基于可编程逻辑器和VHDL语言的容错电路设计

论述了最新的可编程逻辑技术和硬件描述语言VHDL在数字电路系统的设计和仿真中的应用。这种方法的优点是可以用简单的软件语言代替复杂的电子电路硬件,针对传统的数字电路系统中故障检测电路和容错电路硬件设计较为复杂的问题进行了分析和简化设计。在此基础之上进行了数字系统的三通道/单通道筛选冗余容错电路的设计和仿真。     

基于回卷恢复的容错硬实时系统可调度性分析

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障。为了提高硬实时系统的容错能力,基于回卷恢复模型提出了允许容错优先级提升的分配策略。为了获得系统中容错优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,提出了一种最优的容错优先级配置搜索算法(fault tolerant priority configuration search algorithm, FTPCSA)。该算法能够将搜索空间由O(n!)减少到O(n2)。最后给出了该算法的最优性证明。经过深入分析和实验证明,允许容错优先级提升的分配策略能够在容错优先级继承策略的基础上,进一步提高系统的容错能力     

基于内模原理的变结构最优容错控制

针对系统中发生传感器故障和/或执行器故障的情况,兼顾考虑故障对系统内部状态和外部输出的影响,提出了一种物理上可实现的变结构动态最优容错控制方法.该方法首先利用内模原理设计了故障补偿器以补偿故障对系统输出的影响,然后利用Riccati矩阵方程设计了故障情况下的最优容错控制律.为了解决最优容错控制的物理不可实现问题,采用一种新型的降维故障诊断器,在实现故障诊断的同时完成了对系统状态的观测.最后给出了根据故障的发生情况进行变结构调节的动态最优容错控制的设计步骤.仿真结果验证了该方法的有效性和可靠性.     

演化硬件容错技术的研究

演化硬件是替代传统硬件设计的新技术,自修复与容错技术是替代现有冗余设计的较为理想的方法,是实现电子设备高可靠、长寿命的重要保证。介绍了演化硬件的容错原则,论述了构建容错系统的两种不同方法,即适应度方法和群体方法;基于反映器件物理"特性"的Messy门,进行演化过程仿真,得到了具有一定容错能力的电路,根据对仿真结果的讨论得出了相应的结论。     

容错计算机网络综合可用性建模与仿真分析

在充分分析现有UMS容错计算机网络可靠性分析技术的基础上,针对容错计算机网络可靠性分析中存在的问题,从容错网络系统的特点出发,对计算机网络系统的典型的容错设备可用性建模、网络流量对网络可用性的影响、计算机网络综合可用性评价进行了研究。在容错计算机网络设备可用性建模的过程中,首先分析了软硬件故障相关性系统的特点,采用基于随机Petri网的可靠性分析方法解决了复杂设备难以进行可靠性建模的问题。通过分析影响网络可用性的因素,建立了基于网络性能的综合可用性模型,与现有的网络可靠性评价指标相比,其评价指标反映的信息更加的全面和科学。这对于建设高可用性网络具有较大的指导意义。     

停车换乘方式下准动态行程时间可靠性计算模型

目前大多数行程时间可靠性计算模型均未考虑例如停车换乘之类的组合出行方式对路网行程时间可靠性的影响;对可靠性的动态变化轨迹研究不够深入。以加权行程时间方差衡量路网可靠性大小,基于停车换乘交通分配理论构造了一个准动态行程时间可靠性计算模型。描述了出行者考虑可靠性影响下的方式-路径动态选择行为,刻画了路网可靠性动态变化轨迹;基于K优路径和连续平均算法,设计了模型求解算法,并通过经典算例验证了模型和算法的有效性。与传统单方式可靠性计算模型相比,本文所建模型可以用来分析停车换乘措施对减少交通拥堵、提高路网可靠性所起的作用;分析出行者可靠性偏好大小对路网可靠性变化的影响。     

分布式系统高可用度方案的选择

首先给出分布式系统的任务可用度与分布式互备份系统的定义。然后从任务可用度的角度出发 ,分别建立分布式互备份系统与分布式容错系统的任务可用度模型。最后 ,对分布式互备份系统和分布式容错系统的任务可用度进行比较和分析 ,得出许多有益的结论 ,它可以为分布式系统的可靠性设计与备份方案的选取提供理论依据。     

