基于对象模式的UNIX实时文件系统设计

随着操作系统的发展,其组织结构可分为层次结构、内核结构和基于对象结构.对象结构使操作系统具有较高的灵活性、可扩展性和安全性.本文提出一个以对象结构组织实时文件系统的方法.在该方法中文件系统由若干实时轻对象组成,使得文件系统功能易于扩展和变化并能够获得满足新一代硬实时操作系统要求的实时可预测性能.同时文件系统本身成为操作系统中的一个重对象增加了系统整体的安全性和灵活性并使操作系统能够实现文件系统的动态更换。     

现代医疗仪器用多微处理器操作系统结构研究

主要讨论了现代医疗仪器用多微处理器操作系统体系结构,并详细介绍了一个原型系统的设计与实现,多功能、多参数、智能化、网络化是现代医疗仪器系统的发展方向,为了给这种趋势提供一种更好的软硬件支撑环境,我们研制了现代医疗仪器用多微处理器系统,与共享存储型的紧耦合系统相比,分布式存储型的松耦合体系结构具有性能价格比高、可靠性好、增量可扩充性强以及满足内在分布式应用等优点,它代表了未来医疗仪器系统的发展趋势,在此硬件平台上构造了一个适用于现代医疗仪器的弱实时分布式操作系统(IOWRTDOS),由于其体系结构综合了层次模型和微内核模型,分析与设计采用面向对象技术,因而系统具有结构灵活、模块性好、易于移植和自由扩充等特点。     

MINIX3操作系统架构及启动过程分析

MINIX操作系统最初是用于教学的一种类UNIX操作系统．随着MINIX系统的版本发展到MINIX3,系统架构相对于最初的版本有了根本的变化,功能也不断增强,已经有许多的应用软件移植到了MINIX3操作系统上．分析了MINIX3操作系统所采用的微内核架构,对比了微内核架构的操作系统与传统宏内核架构的操作系统之间的优缺点,也讨论了MINIX3操作系统的引导加载过程．     

MINIX3操作系统架构及启动过程分析

MINIX操作系统最初是用于教学的一种类UNIX操作系统.随着MINIX系统的版本发展到MINIX3,系统架构相对于最初的版本有了根本的变化,功能也不断增强,已经有许多的应用软件移植到了MINIX3操作系统上.分析了MINIX3操作系统所采用的微内核架构,对比了微内核架构的操作系统与传统宏内核架构的操作系统之间的优缺点...     

星群观测任务自主规划的星地联合运行机制

对地观测卫星经常遇到发现新目标、偶发故障不能执行原观测任务等非预期情况,为了提高观测卫星的运行效率,解决在缺乏地面测控支持的情况下非预期观测任务的快速响应问题,需要设计面向自主任务规划的星地联合运行机制.首先针对遥感卫星星群的自主运行和任务规划问题,将其划分为地面规划和星上自主规划两部分,进而充分考虑地面和星上的资源特点和任务需求特点,提出了一种星地联合进行任务规划的运行机制,并详细设计了运行流程.通过自行开发的分布式仿真演示软件的仿真运行表明:该运行机制能够在星上自主任务规划和地面规划之间进行有效的协调、配合,既能够发挥地面计算资源优势、体现控制意图,又能充分利用星上计算的实时性和灵活性,对非预期任务进行快速响应;解决了地面对非预期观测任务响应不及时、星上计算资源受限、星地规划配合等问题,能够有效提高遥感卫星对非预期观测任务的响应能力.     

移动机器人分布式超声探测系统设计

设计制作了一种基于多处理器的移动机器人分布式超声环境探测系统.该系统由上位工作模式控制模块和下位智能超声传感器阵列组成.下位智能超声传感器选用收发一体式超声传感器,每个传感器均由独立的微处理器控制,完成实时数据处理、抗干扰处理、故障报警以及并行数据通信等功能.上位工作模式控制模块可以根据不同的控制策略,使下位传感器阵列采用“阈值比较法”和“改进型递推均值滤波”算法及EERUF方法并行循环工作模式,实现不同方向传感器分组并行工作,提高了探测的实时性和准确性,以及对移动机器人控制的鲁棒性.仿真和实验的结果都验证了该系统的可靠性和有效性.     

