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关键词： 遥操作系统   丢包   DoS攻击   事件触发   模糊控制  

摘要： 遥操作系统能够使操作人员通过机器人远程完成复杂困难的任务,在空间作业、远程医疗等领域有着广泛的应用。在基于网络通信的遥操作系统中,存在着诸如网络诱导延迟、数据包丢失和网络攻击等问题,这些问题将严重影响系统的稳定性和性能。因此,文中考虑到遥操作系统的应用场景,结合网络中的时延、数据包丢失、网络攻击等问题,对基于网络通信的遥操作系统进行分析与控制。本文的研究内容主要有以下方面: (1)研究了基于力观测器的主从式机械臂系统的控制问题。针对应用在手术机器人中的主从式机械臂系统,在主从端设计位置速度观测器和外力观测器,使得主从式手术机械臂系统能够在不使用传感器的情况下获得位置、速度和外力信号,从而将系统转化为位置误差——力反馈控制系统。最后设计李雅普诺夫函数,证明得到系统稳定的充分条件。 (2)研究了网络攻击下基于事件触发的双边遥操作系统的控制问题。考虑到双边遥操作系统的通信信道中存在时延、丢包和DoS攻击的情况,文中给出了丢包和网络攻击的概率模型;并设计了带有缓存器的事件触发机制,致使主从端收到来自对端的数据均是可靠的,降低了网络中的丢包和网络攻击对双边遥操作系统的影响。最后通过李雅普诺夫方法分别在理想网络状况和实际网络状况下进行稳定性判断。 (3)研究了基于模糊控制的多边遥操作系统解耦控制的问题。探究了一主多从的多边遥操作系统中,多个从端机械臂之间存在通信耦合干扰的情况。设计了自适应模糊控制器对耦合干扰进行逼近补偿;并设计自适应PD控制器,使主从端达到同步;提出了数据传输控制器,对从端数据进行整合并对主端数据进行分发。最后使用李雅普诺夫函数方法,给出了PD控制器和模糊控制器的自适应律设计方法,并证明了系统的稳定性。

关键词： 平台生态系统   成长机理   组织合法性   鸿蒙操作系统  

摘要： 本文以鸿蒙操作系统为案例,基于组织合法性的视角,对平台生态系统的成长机理开展研究。具体将鸿蒙平台生态系统的成长过程划分成三个阶段,对每个阶段如何获得合法性进行研究,并探讨其合法化过程中平台生态系统的成长机理。本文揭示了平台生态系统从建立到成熟稳定,是一个不断获取合法性的过程。根据成长阶段的不同,每个阶段获取合法性的侧重点不同。研究表明:(1)在平台的探索期,新兴平台的主导者并不想因为与现有平台产生竞争而疏远他们的合作伙伴和客户,在这个阶段新的平台主导者侧重在规制合法性和认知合法性两个方式获取合法性,获取社会、用户的信任。(2)在平台的发展期,因创新需求、开发者的利益诉求以及市场对鸿蒙的认知度等因素,平台主导者一方面通过与具有规范合法性的行业组织或公司合作承担社会责任来获取规范合法性;另一方面通过明星品牌宣传、新产品策略来获认知合法性,从而进一步完善了平台生态系统。(3)在平台的扩散期,平台生态系统通过规制合法性、规范合法性和认知合法性的持续获取,基本完成平台生态系统的建立,并将平台生态系统的范围进一步扩大,最终实现平台生态系统的快速繁荣和稳定发展。据此我们对平台生态系统的成长机理进行了总结,并对其成长阶段不断获取合法性的过程给出对应的政策和建议。研究结果不仅丰富了平台生态系统成长机理研究的理论成果,还可以给同行业提供一个可参考的平台发展模式,为新兴平台型企业的组织合法化提供科学指导。

关键词： Operating systems   XMHF’s compatibility   Micro-hypervisors   Security-sensitive programs   Hardware  

摘要： Micro-hypervisors are used in many research projects to improve the security of computer systems. For example, some micro-hypervisors can separate security-sensitive programs from commodity operating systems, which typically consist of millions of lines of code. Thus, the security-sensitive programs are secure even if the operating systems are compromised. XMHF is a micro-hypervisor framework for the x86 micro-architecture that allows developers to extend it into customized micro-hypervisors. Unfortunately, XMHF does not support the latest commodity operating systems and hardware. This thesis presents an enhancement of XMHF, called XMHF+, which addresses the compatibility issues mentioned above and introduces new features. XMHF+ extends its support to 64-bit modern operating systems such as Windows 10 and Debian 11, as well as modern chipsets with TPM 2.0. Moreover, XMHF+ virtualizes the hardware virtualization extension, enabling popular hypervisors such as KVM, VMware, VirtualBox, and Hyper-V to run on top of it. XMHF+ maintains the design principles of XMHF, making it possible to verify its memory integrity as future work.

