基于物联网的网络控制器设计

针对物联网系统中多样性通信网络导致的信息割裂问题,设计了一种基于物联网的网络控制器.该网络控制器是通过无线传感器网络汇集不同终端的数据,并将这些数据与传统通信网络进行连接传输,构建一个统一管理的物联网系统,进而形成了多样通信网络的统一性.根据系统实现方案,在硬件、软件设计的基础上搭建了系统实验测试平台,实验结果表明,所设计的网络控制器能够实现不同网络之间的数据传送和协议转换,且具有良好的数据传输性能.     

基于FPGA的TDM over IP的设计

设计一种TDM over IP的技术系统。该系统用FPGA将E1数据包通过串并转换到千兆以太网数据包,经IP网传输到终端设备,再通过并串转换将以太网数据包转换成E1数据包完成传输。经过软件和硬件测试验证了此系统在千兆以太网上传输的可行性,系统没有出现误码,固有输出抖动是0.55UI,最大峰值抖动指标均满足ITU-G.823标准要求。     

以太网———ATM网通信网关实验研究

论述了以太网与ＡＴＭ网实现互联通信的方法，设计并实现了网关硬件电路及其相应软件，提出了一种ＡＴＭ信元信头差错控制编码的有效算法，并系统地给出了以太网卡通信过程控制的软件编程．实验结果表明，文中提出的方法在宽带综合业务数字网中能实现以太网的数据分组，按ＡＴＭ信元的模式透明传输，且可获得良好的效果．     

基于以太网的列车通信网络性能仿真研究

给出了一种基于工业以太网的列车通信网络体系结构。在对实际列车业务流量进行建模的基础上,利用网络仿真软件OPNET建立了以太网列车通信网络仿真模型,研究了车载工业以太网在进行大容量信息传输过程中的以太网时延、网络载荷、丢包率及以太网的极限流量等关键性能。仿真结果表明：通过合理设置网络参数,以太网可以满足列车通信网络对带宽和数据传输时延的要求,将以太网用于高速列车网络系统具有充分的可行性。     

基于模拟电台语音信道上的机载GPS战术数据链

可靠的通信链路是实现机载GPS信息有效传输的关键。介绍了频移键控（FSK）调制和解调技术；设计了在普通模拟电台语音信道上实现数据传输的硬件接口电路；提出了利用该接口电路和VHF／UHF常规电台建立机载GPS战术数据链的设想，并对该机载GPS战术数据链的误码率和传输距离进行了分析。该数据通信链易于实现，可广泛应用于各种无线数据传输领域。     

用动态链路复用技术构建多业务交换体系结构

通过对交换体系结构及数据在交换芯片中的转发流程的深入分析,提出了一种用动态千兆链路复用技术构建多业务融合的交换体系结构的设计方法,解决了在传统的交换机中融合诸如防火墙等多种应用的硬件设计问题。该方法的原理是通过Cross-point交换网络实现防火墙模块和业务板到交换板的链路共享,共享的数据链路在CPU的配置下,能动态地改变,从而实现多重并行数据传输。对样机的性能测试证明了设计方法的正确性。     

基于嵌入式以太网的热电厂数据监控系统的设计

针对热电厂设备繁多杂乱、数据传输速率低且联网能力不足等问题,提出了基于嵌入式以太网的数据监控系统。根据以太网的基本特点,设计了系统的整体结构、硬件和软件。实际运行表明,该系统具有结构简单,传输可靠,安全性好、性价比高等特点,对提高热电厂数据监控能力具有一定的参考意义。     

基于DOST技术对RDMA高效安全性的认证

目的为解决RDMA高效安全的传输问题．方法根据RDMA自身的特点，提出DOST安全认证方法．结果利用数字摘要和One Time Passwords，并结合Stag的认证以及通过与已有算法加密速度的比较，证明了DOST安全认证方法的安全，胜和高效性．结论DOST方法不但有效的为RDMA提供安全性并且与已有算法相比它也使RDMA的传输性能有了很大的提高．     

