一种无虚通道NoC负载均衡容错路由算法

随着芯片复杂度的不断增大,设计一个高效的片上网络容错路由算法面临着巨大的挑战。由于芯片面积开销的限制,拥有低面积开销的无虚通道片上网络路由器受到学术界的广泛关注。但目前对无虚通道片上网络容错路由算法的研究却停留在容错性能上,而忽略了容错路由算法的路由路径过于单一所造成的负载不均、数据包平均延迟较大等问题。文章在借鉴已有的奇偶转向容错路由算法的基础上,对算法的故障模型和故障绕行策略进行优化,并在算法中融入负载均衡策略,以形成新的容错算法缓解上述问题。在9x9的2D mesh网络中对新提出的算法和参考算法的仿真结果表明：与参考算法相比,新算法在降低数据延迟和吞吐量方面有着明显的优势,在最优情况下能减少8.92%数据延迟和增加10.46%的吞吐量。     

双重并行环境下最短路径的研究

并行问题和最短路径问题已成为一个热点研究课题,传统的最短路径算法已不能满足数据爆炸式增长的处理需求,尤其当网络规模很大时,所需的计算时间和存储空间也大大的增加;MapReduce模型的出现,带来了一种新的解决方法来解决最短路径;GPU具有强大的并行计算能力和存储带宽,与CPU相比具有明显的优势;通过研究MapReduce模型和GPU执行过程的分析,指出单独基于MapReduce模型的最短路径并行方法存在的问题,降低了系统的性能;论文的创新点是结合MapReduce和GPU形成双并行模型,并行预处理数据,针对最短路径中的数据传输和同步开销,增加数据动态处理器;最后实验从并行算法的性能评价指标平均加速比进行比较,结果表明,双重并行环境下的最短路径的计算,提高了加速比。     

云环境下基于多虚拟机的在线视频监控系统设计

针对常规视频监控系统在线实时性不强,海量视频数据传输迟滞,任务管理单一等问题,提出了构建在云计算环下基于多虚拟机技术在线视频监控系统 ,利用云计算平台中的物理资源与服务资源提升在线视频监控系统数据处理能力,虚拟机可同时处理大量的视频监控数据,并将视频数据以云存储的方式存储于云端服务器,降低了设备建设成本,可根据不同用户需求定制相关服务。本系统基于云计算平台设计,应用数十台乃至数百台虚拟机对在线视频监控数据进行处理,设计实现了云平台下在线视频监控系统的结构设计、以太网通信接口设计、服务器硬件配置和虚拟机控制。在软件设计方面通过对各虚拟机资源利用率的计算而动态分配资源,从而可以有效减少网络传输系统状态信息的带宽开销。通过系统功能与性能测试表明,在常规公共网络10M带宽的情况下,本系统在线视频监控数据的传输延迟时间相比于传统视频监控减少了85%以上,监控视频数据量减少了75%以上。     

基于BIST的NoC系统通信架构测试研究

随着片上网络(network-on-chip,NoC)体系的发展,片上网络系统的测试成为不可或缺的一部分;对NoC系统的通信架构测试研究,运用多播的方式建立片上网络通信的测试模型,创新性的把内建自测试(build-in self test,BIST)技术和改进型的MATS++算法相结合,完成对NoC系统的通信架构测试;采用Verilog语言完成测试模型的设计,并且在基于FPGA的NoC系统平台上实现了对NoC系统的通信架构的测试;实现结果表明该测试方法在面积开销增加少于4%的情况下,不仅实现了100%的故障覆盖率,而且将测试时间降低到35.2 ms。     

利用软件定义网络的智能电网控制系统设计

针对现有智能电网中处理单一数据流的局限性和不完善的安全性问题,提出利用软件定义网络(software defined network, SDN)控制基于IEC61850的智能电网系统;实现了OpenFlow、sFlow和OF-Config协议,可根据网络状态和自身需求确定不同数据流类型;基于IEC 61850变电站网络管理和控制的商业软件通常必须是专有系统,通过标准解决方案实现了通用性;首先,给出SDN框架下的数据层解耦控制和管理(C&M);然后,参考CEN–CENELEC–ETSI智能电网协调小组,介绍所提系统的功能与应用;最后,在Mininet网络模拟器上实现并验证系统性能,实验结果表明,所提系统在流量控制检测、DOS攻击检测和负载均衡检测方面均有突出表现。     