COSIX V2.0中动态映射库的设计与实现

介绍了在ＸＯＳＩＸ Ｖ２．０的体系结构下，利用微内核的重定向机制和驻留在用户进程空间的动态映射库来仿真ＵＮＩＸ系统调用接口的方法，并介绍了动态映射库的功能、初始化及系统调用处理流程。     

基于国产容器云平台的北斗仿真系统设计与实现

北斗卫星导航系统为我国自主研发的全球卫星导航系统,已在多个领域得到广泛应用。近来年网络安全事件的频繁发生,对航天领域的安全提出了较大挑战,目前其仿真平台大部分基于x86架构,迫切需要构建一套自主可控的北斗卫星仿真模拟环境。针对低轨卫星模拟环境的国产化需求,提出基于国产容器云平台的北斗导航仿真应用的设计思路和实现方法,运用容器云微服务发布和集群负载功能提高了系统的高可用性和高效性,解决国产环境性能瓶颈和IO传输瓶颈。通过北斗导航仿真模拟实验验证了低轨卫星应用系统基于国产容器云平台的正确性和适用性,对于加速航天模拟仿真系统国产化替代、推动航天领域向自主可控方向的迈进具有重大意义。     

操作系统研究回顾与展望

回顾了15年来操作系统研究的基本情况,比较详细地介绍了微内核研究、军用实时操作系统以及CC-NUMA操作系统的研究工作,同时,分析了当前操作系统研究的热点问题,以及采用虚拟计算理论对所遇到的操作系统体系结构发展过程中存在问题所做的一些思考,并提出了研究发展的突破口。     

基于CAN总线的一体化氧化沟DCS系统方案

针对一体化氧化沟生物处理系统控制问题,给出一种实用、基于CAN总线的现场控制器与工业PC (IPC)组成污水处理分布控制(DCS)系统实现方案。由于该方案采用的现场控制器具有多主结构、实时能力和高可靠性通信,而集中监控的IPC资源丰富,故整个DCS系统开放性、实时性、可靠性和操作性良好。     

TMS320C25双芯片模块构成的高速信号处理系统

为了解决声频信号的高速、实时信号处理，本文采用多块TMS320C25双芯片功能模块，与主机构成主从分布式系统，运算速度可达72MOPS，比通用微机运算速度提高2-3个数量级，可同时实时处理多种声频信号。本文介绍了该系统的硬件结构，系统功能特点以及应用。     

小卫星星载计算机及其外围设备的管理

在现代小卫星通用平台的设计中，由于功能及计算量的增加，使得对星载计算机及其外围设备的管理成为制约系统性能和可靠性的瓶颈。针对这一问题，以某小卫星为例，讨论了现代小卫星星务管理软件对星载计算机及其外围设备的管理方法和技术。通过引入实时多任务嵌入式操作系统，设计以多任务并行运行为主要特征的星务管理软件体系结构，把外设划分为二级三类，通过调度任务对与不同外设相对应的任务进行调度，并裁剪PSOS实时多任务操作系统，提高代码利用率，缩短了系统的运行周期，提高了系统控制精度和可靠性。     

基于实时以太网的开放式运动控制系统

为满足开放式数控系统的发展要求,开发了一种基于实时以太网Ethernet for Manufacture Automation Control (EtherMAC)开放式运动控制系统。EtherMAC主节点基于标准工业计算机,无需专用网卡和硬实时操作系统,从节点基于可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)硬件逻辑,不依赖专用芯片,从而在硬件结构上保证了系统的开放性。EtherMAC通过选取网络中第一个从节点管理网络的通讯周期和分布时钟,并利用以太网的巨大带宽将IPC强大运算能力和底层FPGA的硬实时特性高效地结合在一起,使系统主节点在软实时的操作系统支持下即可获得严格实时的通讯周期控制。实验结果表明,EtherMAC可以在Windows CE系统上获得小于1 ms的通讯周期,并且其同步精度可以保证在100 ns范围内,满足多轴运动控制系统的实时同步需求。     

