高可靠性智能容错网络设计与实现

普通容错网络存在初始启动时间长、切换延时大、部分故障无法处理等缺点,导致可靠性降低;利用设备冗余原理,提出一种高可靠性智能容错网络设计方案,设计了智能双冗余交换机和双冗余网卡及相关驱动软件;结果表明此方案可成功实现网络冗余切换,有效缩短初始启动时间和切换延时并能处理绝大部分故障,提高通信网络的可靠性;本容错网络方案已应用于某军用系统。     

一种高可靠可控双冗余以太网的设计与实现

提出了一种高可靠可控双冗余以太网架构方案,其通过在两个网卡上发送内容相同的数据包,防止出现网络丢包时的信息丢失。在以太网的用户数据头部添加帧冗余标签用于标识冗余和非冗余数据以及区别冗余数据的不同帧,当网络出现故障时,可以达到零故障恢复时间。引入网络诊断功能,通过节点间的软件收发和处理诊断相关的UDP报文来判断网络是否出现故障,并及时记录。通过Winsock SPI和API实现网络的冗余通信和诊断功能,以保持对应用层网络程序透明,同时又保证网络的高可靠性和可用性。实验表明,在局域网内可以容忍多个不同节点到交换机的故障,增加网络发送的数据量,以实现较高的容错率。     

HSRP技术实现双核心交换机冗余的研究与应用

在可靠性和可用性要求较高的网络系统中,一般在核心层或者汇聚层使用双核心交换机,起冗余备份作用。如何在提高双核心交换机工作效率的同时保证相互的冗余备份显得至关重要。交换机的HSRP技术较好地解决了上述问题,也提供整个网络系统的冗余。针对某一企业内部网双核心结构,论述HSRP技术,分析HSRP工作原理,实现双核心交换机基于HSRP的冗余备份,提高了网络的工作效率和可靠性。     

高速、高可靠性的网络系统基础设施设计

高速、安全、可靠的网络系统基础设施架构．是整个信息系统持续稳定运行的基础保障。建立双核心交换机、光纤双线路冗余、服务器双机热备、存储系统双机热备和采取相应的网络安全措施,就能建设一个真实高可用的网络系统基础平台。保障信息系统持续稳定运行,维持正常的就医秩序和医疗服务工作。     

基于AFDX总线的A320模拟器硬件仿真方案研究

AFDX总线是一种全双工、高数据率、双冗余的总线,现已被应用于新一代飞机,它具有可靠性高、稳定性和实时性好的优点.针对其优点,提出了一种以AFDX总线为通信协议的驾驶舱仿真方案.该方案以AFDX交换机为核心,用模块化划分各个终端系统(ES)并建立网络系统,交换机负责整个网络的终端系统间的数据管理.在此基础上提出了整个模拟器系统的总体结构,驾驶舱硬件仿真设备终端系统的接口电路设计,并进一步提出数据传输协议以满足传输实时性的要求.     

不依赖STP及RSTP的冗余网络智能切换算法设计

对实时性要求很高的特殊网络环境下的故障冗余切换方式进行研究,分析双冗余交换机设备的组网环境,提出一种实用的不依赖生成树协议的快速冗余切换算法。经实验验证,新算法切实提高了整个网络的冗余切换速度,降低了冗余切换处理复杂度,增强了智能切换的实时性,具备很好的可扩展性。     

求解舰船电力系统网络重构的贪婪DPSO 算法

针对舰船电力系统的网络重构,建立了故障恢复的离散模型.提出基于简单贪婪法、概率贪婪法两种离散微粒群优化算法,分析了参数对离散化过程的影响.舰船电力系统网络故障恢复算例显示:该方法能获得更好的故障恢复方案;参数选取合适的概率贪婪法能有效地克服微粒群算法易于陷入局部极值的缺点,具有优良的收敛性能.     