考虑传感器故障的磁浮系统容错控制仿真研究

为了提高磁浮列车悬浮系统的可靠性,针对磁浮列车单点悬浮系统模型,设计了一种基于切换策略的主动容错控制器,在传感器故障发生后,通过辨别故障后系统所处的模态,快速将控制器切换到针对当前故障离线设计的控制律,使得故障系统基本维持正常系统的静态和动态性能,最后对设计的容错控制器进行了仿真分析和实验对比验证。     

考虑负载效应的可修表决系统可靠性仿真模型

主要分析可修表决系统的可靠性指标算法。传统的基于元件寿命独立同分布假设的模型无法考虑负载效应因素,而考虑负载效应的解析算法虽然计算精度高速度快,但难以求解任意元件寿命分布和高维数问题,而且主要是针对不可修系统。基于元件加速失效模型和累积暴露模型建立了元件寿命抽样算法,并在此基础上实现了考虑负载效应的可修表决系统蒙特卡罗仿真算法和程序。以柔性输电设备换流阀可靠性计算为例,算法的高效性和结果的正确性得到验证,并且由此得到负载效应对可靠性指标的影响随系统运行时间变化的结论。     

耦合锁相环阵列相位模型

耦合锁相环(CPLLA)阵列被提出可用于实现新型的相位阵。对耦合PLL阵列的相位非线性微分方程组进行了研究,分析了其稳态解。为了深入研究阵列的动力学行为,提出了一种简化的阵列相位连续模型并通过傅立叶级数法求得了解。通过对该模型研究表明通过调节阵列边界振荡器单元自由谐振频率,可在振荡器之间形成线性的相位分布和多波束的形成,实现无移相器的波束扫描。文中还给出了两单元耦合锁相环阵的实验电路。     

复合价值导向的汽车专利布局优化研究

汽车产业是专利密集型产业的典型代表，专利布局优化受专利布局动机、策略、目的等多因素影响，为克服以往专利布局中人工选择专利的主观性、专利价值难量化性以及专利组合问题处理的复杂性等，本研究从战略价值、经济价值和成本三个方面对专利进行综合度量，提出了复合价值导向的专利计算方法，构建了基于汽车技术主题组合效应的专利布局多目标优化模型.计算结果表明，基于该模型利用算法优化后得到的汽车专利布局总体价值优于原方案与人工选择优化方案，具有复合价值导向的汽车专利布局更能充分评估和配置汽车企业专利，提升专利价值，可有效促进我国汽车企业科学优化专利布局，提高专利利用率和技术转化效率.     

评估STAR网络可靠性的新方法

针对具有故障部件的STAR互联网络的可靠性问题,在有条件的容错模型和概率模型的基础上,提出了一种新的评估STAR网络可靠性的方法。该方法通过网络的二连通率来进行评估。首先提出了一个自适应的容错并行路由算法,通过该算法的多次执行,得到用于计算网络二连通率的相关条件参数,在此基础上建立了用于推断网络二连通率的贝叶斯网模型。然后通过基于贝叶斯网的概率推理,可得到反映网络可靠性的网络二连通率。研究结果表明,该方法拓展了人们在网络可靠性评价方面的视野,具有一定的理论和实际意义。     

宽带MIMO雷达的阵列设计和成像方法

为了降低多输入多输出(multiple-input and multiple-output, MIMO)成像雷达的阵列规模和系统硬件的复杂性,结合宽带MIMO雷达发射/接收阵元的角度分集和信号分集特性,提出了一种基于双均匀线阵组合的非线性阵列模型,并给出了该阵列的设计准则。不同于基于实孔径均匀阵列的宽带MIMO雷达成像系统,提出的非线性阵列模型可有效增加虚拟阵元个数和扩展阵列孔径,在不改变目标方位向成像质量条件下能有效降低实孔径均匀线阵的阵列规模和系统硬件的复杂度。同时,该阵列设计易于操作和实现。最后,仿真实验对该阵列模型的有效性进行了验证。     