基于FPGA的UDP/IP协议栈的研究与实现

针对视频、音频数据流的数据量大、速率高、实时性强等特点,通过深入研究UDP传输协议特点以及UDP/IP协议栈体系结构,提出采用现场可编程门阵列（FPGA）和物理PHY芯片Marvell 88E1111作为系统平台的设计方案。采用自顶向下的设计方法,完成对各个模块的整合,通过功能仿真验证系统功能,并给出UDP/IP协议栈通信仿真结果,结果表明协议栈能够按照标准UDP/IP协议对数据进行封包和解包;在XILINX公司开发的ML605硬件开发平台上测试了UDP/IP协议栈系统的通信性能,通信效率测试结果表明,实际通信效率明显优于其它实现方案。通过在FPGA内实现UDP/IP协议栈,便于系统集成且具有移植性高的特点,系统充分利用了千兆以太网更高传输带宽的优点,特别适用于大数据量的传输环境。     

类人机器人通信子系统的设计与实现

针对类人机器人足球比赛通信环境的高效性和实时性要求,提出了一套无线通信系统设计方案。该通信方案主要解决三个问题:通信平台、通信模块硬件设计和通信协议。其中,通信平台是实现信息交互的物理硬件,通信模块的硬件设计是无线传输模块的控制电路设计,通信协议是类人机器人系统中协作信息内容和格式的约定。本文建立了类人足球机器人通信子系统的通信平台,给出了基于该系统的硬件设计,并为多机器人系统提出了一套可行的对话协议。实验和比赛结果证明了该通信系统的可行性。     

基于内存页面动态合并的旁路转换缓冲器设计

针对内存管理中虚拟页面和物理页面连续分配的特性,提出可对相邻页面进行动态合并的旁路转换缓冲器（TLB）设计方法.该方法的核心思想是在处理器运行过程中,通过对相邻页面的递归合并,动态扩展单个TLB表项的地址映射范围,提高TLB表项的利用率并降低TLB缺失率.在两级TLB架构中,提出基于快速uTLB（fuTLB）和影子uTLB（suTLB）动态切换的新型uTLB结构,作为两级TLB架构的一级缓存,为页面动态合并提供现场和载体,页面合并过程对软件透明.基于Mibench测试基准的实验结果表明,与filter-TLB架构相比,该页面动态合并方法可以平均降低TLB缺失率达27%.     

计算机物资调运系统的设计与算法

计算机物资调运系统适用于轻工业原材料、粮食、煤炭、钢材、石油等大宗物资在大范围的调拨运输。该系统将动态规划、线性规划、贪婪决策等算法有机地结合在一起,形成一个具有多种功能的独立系统。在动态规划部分采用上之角矩阵,大幅度节约了计算机内外存资源。在线性规划、联运优化等部分,设计出自动查找成本值或里程值的过程,简化了数据输入手续。本文着重论述该系统的设计思想,同时对一些重要的算法进行理论分析和探讨。     

一种用于自动驾驶场景的轻量级语义分割网络

在自动驾驶场景下,针对语义分割模型在车载硬件设备中部署时内存受限且算力不足的问题,需要设计一种较好权衡效率和精度的语义分割模型。采用单分支网络结构,设计了一个轻量级多尺度双向注意力网络。为了实现高效的特征提取,设计了一种轻量级卷积单元来构成网络的特征提取骨干。为了较好地定位和分割道路场景中尺度差异较大的物体,提出了一种多尺度双向注意力模块。它具有全局多尺度感受野,并且在沿一个方向编码通道注意力的同时保留了另一个方向的空间位置信息。基于该注意力模块,设计了跳跃注意力连接模块和特征注意力融合模块,使得输出特征兼具细节信息和语义信息。模型在Cityscapes数据集上以0.9M的参数量,取得了71.86%的平均交并比,同时在单个RTX2080Ti GPU下实现了88FPS的推理速度。实验结果表明,该模型能够实现较高的分割精度,适用于车载硬件下的部署和应用,具有一定的实用价值。     

