基于中标麒麟的POWERLINK节点实时性解决方法

针对运行于中标麒麟操作系统上的POWERLINK标准节点难以保证实时性的问题,提出了一种通用的解决方案。该方案分别从对中标麒麟进行实时扩展和把POWERLINK协议栈编译成内核模块两个方面着手,降低了POWERLINK应用工程相关任务的服务响应时间,进而提高了POWERLINK节点的实时性能。

五轴连续纤维3D打印机及其数控系统开发

为了解决传统三轴连续纤维3D打印复杂轨迹精确成型困难的问题,设计搭建了五轴连续纤维3D打印机,该3D打印机具有5个联动轴(XYZBC)以及1个树脂螺杆挤出装置辅助轴。针对典型的3D打印控制方案存在可联动轴数少、可扩展性差、实时性差等问题,对全软件型开放式数控系统进行了研究,并将其应用于连续纤维增材制造领域。基于开源数控平台LinuxCNC及EtherCAT工业以太网设计开发了面向五轴连续纤维3D打印机的全软件型开放式数控系统。通过优化RT–Preempt实时内核、开发集成IgH–EtherCAT的HAL模块,完成五轴联动控制,并将螺杆挤出轴作为主轴以实现其转速的精准控制。经测试,用户层与内核层调度最大抖动控制在5μs以内,集成EtherCAT的数控系统最大抖动<50μs,实时性较好。最后通过标准拉伸性能试验和空间点阵结构的成型试验验证了五轴连续纤维3D打印系统方案的可行性。

基于UPPAAL的AADL模型可调度性验证

针对体系结构分析设计语言(AADL)模型的可调度性验证问题,提出了利用模型检测工具UPPAAL对其线程组件在非抢占型调度策略下的可调度性进行形式化分析和验证的方法,并实现了从AADL模型到UPPAAL中模型的模型转换工具。实验结果证明了通过UPPAAL来分析和验证AADL模型的可调度性问题的可行性。相比其他方法而言,基于形式化理论的本方法的验证结果更加精确。

最早截止期优先调度算法的改进

在基于IEEE802.16d协议的服务流调度过程中,为了保证优先级较高的任务优先得到服务,并尽量将调度过程对系统资源的消耗控制在可承受的范围内,在分析已有的非抢占式及抢占式两种方案的最早截止期优先(EDF)算法优缺点的基础上,重点考虑时间特性、重要性特性、顺序参考三方面作为调节参数,同时兼顾传输距离,对已有的EDF算法进行改进。提出了基于重要性因素抢占的半抢占式EDF算法。通过仿真实验,把改进后的EDF算法应用到IEEE802.16d协议的实时轮询业务(RTPS)服务流调度中。结果表明,改进后的EDF算法较好地平衡了抢占及非抢占式EDF算法的优缺点,具备较前两者更小且更稳定的延时。

强实时性Linux内核的研究与设计

实时应用领域的发展对多任务实时操作系统(real-time operating system,RTOS)的需求迫切,增强标准Linux系统的实时性能,使其具有强实时特性,是当前RTOS研究领域的热点。分析了影响Linux实时性能的因素,比较了目前流行的增强标准Linux实时性能的方法,从内核的体系结构、调度策略、抢占机制等方面深入研究并设计了强实时性Linux内核-KLinux。实验结果表明,所作设计改进能有效地提高Linux内核的实时性能,可以满足强实时系统的需求。

Linux操作系统调度器实时性能的研究和改进

Linux操作系统在嵌入式实时系统中得到了广泛的应用,有效地提高Linux有限的实时性能是一个重要问题,Linux内核调度器实时性能的改进又是其中的关键。该文分析了Linux操作系统调度器的工作机理,指出了影响其实时性能的原因,详细地描述了实时性改进的方案和实现,并给出了改进后的测量结果及评价。

Linux抢占式内核的研究与实现

随着Linux操作系统的成功应用,尤其是在嵌入式实时应用领域,Linux实时性能的提高成为一个很重要的因素。系统核心的可抢占性是决定系统实时性能的一个重要条件,而Linux的核心是不可抢占的,通过将Linux的内核改造为可抢占式内核,可缩短系统的响应延时,提高Linux的实时性。分析了几种实现抢占式内核的方法,介绍了一种实现Linux可抢占式内核的方法,并对其实现细节进行了详细的说明。