基于片上系统协同计算的实时数据自动检测电化学传感器

针对应用于生物体内特征物质检测与跟踪的电化学传感器的其智能化和集成化问题,本文提出了一种基于片上系统的支持实时数据自动检测的电化学传感器。首先,将应用于电化学传感器结构,通过将测量样品、检测溶液接口、多电极和检测传导器等单元集成在片上系统,结合信号转换和电源装置,实现电化学传感器的独立计算、存储和通信功能。接着,通过实现待测量物多电极、检测溶液电极子和单片机逻辑控制的协同计算满足自动检测需求。最后,基于数据整合与自动化处理设计了支持实时数据检测的电化学传感器。验证结果表明,在数据检测精度和实时性方面所提方案明显优于传统的非片上系统电化学传感器。     

机器人智能视觉路径选择系统的设计与实现

机器人视觉路径选择系统的性能,对于提高不同领域机器人应用性能具有重要的应用意义;提出了考虑最优路径数据挖据的机器人视觉路径选择系统的优化设计方法,分析了该系统组成的总体结构,给出了系统的电机驱动模块、图像采集处理模块、USB接口以及电源模块的硬件结构设计,分析了考虑最优路径数据挖据机器人视觉路径规划的具体过程,介绍了系统实现路径规划的关键程序代码,实现机器人视觉路径的准确选择;实验结果说明,所设计模型可实现机器人路径的有效规划,具有较高的规划效率和精度。      

空间雷电探测实时采集定位系统

星载雷电探测定位系统是利用光学探测器探测闪电事件的地理位置和光脉冲波形，系统采用CPLD+DSP的数字图像处理方案，利用了CPLD复杂逻辑可编程特性将系统的部分或全部功能集成在一片CPLD上，减小了系统硬件复杂程度，节省了印制版空间.利用DSP高速数字信号处理特性完成实时处理图像数据的功能.系统用CPLD完成图像信号的采集、编码和存储控制,缩小了星载设备体积，简化了电路结构；用DSP完成大量图像数据处理工作，提高了系统工作的实时性.     

基于嵌入式EPICS的合肥光源储存环束流损失监测系统

针对合肥光源储存环恒流运行(Top-off)改造等性能提升的需要,研制了新型的基于嵌入式EPICS架构的储存环束流损失监测(BLM)系统,用于监测储存环中束流损失发生的位置和大小。新BLM处理器获取储存环各处双PIN型光电二极管传感器所采集的簇射电子的信号,分析处理后通过各个处理器内部的嵌入式系统所运行的EPICS程序将数据实时发布到加速器控制网络,使中控室能够实时获取束损的数据。新BLM系统能够实时对双PIN型传感器进行自检操作,排查故障隐患,提高了系统运行的效率和可靠性,经过试运行表明,新BLM系统可完全满足合肥光源恒流的运行需要。     

基于故障矩阵的贝叶斯故障定位方法

故障的准确诊断和定位是云计算系统提供持续服务的前提条件。为了提高系统故障诊断和定位的性能,本文提出了一种基于故障矩阵的贝叶斯故障定位方法。首先,对云计算系统的软件结构进行了抽象,对事物进行了定义,并描述了事务的执行路径。其次,将系统运行的多个执行路径表示为故障矩阵,并给出了组件健康状态的逻辑命题表达式。最后,应用贝叶斯概率分析了系统故障的概率。实验表明,本文提出的方法与其它相关方法相比,故障识别的准确性更高,所用的执行时间更短。     