基于SE(3)的航天器姿轨一体化有限时间容错控制

针对相对运动航天器,当执行机构出现故障以及外部干扰和系统不确定性同时存在的情形下,利用滑模控制的鲁棒性,提出了一种有限时间容错控制方法。基于李群SE(3)建立了单刚体航天器姿轨一体化模型,并在指数坐标下推导了相对运动航天器误差动力学方程。设计了一类非奇异快速终端滑模面,并采用等价自适应方法设计控制器估计和补偿外总扰动,提出的容错控制算法可以不依赖于故障诊断与检测环节。运用Lyapunov方法证明了系统在故障和扰动等多约束条件下的稳定性和有限时间快速收敛性,数值仿真结果分析也验证了该容错控制器的快速性、准确性与可靠性。     

无合成并行绘制算法中的自适应屏幕分割策略

多GPU无合成绘制算法采用混合sort-first与sort-last的并行绘制模式,将绘制任务划分为多个子任务集合进行并行绘制并异步合成显示。原方法中对屏幕的分割方式过于平凡,未明确提出一种高效的屏幕分割策略,从无合成算法本身特性出发,提出一种自适应屏幕划分策略,该算法根据GPU数目及绘制分辨率参数,启发式计算屏幕初始划分方式,再采用统计性能反馈的方式动态选择最佳屏幕划分方式,较原有方法更易于实现子屏幕任务的负载平衡,实验表明,算法在带来很少额外计算开销的同时,能够有效平衡并行绘制任务负载,进一步发挥多GPU无合成并行绘制系统的绘制效率。     

基于区块自适应网格的全球地形快速绘制算法

在基于球面剖分的全球地形数据组织模型基础上,实现了一种视点相关的全球地形数据快速调度与可视化的算法。提出了一种基于区块纹理分辨率的自适应目标层次模型提取方法,能够快速准确地得到视点相关的正确细节模型,且算法的时间空间复杂度与全球地形模型的数据量无关。进而通过利用区块结构的一致性进行高效的外存数据调度,尽可能地减少了系统I/O带来的性能瓶颈,在实现数据重利用的同时很好地管理了内存消耗。实验表明,基于该算法可以实现全球地形的高效绘制,并且对硬件配置要求很低,具有很好的实用性。     

ZDPS-2卫星可靠性试验评估方法

皮纳卫星具有研制周期短、采用商用货架式器件的特点,无法完整沿用传统大卫星通过底层元器件或部组件搭建系统可靠性模型计算整星可靠性的方法。针对上述问题,提出了基于试验数据的皮纳卫星可靠性评估体系。通过对机理不同的硬件和软件故障分别建模的方法,实现了ZDPS-2卫星的可靠性评估。对卫星的硬件故障数,基于顺序约束模型和贝叶斯参数估计方法进行拟合,并考虑了不同试验环境对卫星工作环境的等效因子。ZDPS-2卫星硬件可靠性水平估计为3月末0.85。对卫星的软件故障采用加入变点的非齐次泊松过程模型拟合,并选择Logistic模型作为测试覆盖率模型。ZDPS-2卫星软件故障拟合结果,平均无故障时间为217 h。ZDPS 2卫星试验结果证实,可靠性满足增长试验设计的要求和任务需求。     

基于BISANTE用户行为模型的DVB-RCS宽带卫星网络仿真研究

分析了用户行为定义的Opnet实现技术,建立了基于BISANTE的业务流量模型,完成了符合DVB-RCS标准的宽带卫星网络、网元模型,仿真结果表明:这种新的基于BISANTE用户行为的流量模型较好地反映了用户行为对网络性能的影响,业务流量的建模方法和仿真实现技术具有很好的可信度和应用价值。     

水下体目标回波空间方位特性仿真研究

分析并给出了水下尺度目标回波的亮点结构模型和稳态反射亮点与随机散射亮点数字时间序列生成方法。提出了一种利用布放在消声水池中的弧形阵同步发射经时变投影矩阵加权变换的多亮点声波时间序列来仿真水下体目标回波特性的方法。将该方法应用于实现自导仿真试验系统,仿真试验结果表明该方法能够较好地模拟目标空间尺度,除了能够模拟普通靶标的多亮点延迟重发,还具备模拟包括平滑连续、阶跳及其组合等在内的复杂目标空间方位变化的能力,并能够用于水下航行体制导系统的半实物仿真。