的快速发展,关于网络控制系统(Networked control systems,NCSs)的研究引起了极大的关注.本文拟回顾关于网络控制系统的最新研究进展.为揭示反馈通信网络对控制系统的影响,主要讨论了为满足不同控制目的所需的各种网络条件,例如:在时变信道的环境下,保证线性系统可镇定性所需的最低编码率;在间断观测的环境下,保证卡尔曼滤波器稳定性的临界丢包条件;在时不变连接图的环境下,达到线性多自主体系统趋同性所需的网络拓扑结构;在通信资源有限的情况下,基于事件驱动的采样与控制方法等.

数据丢包环境下的多传感器协同跟踪策略研究

针对实际作战中的复杂电磁环境,研究了数据丢包环境下的多传感器协同跟踪问题。首先分析了数据丢包的几种不同情况,分别建立了数据丢包模型,并针对不同的丢包模型提出了相应的补偿策略;然后建立了数据丢包环境下目标观测模型,推导了数据丢包环境下序贯扩展卡尔曼滤波算法;最后基于信息熵理论建立了数据丢包环境下的多传感器多目标跟踪优化模型,给出了离散粒子群求解算法。仿真结果表明,所提的丢包补偿策略具有良好的补偿效果,可以有效抑制数据丢包造成的滤波数据发散,保证目标跟踪精度。

有数据包丢失的网络控制系统H_∞状态反馈控制

研究了有数据包丢失的网络控制系统H∞状态反馈控制问题。考虑网络控制系统中存在数据包丢失的情况,丢包过程建模为有限状态的马尔可夫过程。在此模型的基础上,利用马尔可夫跳变线性系统的理论和线性矩阵不等式方法,给出了保持系统均方稳定且满足H∞性能的控制器存在的充分条件,并给出了相应的控制器设计方法。最后数例仿真结果表明了控制器设计方法的有效性。

分层网络控制系统的分布式H_∞控制

针对在现代工业、航空航天等领域具有广泛应用的分层网络控制系统无法采用集中控制方式的问题,研究了分层网络控制系统的分布式H_∞控制。首先,考虑网络诱导时延、数据包丢失和全局信息不可全部获取的情形,提出了分层网络控制系统的分布式控制策略,并将网络控制系统建模为具有分布式时变时延的离散切换系统。其次,基于LyapunovKrasovskii函数法,给出了系统稳定且满足给定H_∞性能要求的充分条件,该条件依赖于时延上界信息并具有较弱的保守性。利用锥补线性化方法,将控制器设计转化为具有线性矩阵不等式形式的优化问题,给出了控制器设计的迭代算法。最后,利用仿真算例,验证了所提方法的有效性。

有时延和丢包的网络控制系统的补偿策略

由于网络控制系统中网络诱导时延和数据包丢失等问题的存在,使得网络控制系统控制性能下降甚至导致系统地不稳定。同时在实际应用中,一些系统的状态是不可测量的。针对上述问题,设计了状态观测器,利用测量输出进行了状态重构,并利用状态观测器对丢包进行了补偿。最后应用指数稳定定理分析了整个系统的闭环稳定性,给出了状态控制率的求解方法,并对一直流电机进行了仿真,仿真实验结果表明,该方法能有效地补偿网络控制系统的性能,保证了在时延和有数据包丢失的情况下网络控制系统的稳定性。

基于780MHz频段的温室无线传感器网络的设计及试验

针对以往农用无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）能耗与成本较高、传输性能不理想等问题，该文选用无线射频芯片AT86RF212、单片机C8051F920等，设计了一种工作在780 MHz中国专用频段且与IEEE802.15.4c 标准兼容的无线传感器网络。该文简述了无线传感器网络节点结构，重点介绍了780 MHz 无线传感器网络的硬件设计，并选择北方典型的日光温室作为试验研究环境，通过改变无线收发距离，对780、433和2400 MHz频段的无线传感器网络节点的接收信号强度值（RSSI，received signal strength index）和平均丢包率（PLR， packet loss rate）进行了测试与分析。试验结果表明，3种不同频段的无线收发模块的接收信号强度值RSSI都随着收发距离的增大而减小。在温室内测试，收发距离小于20 m时，3种无线模块的RSSI值相近；收发距离为40～90 m时，7803 MHz模块比433 MHz模块的RSSI值略大，2.4 GHz的RSSI值最小。在温室内收发距离小于90 m的范围内，780 MHz模块和433 MHz模块的丢包率均为0，2.4 GHz模块的最高丢包率不超过5%。在温室间测试，收发距离为50～90 m时，780 MHz模块和433 MHz模块的RSSI值相近；收发距离大于90 m时，780 MHz模块比433 MHz模块的RSSI值大；2.4 GHz模块在温室间收发距离为50～140 m时的RSSI值均小于433、780 MHz。2.4 GHz模块在收发距离大于70 m时出现丢包现象，收发距离大于135 m时丢包率达到100%；温室间收发距离为140 m时，433 MHz模块的最大丢包率为11%，780 MHz的最大丢包率不超过6%。因此，在温室环境监测的应用中，780 MHz频段的无线传感器网络的传输性能表现最佳，且与433 MHz都明显优于2.4 GHz。