基于Teaming的无盘网络网卡冗余的研究与实现

Teaming真正的意义是实现网卡冗余,保证在多个网卡中,只要有一个网卡工作就能实现整个网络正常工作,这对于严重依赖网络运行的无盘网络系统具有重大的意义。从实践出发,在Dell服务器的Boradcom网卡和H3C交换机上实现了Teaming组建和交换机端口汇聚功能的配合,测试了网卡的故障转移。     

VRRP技术在医院网络中的应用

为避免因核心交换机故障造成医院网络大规模瘫痪,从VRRP协议工作原理上阐述医院三层核心交换机的路由冗余备份,核心交换机处于网络的中心,它担负着不同VLAN之间的数据传输和路由功能,网络中的大量数据都通过核心层设备进行交换,其目的是提高医院网络的通信能力和网络的可靠性,确保医院信息系统的不间断运行。     

SDN多控制器容错机制的研究与设计

SDN提出将控制平面与转发平面解耦,并提供了对控制平面的可编程性以适应新的网络需求。集中化的控制器在带来诸多便利的同时,也伴随着许多新的挑战。其中,控制器单点故障就是一个不容忽视的问题。研究带内通信场景下多控制器容错与故障恢复。传统多控制器容错方案主要采用主从机制,某种程度上是对控制器资源的极大浪费。采用平面式的控制器架构,将多个控制器相连形成环状结构,相邻控制器间相互监听检测控制器故障。故障发生后,采用交换机簇划分和交换机重托管算法将故障域内的交换机托管到其余正常工作的控制器下,以完成网络的快速恢复。为应对网络中其余正常工作控制器总剩余容量小于故障域内交换机数量的极端情况,使用预定义的脚本动态添加控制器。     

基于VDES的船联网移动自组织路由协议研究

基于甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System,VDES),通过分析海上真实船舶运动特征,提出一种符合船舶移动特征的移动模型——船舶平滑转向的高斯马尔可夫移动模型。针对性地研究了不同船舶节点密度环境中的自组织网络路由协议,仿真分析了不同自组织网络路由协议应用于VDES时的数据传输性能。结果表明,按需距离矢量(Ad Hoc on-demand Distance Vector,AODV)路由协议明显优于其他路由协议,可将其作为VDES下船联网系统最优路由选择方案。     

Robust adaptive NN-based output feedback control for a dynamic positioning ship using DSC approach

A robust adaptive NN-based output feedback control scheme is presented for a dynamic positioning ship with uncertainties and unknown external disturbances. We tackle the problem that velocity vector of a ship is not available by employing a high-gain observer, and develop the proposed control approach by combing vectorial backstepping with dynamic surface control approach, which is simpler and easier to implement in engi- neering practice. The neural network （NN） approximation technique is used to compensate for the uncertainties and unknown external disturbances, and it removes the requirement for the prior knowledge about the vessel parameters and external disturbances. Also, it is demonstrated that the proposed control strategy can force the position and yaw angle of a dynamic positioning ship to approach the desired point while guaranteeing all singles of the designed closed-loop dynamic positioning system semi-globally uniformly ultimately bounded by means of the Lyapunov function. Simulation results of a supply ship illustrate the effectiveness of the proposed scheme.     

Designing of a micromachined gyroscope system with a closed-loop DC biased interface ASIC

In this paper, a micromachined gyroscope system composed of a vibratory gyroscope with its in- terface ASIC is presented. The system adopts a DC sensing method to detect the capacitive motion, which is insensitive to the mismatch of the gyroscope capacitors and can eliminate high frequency signals from the chip. Therefore it offers a commendable noise performance with simplified topology. Low noise design can be achieved by a continuous-time charge sensitive amplifier with the input-referred noise voltage of 9.833 nV/rtHz at 10 kHz. A novel high voltage （HV） buffer is adopted in the drive mode to strengthen its drive signal, so that the common-mode voltage of it is made at 5 V that is compatible with the gyroscope. The HV buffer utilizes two sets of power supply to achieve both good noise performance and HV output. The ASIC chip is fabricated in the 0.35 μm 2P4M BCD HV process, and is 2.5×2.0 mm2 in dimension. The test results prove that the system achieves a stable closed-loop oscillation in the drive mode. Furthermore, the in-phase demodulation result of the gyroscope system achieves a nonlinearity of 0.14% within the sense range of 0° 500°/s.     