基于MAS的通信卫星系统整体效能评估方法

针对目前通信卫星系统效能评估中存在的不足,结合系统学中自上而下的分析方法与自底向上的综合方法,建立了通信卫星系统的整体效能评估方法,包括整体性分析、综合集成以及结果分析3部分。以信息传输时延为主要效能指标,在整体性分析中,通过建立系统学模型,确定系统的构成要素和要素之间的关系。在综合集成中,利用基于多Agent系统（multi-agent system,MAS）的建模与仿真方法,确定通信卫星系统的MAS结构和单个通信卫星Agent的行为规则。最后基于AnyLogic软件对所建模型进行了仿真,验证了效能评估方法的合理性和有效性。     

面向接口编程在.NET三层结构系统中的应用研究

针对传统的三层架构系统各层次之间存在紧耦合问题,文章提出一种面向接口的编程思想应用于三层架构系统中,利用依赖注入机制和工厂设计模式,使上层类不再具体依赖于下层类,而只依赖于下层提供的一个接口.这种接口设计模式不仅降低了层与层之间的耦合度,而且一定程度上保证了系统的可扩展性和可移植性,有利于整个工程的并行开发和维护,提高开发效率.     

Census立体匹配算法的硬件实现

立体匹配是立体视觉技术的核心算法,但计算量大,实时性差,现有的基于FPGA的实现方法虽然可实时实现,但芯片选型通常是高性能FPGA芯片。该文针对Altera高性价比CycloneII系列FPGA芯片提出一种Census立体匹配算法的硬件实现结构,可实现640×480立体图像的实时匹配。与现有方法相比,资源占用低,匹配速度快,适用于低成本应用。     

一种利用双DSP实现卫星SEMOI自主导航方法

为了提高卫星自主导航系统的实时计算能力,探讨了一种利用双DSP实现卫星自主导航器的方法.介绍了星载计算机的现状和计算机技术的发展概况及趋势.采用基于迭代最小二乘方法的双DSP并行导航算法实现了自主导航器,其中一个DSP进行轨道计算,另一个DSP进行实时检索,并为星上其他系统提供实时导航数据.最后以实践5号卫星轨道为例,用DSP作为算法载体进行了地面仿真导航实验.与PC机的结果进行对比,结果表明,利用DSP实现卫星自主导航器是可行的.     

自主探测器软件体系结构及其实现方法研究

为了减少航天器对地面站的依赖,降低运行成本,设计了探测器自主管理系统体系结构.系统由自主规划与调度模块和指令与数据处理模块组成,详细设计了各个模块的组成和软件结构,并给出了模块间的协调算法.该体系结构能够兼容传统地面控制和在轨自主控制两种控制模式,并能在两种控制模式间方便的转换.通过对典型操作实例的分析,验证了该方法的有效性.     

在开放式数控系统中IPC与PLC通信技术的研究

结合开放式数控系统的研究开发，提出将外置PLC与数控系统上位机及多轴运动控制板卡配合使用，以提高其安全性和可靠性的方法，并介绍了它们之间的结构和关系.研究并采用串行中断工作方式实现了主机与PLC之间的实时通信.介绍了IPC与PLC之间的串行通信协议和通信方法，并通过所开发的非标数控机床对IPC与PLC之间通信程序的开发进行了详细阐述.实际应用表明，所开发的IPC、PLC、PMAC三方之间通信程序完全满足数控机床的工作要求.     

微内核调度系统研究

通过引入线程和处理机对象,使得微内核操作系统能够更好地支持多处理机体系结构.介绍了现有的微内核调度系统所采用的调度算法,有些算法是直接从进程调度算法扩展而来的.这些线程调度算法在调度时存在着公平性问题,同时,由于没有很好地利用线程的运行特点,调度系统开销较大.由此提出了一种新的同时兼顾进程和线程特点的调度算法,这种算法既解决了调度系统的公平性,同时又优化了系统性能.