一种新型低存储二维离散小波变换架构

由于现有二维离散小波变换硬件结构通常存在输入图像存储空间较大和硬件资源消耗较高的问题,制约了系统的硬件效率提升．为此,调整了输入数据的时序,设计了一种基于提升算法的新型二维离散小波变换架构．采用了横向并行、数据错位的三输入扫描方法,降低了处理模块的硬件资源消耗,同时消除了片外存储的需求．对于一幅长宽为N×N的输入图像,系统的总存储需求缩减为9N字节．经过硬件分析,对比其他现有结构,本架构的硬件效率提升了8％以上．     

高效的宽带数字信道化接收机设计

短时傅里叶变换(STFT)算法是实现数字信道化接收的一种简单而有效的方法,但其运算速度受到数字信号处理(DSP)器件性能的限制．为此,提出了一种STFT的高速实现方法．采用扩展资源多路并行流水的结构,实现了数据的低速率传输和硬件的高效利用,同时实现了对信号的实时检测和参数估计,适合高速实时处理应用．     

基于阿里云的四维弹簧模型并行运算性能

四维弹簧模型（Four-Dimensional Lattice Spring Model,4D-LSM）是一种考虑额外维相互作用的新型离散数值计算方法。该方法用于岩石破坏分析需要消耗大量计算资源,不适合在普通个人电脑上运行。基于多核并行技术,在阿里云和多核工作站等多种硬件环境下对4D-LSM的计算极限性能及瓶颈进行详细分析,主要研究了求解规模、求解类型、线程数、硬件配置等对4D-LSM求解效能的影响。研究发现,内存容量决定可计算的模型规模,弹性问题的计算时间与模型规模成正比,并行计算效率受CPU性能和内存带宽的共同影响。在不考虑经济因素的情况下,云计算在多核匹配和内存分配方面的灵活性特别适合于四维弹簧模型的并行计算分析。结果表明：基于阿里云的4D-LSM最大运算规模可以达到十亿单元,由于目前的瓶颈在于前后处理,4D-LSM目前的可分析规模仍然限制在两千万单元。最后,展示了采用极限规模的并行四维弹簧模型求解三维币形裂纹扩展的实际应用案例。     

老子实践哲学的理论精神和现代价值

“取下求上”是《墨经》概括老子实践哲学的命题。分析“取下求上”命题的产生过程,用《老子》中的大量论述来说明“取下求上”的命题可符号化为“取非A求A”,还可泛化变形为“非A则A”、“大A若非A”等多种实践哲学公式。论述老子辩证理论哲学的精神及其现代价值。老子实践哲学可作为中华民族振兴的谋略借鉴。     

PROFIBUS-DP现场总线通信转换接口的设计

介绍了PROFIBUS-DP专用芯片SPC3的结构及主要性能,从开发的角度阐述了PROFIBUS-DP现场总线从站通信接口硬件、软件的设计,在硬件电路中将硬件电路设计成SPC3与单片机的连接、存储器的扩展、PROFIBUS-DP接口电路、复位电路、RS485接口电路、供电电源6个部分.在软件设计上,介绍了PROFIBUS-DP状态机、各种通信报文的实现、GSD文件的编写等.     

基于WLAN的人机协同物流系统信息集成技术

结合人机协同物流系统的信息集成需求对无线局域网的应用进行了深入的研究。在先进制造环境中建成了人机协同物流系统管理无线网和制造系统集成有线网相结合的无线局域网(WLAN)。使得系统中各种自动化设备和物流工作站之间保持稳定联机、实时通信,即节省了改造现有系统的投资,又实现了系统真正的柔性和硬件可重组性。并以物流工作站与人工驾驶物料运输小车之间的无线通信为例说明了其信息集成的具体实现过程。