关键词： Linux操作系统  

ISBN: (纸本)9787115614537

摘要： 本书共12章，分为4篇：快速入门篇、系统管理篇、基础应用篇、前沿应用篇。第1篇主要包括：Linux操作系统概述、命令行基础。第2篇主要包括：文件和目录管理、用户和组管理、磁盘存储管理、进程管理。第3篇主要包括：软件包与网络服务管理、Shell编程、Linux C编程。第4篇主要通过综合案例介绍Linux操作系统在人工智能、大数据、Docker容器等场景中的应用。

关键词： ROS   嵌入式实时操作系统   DDS   QoS  

摘要： 近年来,由于人工智能行业的高速成长,人工智能、万物互联也越来越成了人工智能生产的最新趋势。但人工智能系统往往存在开发周期过长、无法复用的弊端,不符合开发者的需求。斯坦福大学研发的机器人操作系统ROS(Robot Operation System)作为一种先进的人工智能中间件,具有发送/订阅的消息机制,成功实现了机器人软件系统中不同模块间的信息解耦,极大地提高了机器人软件中系统模块的可复用性。为克服ROS的缺点,ROS官方继而研制了ROS2,在保留其优秀的发布/订阅机制的同时,还使用DDS(数据分发服务)作为底层的通信协议,去掉了ROS的中心节点,实现了真正的去中心化,使ROS2成为了一个真正的分布式机器人系统,对于实时性和稳定性也有提升。ROS2的官方版本不支持微控制器或国产RTOS,这限制了ROS2的发展。除此之外,目前还有许多机器人产品有低功耗和小型化的需求,并且机器人产品上存在的许多微控制器板卡是无法直接与ROS2进行通信的,所以需要一种可以使运行在微控制器上的ROS2节点与运行在PC端的标准ROS2节点进行通信的方法。因此,ROS2在国产嵌入式操作系统中的应用研究将有助于ROS2在机器人领域中的广泛使用,对于扩展ROS2的应用范围以及机器人的国产化都会起到积极的作用。本研究的主要工作是:实现了运行在资源有限的微控制器上的ROS2节点可以通过代理与运行在PC机上的ROS2节点进行无缝兼容的通信。选取中国电子科技集团第32研究所自主研制的锐华嵌入式实时操作系统作为本研究的目标操作系统,将其移植到STM32微控制器上;使用面向资源受限的Micro XRCE-DDS作为ROS2的底层DDS实现,并对DDS抽象层和客户端库进行了适用于微控制器的修改;提出一种QoS调控机制,对服务质量进行监控和动态调节。实现了ROS2对国产嵌入式实时操作系统的支持扩展。经过编写用例和功能性、非功能性测试,本研究对ROS2完成了国产嵌入式实时操作系统扩展,在微控制器上运行的ROS2节点可以无缝执行与PC上运行的节点兼容的发布和订阅操作。最后,本研究采用Turtle Bot3机器人构建了移动机器人目标检测系统,将轻量化的Yolo V3算法应用于嵌入式设备,并在实际场景中进行行人检测与跟踪测试。结果表明,实时性和稳定性均满足要求,达到了本研究的研究目标。