具备检错和纠错性能的可重构可存储的混沌逻辑运算

基于混沌同步理论与电光调制理论,提出一种新颖的可重构可存储的混沌逻辑运算实现方案。通过探索驱动垂直腔表面发射激光器和响应垂直腔表面发射激光器输出偏振光的同步质量随外加电场与归一化注入电流的演变规律,将外加电场与归一化注入电流分别调制为控制逻辑信号和逻辑输入。通过转换逻辑控制信号与逻辑输入的运算关系,系统就能重构处理混沌逻辑运算。采用阈值机制获得四个相同的逻辑输出,实现了混沌逻辑运算的延时存储,且系统噪声强度在低于1.84×109情况下逻辑输出具备良好的检错和纠错性能。     

基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计与实现

为了提高对时间统一系统IRIG-B码信号的监测效率,需要一套自动监测系统;本文结合某型号时间统一系统,针对该时统设备输出的通用IRIG-B(DC)格式时间码,介绍了一种基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计过程,给出了以开放源代码硬件项目平台Arduino为核心构建的“输入控制+逻辑处理+数据处理+数据交互+数据存储+网络传输+实时显示”的系统硬件设计结构;利用Arduino内高度集成的AVR二次编译封装库,将复杂的逻辑控制和数据处理等底层的指令封装成简单实用的函数调用,完成了整个系统的任务调度和管理,实现了对时间统一系统IRIG-B(DC)信号的波形采集、数据分析、时间解调、状态监视、实时显示以及数据存储等功能;测试结果表明,系统设计简洁,工作稳定可靠,设计指标满足功能需求。     

基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计

介绍了一种基于Arduino的便携式IRIG-B(DC)信号监视系统的设计过程。给出了以开放源代码硬件项目平台Arduino为核心构建的“输入控制 逻辑处理 数据处理 数据交互 数据存储 网络传输 实时显示”的系统硬件设计结构。利用Arduino内高度集成的AVR二次编译封装库,将复杂的逻辑控制和数据处理等底层的指令封装成简单实用的函数调用,完成了整个系统的任务调度和管理,实现了对时间统一系统IRIG-B(DC)信号的波形采集、数据分析、时间解调、状态监视、实时显示以及数据存储等功能。测试表明,系统设计简洁,工作稳定可靠,满足功能需求。     

强干扰环境下网络情报数据滤波通信系统设计

传统通信系统在强干扰环境下进行通信时,系统会出现性能下降甚至无法通信的问题。设计并实现了一种新的网络情报数据滤波通信系统,设计强干扰环境下网络情报数据滤波通信系统的整体结构;按照网络情报数据滤波通信系统的标准以及分析强干扰的特性,对瞬态电压抑制模块、瞬态保护模块、语音信号输入模块进行设计,采用电磁滤波去噪的方法对故障修复模块进行优化,实现网络情报数据滤波通信系统的设计。实验表明,改进的网络情报数据滤波通信系统较传统的通信系统具有较强的抗干扰能力,通信效果好等明显优势。     

基于机器鱼的内陆湖泊水质在线监测系统设计

仅依赖无线传感器网络在线实测是利用多跳式通信实现远程发送与存储数据丢包率高,实验阶段设计的二维结构仿真机器鱼巡游避障性能差,GPRS全天候数据采集与传送所需的流量费用高,针对以上这些问题,设计了一套可进行实测的机器鱼自动巡游避障、水质环境实时监测系统平台;该系统通过移动终端程序设计、利用三维采集路径跟踪算法及WSNs与Wifi热点技术对机器鱼群实现远程精准控制,按照设定深度、路径规划的采集点进行水温水位、PH值、溶解氧、电导率、浊度等常五类水质环境数据实时采集、处理、远程存储、显示、分析及预警,给出了系统的总体设计、机器鱼的结构与控制系统设计、终端节点与协调器的硬件系统及上下位机软件系统设计;利用这套系统对巢湖5个取样点实测,水温、溶解氧、PH值平均误差率分别为0.18%、0.5%及0.01%,远高于其他水质在线监测的精度要求,达到了预期成果;同时对水库及精细水产养殖业等水质在线监测与预警具有很高的推广价值。     