一个基于RM的弱硬实时调度算法

在定义弱硬实时系统周期任务模型的基础上,提出基于RM调度策略的弱硬实时调度算法PV-RM.PV-RM调度算法在对任务的未来行为进行预测的基础上,通过将任务在抢占段和让步段之间切换,动态调整任务的优先级以反映紧迫程度.在系统过载时,PV-RM调度算法按照任务的初始优先级,为重要的任务提供满足其弱硬实时约束的服务,为其他任务提供尽力而为的服务.给出了PV-RM调度算法的可调度性分析及可调度判定不等式,并通过示例分析说明了该算法的有效性.

ucos-ii在嵌入式智能视觉监控系统中的应用

在嵌入式系统中常常需要处理大量的实时数据,特别是在面向视频应用的系统中。如何使CPU高效运行的问题契待解决。常用解决方法有:用汇编语言优化代码、移植嵌入式实时操作系统等。本文首先介绍了基于BF533的视觉监控系统的硬件平台设计,然后阐述了实时操作系统ucos-ii针对此硬件平台的移植过程。经实际运行,证明该设计能良好完成对运动目标跟踪等功能并且运行效率得到有效提高。

有记忆专利竞赛中的期权博弈

通过引入非齐次泊松过程并考虑企业R&D活动中的"学习效应"或"记忆性",研究了两企业的专利竞赛问题。分别就单个企业的投资时机选择和两家企业在非合作博弈条件下所形成的有记忆专利竞赛进行了分析,结论表明:R&D活动的"记忆性"使得单个企业的投资临界值降低,且无论是连续区域企业的等待期权价值还是停止区域执行期权后的项目价值均比无记忆时有所增加;而在有记忆专利竞赛中,由于领导者价值始终大于追随者价值,占先的动机加强,投资临界值降低,最终使博弈在较低专利价值处产生双方均不愿接受的同时投资均衡。

基于排队论的车辆监控信息传输建模与性能分析

为了提高车辆监控信息,利用短消息业务实现无线传输的实时性,提出了一种基于排队论的强占优先权短消息服务中心排队模型。运用优先权排队理论计算了模型的平均等待时间、平均逗留时间以及低优先权顾客服务被打断的概率。仿真结果证实了模型的合理性。

一种实时的嵌入式Linux调度策略

随着Linux广泛应用于嵌入式系统、实时控制等领域,增强Linux内核的实时性变得尤为重要。Linux2.6内核加入了抢占点,可以最大限度地降低内核不可抢占的时间间隔,但嵌入式系统实时性要求较高,因此基于嵌入式Linux(裁减的Linux2.6内核),分析实时调度策略,提出改进的实时调度策略IPEDF,该策略吸取了截止期最早最优先算法的优点,使内核可以在任何时间被抢占。最后对嵌入式Linux和基于IPEDF的嵌入式Linux进行测试,结果表明后者的任务响应时间少,从而进一步提高了嵌入式Linux2.6的实时性。

优先级继承协议在Linux中的实现

随着Linux被越来越多地用于实时系统中,实时性能也日益受到关注。通过将Linux的内核改造为可抢占式内核,可缩短系统的响应延时,提高Linux的实时性,但同时也带来了优先级逆转的问题。为了解决优先级逆转问题,基于可抢占式的Linux内核,对Linux内核相关源代码进行修改,实现了优先级继承协议。经过测试证明,采用优先级继承协议的抢占式Linux内核能够解决优先级逆转的问题,满足系统的实时要求。

基于Linux实时扩展技术的故障录波器设计与实现

分析了现有故障录波器功能单元组成及其实现优缺点,提出了一种集故障录波和人机界面于一体的新型故障录波器设计方案。针对故障录波器的实时性要求,研究了Linux实时抢占补丁(RT-Preempt)技术,阐述了故障录波器内部实时进程和人机界面非实时进程共存情况下的进程管理策略。提出一种源端数据代理方法,通过引入数据代理服务层,屏蔽录波器嵌入式应用与内部人机界面之间以及与独立录波后台人机界面间的数据访问接口的差异,实现录波器人机界面软件的即插即用,降低了人机界面软件开发和维护周期。给出了新型故障录波器实现方案的硬件选型,介绍了系统架构和功能模块,对功能模块的软件实现做出了说明。测试结果表明,提出的新型故障录波器设计方案及数据代理方法满足录波器功能要求,降低了故障录波器软硬件成本,节省了屏柜空间,提升故障录波器适应场景的能力。

光突发交换网络的数据信道分组抢占调度策略研究

光突发交换是面向下一代因特网的光交换模式,它结合了光电路交换和光分组交换的优点,同时克服了他们的一些缺点。介绍了光突发交换网络中一种支持区分服务的数据信道调度策略,通过仿真分析了数据信道分组策略对网络性能的影响,为进一步研究提供了有价值的参考。