关键词： 小组游戏竞赛法   协同学习   操作系统课程  

摘要： 随着我国职业教育政策的推动,职业院校教育得到了社会的高度关注,而关注的焦点常落在教育质量。课堂是教育质量提升的关键,且课堂又与学生的学习兴趣和课堂参与、教师的教学方法和教学机智环环相扣。由于中职学生在中考中失利且正处于青春期,逆反心理的表现较为突出。具体表现为不愿意与人交流,课堂上学习兴趣不高,对稍有难度的问题不愿意思考,不积极参与课堂等,这些现象在工科类中职生群体中表现得更加明显。采用什么样的教学模式可以提高学生的学习积极性,如何提升学生的课堂参与度,是值得研究的问题。基于协同学习的小组游戏竞赛法可以很好地解决此问题,在协作学习小组的游戏竞赛中,学生为自己和本小组争取积分而积极参与到课堂中来,在体育、生物、英语等课程应用协作学习小组的游戏竞赛法皆取得了可观的教学成效。本文尝试以操作系统课程为抓手,将基于协同学习的小组游戏竞赛法应用于中职操作系统课程教学,为提高学生的信息技术课堂参与意愿和上机操作的行动力提供方案和思考。本研究以南宁市某中职学校的一个计算机班作为研究对象,进行为期一个学期的操作系统课程教学,从中选取8个课时作为两轮教学实践研究。研究分为三个部分。首先,整理相关文献和了解操作系统课程现状。笔者对小组游戏竞赛法和协同学习的相关文献进行整理和分析,总结出目前小组游戏竞赛法和协同学习的研究现状和不足。并通过资料分析和实地调查,研究学校对操作系统课程的定位,以及南宁市某中职计算机专业师生操作系统教与学现状,从而评估小组游戏竞赛法的可行性和必要性。其次,提出基于协同学习的小组游戏竞赛法教学模型并依据模型进行《操作系统安装》、《Linux系统用户和组管理》两轮教学设计,而后开展两轮教学实践的行动研究。最后,通过该班学生实验前中后的操作系统测验成绩分析、学生课堂参与情况观察、学生课后访谈记录的形式验证基于协同学习的小组游戏竞赛法教学效果。研究发现,当小组游戏竞赛法使用后小组之间的竞赛积分是你追我赶的,这是好的现象。但出现某个小组的竞赛积分累计3周都排在末尾等现象,是不良的,需要教师及时根据具体情况进行组员的调整。基于协同学习的小组游戏竞赛法教学模式的教学效果主要体现在两方面,一方面可以有效地促进教师发挥教学机智,设计有趣的小组游戏竞赛活动。另一方面,可以很好地在竞赛中激发学生挑战难题的兴趣,降低学生对晦涩难懂的操作系统知识的畏惧心理,从而活跃课堂氛围,增进学生的人际交流,提高学生参与课堂的意愿和操作实践的行动力。

关键词： 实时系统   虚拟化技术   Xen   实时锁协议  

摘要： 随着计算机性能和应用程序实时性需求逐渐增加,实时虚拟化成为了重要的研究方向。Xen作为广泛应用的虚拟化平台,获得了实时领域的广泛关注。目前,针对Xen提出的虚拟化环境下的实时调度算法及其对应的可调度性分析方法,没有考虑系统间共享资源互斥访问导致的优先级反转问题对于系统实时性的影响。为进一步提升虚化系统的实时性,本文对虚拟化环境下的多系统间共享资源访问协议展开研究。首先,本文定义了虚拟化环境下,任务访问共享资源时可能受到的优先级反转阻塞和共享资源访问协议适用的系统模型,获得了共享资源访问协议的设计目标。其次,本文依据设计目标以及虚拟机监视器无法感知应用层任务优先级的问题,设计并实现了虚拟化环境下的任务优先级感知机制及多操作系统间的共享资源访问协议。最后,本文对设计的共享资源访问协议进行了实时性分析。本文的主要创新点及贡献如下:(1)本文针对虚拟机监视器无法感知任务优先级的问题,设计了一种基于任务感知的调度机制,为感知虚拟机任务的紧迫程度提供了可行的方案。(2)针对多操作系统间共享资源访问的优先级反转问题,基于多核优先级天花板(Multi-Processor Ceiling Protocol,MPCP)协议,设计了一种多操作系统环境下的共享资源访问协议,有效的限制了系统间共享资源访问中不可控的优先级反转阻塞。(3)针对共享资源访问的实时性评估问题,基于并行任务模型,提出了一种联邦调度下基于线性规划的阻塞时间分析方法。该方法通过缩小可行域的方式,有效的降低了任务的阻塞时间分析上界。并通过基于响应时间分析的可调度性分析方法,设计了可调度性测试实验,有效的验证了共享资源访问协议的实时性。