MPLS网络的一种M∶N方式保护与恢复方案

提出了一种MPLS网络的M∶N型的保护恢复方案。针对故障链路产生的数据丢失问题提出了一种保护方案,可对优先级最高的路径进行数据保护。同时,研究了恢复时间的问题,分析了其理论算法,并在一定的网络拓扑结构中进行了仿真。经仿真验证,很好的支持了QoS,在发生故障时,最高优先级的LSP可进行快速重路由,并且对故障链路上的数据进行了恢复。结果表明,在带宽较宽的情况下,这种方案在恢复时间和节点所需缓存空间大小方面完全可以满足要求。     

医院网环境数据中心机房网络设计

为了确保医院环境下数据中心机房网络的安全、稳定的运行,需要对数据中心机房网络进行优化设计;采用当前方法进行数据中心机房网络设计时,未考虑到数据中心机房网络路径传输能耗、路径传输距离等影响,会造成网络寿命减少,影响数据中心机房网络的生存时间;为此,提出一种基于数据传输速度优化的医院网环境数据中心机房网络设计方法;该方法对数据中心机房网络供配电系统、机房监控系统和VPN虚拟系统等三大子系统进行设计优化,在医疗数据传输过程中,考虑医院网络节点能量优化理论对数据节点进行分簇,以需要传输的医疗数据节点为初始节点,汇聚节点作为医疗数据接收目标节点,采用蚁群优化方法对数据中心机房网络进行多路径搜索,搜索过程中考虑了数据中心机房网络路径传输能耗、路径传输距离以及医院网带宽等因素,最终选择满足多种条件的数据中心机房网络数据传输最优路径,完成医院网环境数据中心机房网络设计;实验结果表明,所提方法设计的医院网环境下数据中心机房网络具有耗能低、扩展灵活、周期短等优点。     

基于SOPC技术的发射装置联调检测设备设计

为解决发射装置脱机状态下的综合检测问题,构建了基于片上可编程系统(SOPC)的发射装置联调检测设备。方案采用NiosⅡ软核处理器嵌入技术,并将处理器和外设接口控制逻辑集成在一块FPGA芯片中。FPGA内部程序模块设计使用VHDL语言描述,可重构性强,升级容易,移植性好。设备功能和性能达到设计要求,已在工厂装备修理中得到应用检验。     

混沌参数调制下RSA数据加密算法研究

随着网络信息通讯技术的发展,信息数据的通讯安全成为信息化网络信息数据通讯过程中的重要问题。面对大量侵入程序与数据漏洞的威胁,一套强有效的数据加密算法成为数据研究领域的研究方向。RSA数据加密算法作为如今常用的安全性最高的算法,在大数据动态数据节点混沌排列的条件下,无法有效保证数据的加密安全。混沌参数下,出现加密逻辑断裂、溢出、数列逆排等严重的算法漏洞。对此,提出混沌参数调制下RSA数据加密算法研究,采用混沌参数特征处理单元、特征序列逻辑控制单元与混沌FIE-RSA算法,对传统RSA加密算法存在的问题进行针对性解决。通过仿真实验证明,提出的混沌参数调制下RSA数据加密算法研究中,采用的一系列方法具有加密处理响应速度快、处理运算时间短、加密安全度高、反破解性能强等特点。     

基于BP网络和专家系统的铝电解槽分层故障诊断

针对铝电解槽故障种类繁多和不易诊断的问题,设计了基于BP网络和专家系统的分层故障诊断系统,包括前层分类和后层预报;通过对槽电阻信号的频谱分析,提取了故障特征信息,并对故障进行分类;建立了基于BP网络的前层分类器,用于诊断特征显著的故障;制定了故障诊断和控制规则,完善了专家系统的知识库,根据前层分类结果对余下故障进行诊断;通过制定规则,将前层分类和后层预报相结合,实现了故障诊断系统的整体设计;仿真结果及理论分析表明,该系统可有效预报单一及复合故障,提高故障诊断的准确率,保证铝电解槽工作状况的稳定。