抢占优先级业务量链路性能评价

本文在现代排队论的单窗口模型的基础上提出了有多个优先级的抢占优先排队系统,并对影响模型性能的因素进行了分析。本文使用MATLAB语言对模型进行仿真,仿真结果表明:通过对优先级的设置,提高了系统的服务效率,同时双窗口系统在应用中提高了系统的服务质量和服务能力。

航天嵌入式Linux实时性能优化研究

空间站阶段科学实验载荷控制系统中普遍采用的嵌入式操作系统,对操作系统的实时性要求更高,而标准嵌入式Linux存在内核不可抢占问题及优先级反转问题,因此,提出采用Preempt RT补丁对Linux系统内核进行优化,并将其应用在科学载荷控制系统中;同时对内核上下文切换时间和优先级反转的优化效果分别进行实验验证。结果表明,Linux内核上下文切换时间得到明显改善,且优先级反转问题得以解决,可满足载人航天工程后续任务需求。

行业前景、市场占先与产能过剩

占先企业是否存在及如何导致行业产能过剩?本文数理分析行业的前景属性(好与差)、准入属性(壁垒与自由)、投资属性(轻资产与重资产)三者不同组合下市场占先均衡的产能利用效应。研究发现:(1)对于进入壁垒存在的轻资产行业,前景差则当前产能适宜、未来产能过剩,前景较好则当前和未来皆产能适宜,前景很好则当前产能适宜、未来产能过剩;(2)对于进入壁垒存在的重资产行业,前景很差则当前和未来皆产能短缺,前景较差则当前产能适宜、未来产能过剩,前景较好则当前和未来皆产能短缺,前景很好则当前和未来皆产能适宜,前景极好则当前产能适宜、未来产能过剩;(3)对于进入自由的微资产行业,无论前景如何,当前和未来皆产能过剩;(4)对于进入自由的轻资产行业,前景很差则当前产能适宜、未来产能过剩,前景较差或好则当前和未来皆产能过剩;(5)对于进入自由的重资产行业,前景极差则当前和未来皆产能短缺,前景很差则当前产能适宜、未来产能过剩,前景较差或好则当前和未来皆产能过剩。该发现对深入认识产能过剩的市场本质具有学术价值:(1)需求不足与产能过剩并非硬币正反面,需求不足可能产能过剩,但也可能产能短缺,且产能过剩也可能需求正旺;(2)前景好时,潮涌现象导致产能过剩的表现形式除潜在企业的市场进入潮涌外,还会表现为在位企业的产能扩张潮涌;(3)产能过剩不仅在信息不对称或市场不确定时发生,即便在信息对称且市场确定时也会发生。在相关文献的边际贡献上,市场占先导致行业产能持续性过剩的经典论断是占先均衡在特殊情形下的结果,其经典命题是本文命题的特例。在产业政策的设计指导上,对防范产能过剩的实践启示为:准确识别行业的准入属性、前景属性、投资属性是准确预判行业是否产能过剩、何时过剩、如何过剩的必要且充分条件;对化解产能过剩的实践启示为:供给侧出的问题(如重复建设导致产能过剩)试图通过需求侧去解决(如刺激需求)则缘木求鱼,有时适得其反(如加剧产能过剩)。

DS-TE环境下LSP抢占算法

原有V-PREPT(Versatile Preemption)算法关心的是抢占总代价最小化,灵活性较好但带宽利用率不高。为此,在研究DS-TE环境下的抢占机制及现行的抢占算法基础上,提出了BH-PREPT(Bandwidth Preemption)算法。该算法能在最小化抢占总代价的条件下提高带宽的利用率,在保证被抢占的总带宽满足需求带宽的前提下,通过采取枚举法找出抢占总代价最小的LSP(Label Switching Path)组合,且优先选择被抢占LSP数目最少的组合实施抢占。通过Matlab的仿真结果表明,BH-PREPT算法在提高带宽利用率方面比V-PREPT算法更具有优势。

一种基于代价抢占的混合可重构任务调度算法

针对同时存在独立任务和相依性任务的混合可重构任务调度,提出了基于代价抢占的混合可重构任务实时调度算法。提出了相依性任务等价运行截止时刻的计算方法,使混合可重构任务按照配置截止时刻排队配置。针对相依性任务调度特点,分析得到了相依性任务集合调度失败的充分条件,提前判定和丢弃无法调度成功的相依性任务集合;通过有限预配置防止相依性任务无效占用可重构资源;通过基于代价抢占减少调度失败任务个数。仿真结果表明,该调度算法提高了任务调度成功率。