混合时钟同步技术在船舶电力系统同步相量测量中的应用研究

针对船舶电力系统相对于陆地广域电力系统的不同特性,分析传统时钟同步方法对于船舶同步向量测量单元(SPMU)的局限性,采用一种基于IEEE1588协议的卫星时钟同步与局域网时钟同步相结合的混合时钟同步技术实现SPMU的时钟同步,通过实验对同步偏差性能进行测试,结果表明时钟同步偏差维持在±500ns以内,可以满足电力系统对电力参数测量的同步精度要求。     

舰载信息基础设施信息安全研究

为适应舰艇装备信息化发展的技术需求,需要基于安全可信、自主可控技术体系,构建和研制满足信息安全等级要求的舰载信息基础设施.从系统层、基础软件层、服务层和网络层的角度考虑构建安全可靠、可管可控的信息化指挥控制系统,通过实施可信网络连接、信息源身份认证和安全计算环境等技术,实现作战平台之间、指挥域之间、不同级别操作员之间的信息安全访问与共享,提升海军作战系统的信息安全对抗能力.     

船舶航向的鲁棒自适应控制器的设计和仿真

针对带参数不确定性,未知有界扰动及未建模动态的船舶航向跟踪控制问题,本文介绍了一种鲁棒自适应算法。此算法能保证系统的全局稳定,使闭环系统的所有变量一致有界。并通过仿真对两种算法进行比较,可以看出,依照本文算法设计的控制器具有很好的鲁棒性。     

基于WinAC和Profibus的大惯量X-Y航车控制系统设计与实现

在开发大惯量X-Y航车工程项目中,既需要多个控制器之间可靠、实时、高刷新频率的数据交互,又需要上位控制计算机具有PC机的强大性能、PLC系统的组态式通信编程功能。该文在综合分析主流通信网络及控制技术优缺点的基础上,创新地提出了以WinAC软逻辑PLC为控制核心,以Profibus现场总线为通信网络,以PC机加RTX实时内核为上位机,以Visual Basic结合第三方控件为人机界面工具的集成设计方案,阐述了软硬件设计流程,并介绍了系统调试结果。实验结果表明,上位机与10台下位机可实现2ms周期的可靠实时数据交换,基于此,总重110吨的X-Y航车在携带船模做直径6m,切向速度1m/s的圆周运动时,实现了位置误差小于±2%、角度误差小于±0.5°的精度。     

基于2.45GHz RFID的多仪表数据协同传输系统

针对舰船电子设备分布式仪表测试系统在部队应用中存在的问题,同时考虑到舰船作业中多仪表协同工作的要求,提出了基于2.45 GHz RFID的多仪表数据协同传输系统.首先介绍了2.45 GHzRFID分布式仪表组网系统,随后研究了该系统2.45 GHz RFID模块的5个工作过程、运用盘点模式获取仪表数量、监测模式获取监测数据以及多个仪表同时通信时的防碰撞管理方案.结合实际舰船装备现场的验证表明,此技术对提高测试系统的测试效率和便携灵活性具有显著作用.     

基于改进YOLOV3-Tiny的海面船舰目标快速检测

为实现海面船舰目标的快速、准确检测,提出一种改进的船舰目标检测算法。在网络结构方面根据船舰目标的特点,对浅层信息进行强化重构以降低小目标的漏检率,同时引入改进的残差网络增加网络深度和降低网络参数计算量,并且采用金字塔网络进行多尺度特征融合,以兼顾图像中大小船舰目标的检测性能。在网络训练中利用迁移学习策略进行网络模型的训练,以克服船舰图像样本集有限的问题。在视频检测中利用帧间图像结构相似度进行选择性网络前向计算,以提高视频帧检测速率。实验结果表明,该算法海面船舰目标检测的准确率达到92.4%,较YOLOV3-Tiny提高7个百分点,召回率达到88.6%,且在CPU平台上船舰目标的检测速度达到12 frame/s。     

基于现场总线的船舶自动化异构网络中网关的设计与研究

简要介绍了CAN总线接口芯片SJA1000的结构和性能.描述了在嵌入式船舶自动化异构网络中网关的设计方案.详细阐述了嵌入式系统中CAN总线/Ethernet互联装置之间的协议及其转换.嵌入式网关为两个网段之间提供了透明的数据传输服务,能实现一个网段的设备可以通过网关读取另一个网段中的数据并完成控制计算的功能.