关键词： 任务空间遥操作   有限时间   约束控制   未知类反斜线回滞   神经学习控制  

摘要： 近年来,遥操作机器人系统可以有效代替操作人员以面对危险和复杂环境,因此被广泛运用。但是遥操作机器人系统存在非线性不确定性、外部干扰、通信时延和扰动等问题,会对系统的稳定性和透明度性能造成极大的不利影响。本文针对非线性双边遥操作系统(Nonliear Bilateral Teleoperation Systems,NBTS)中存在的外部扰动、通信时变时延和通信扰动以及控制器存在未知类反斜线回滞等问题,基于有限时间理论,开展了控制器设计研究,在笛卡尔坐标任务空间中生成控制器,增加了系统的直观性和实用性。本文所设计的有限时间控制器,保证了系统良好的透明度,缩短了收敛时间,提高了稳态精度,实现更好的瞬态性能。本文的主要研究内容如下:(1)针对模型不确定性以及通信时变时延的双边遥操作系统,设计了新型含有arctan函数的非奇异终端滑模(Arctan Nonsingular Terminal Sliding Mode,ANTSM)控制算法。利用径向基函数神经网络(Radial Bases Function Neural Network,RBFNN)来重构-估计环境力,以避免在通信信道中直接传输力信号。利用ANTSM控制器处理系统不确定性和外部扰动,设计自适应补偿器以补偿时延变化率对状态的相位移影响。利用有限时间稳定理论,保证NBTS的有限时间的瞬态性能和稳态精度,并且通过数值仿真验证了控制策略的有效性。(2)考虑到遥操作系统的全状态误差约束,提出一种半全局实用有限时间控制器。在位置和速度混合误差中引入辅助控制参数系统以实现预定义全状态漏斗误差约束,并且利用半全局实用有限时间稳定性判据推出了自适应反步RBF有限时间(Adaptive Back-Stepping RBF Finite-Time,ABRF)控制算法以满足有限时间规定性能控制要求。设计含有鲁棒补偿项的新型状态滤波器以处理时延和通信扰动对控制器的影响。通过数值仿真和实验平台验证了控制策略的有效性,并且与现有的研究进行对比,实现NBTS下更快的状态跟踪误差收敛速度以及更好的稳态性能。(3)考虑到NBTS控制器中存在未知类反斜线效应所带来的回滞影响,提出了一种基于神经学习的有限时间控制器。RBFNN用于逼近模型不确定性,并且利用鲁棒自适应项补偿了未知类反斜线效应带来的滞后。利用Lyapunov稳定性理论证明了在混合状态误差下,所有偏差信号的半全局有限时间实用稳定。最后通过仿真和实验平台验证了控制器策略的有效性,并且与现有的研究进行对比,保证了更好的瞬态性能和稳态精度。

ISBN: (纸本)9787115617408

摘要： 本书基于银河麒麟桌面操作系统V10，以Qt 5.12.8为开发平台，将理论知识与开发经验相结合，深入浅出地介绍桌面应用开发的常用技术。本书分为10章，内容包括初识Qt、开发环境、编程基础、窗口设计、对话框、事件处理、信号槽、常用控件、布局管理、文件管理等。

关键词： 物联网   操作系统   情景规划   动态评估  

摘要： 随着5G网络的普及,我们迈入了一个万物互联的物联网智能时代。从最初的智能手环、智能手表等个人穿戴硬件,到城市全方位覆盖的共享单车,再到今天的智慧城市、工业互联网、智能家居和车联网,物联网的应用百花齐放,几乎覆盖了各行各业。与此同时,物联网相关的技术如物联网芯片、模组、操作系统、管理平台等方向都在快速发展,加之云计算、大数据和人工智能等前沿技术的快速突破和发展,对物联网的发展进行了多方位的赋能。虽然物联网技术发展非常迅速,但是整个行业还处于发展的初中期,未来的发展还有很大的空间和很多的不确定性。Z公司是国内一家具有运营商背景的科技企业,在母公司面向物联网部署未来发展战略的背景下,Z公司的主要业务聚焦在于物联网操作系统产品的研发。物联网操作系统,目前正处于发展的初期阶段,在国际形势、技术迭代、市场趋势、管理环境等方面都存在高度不确定性,如何在此高度不确定环境下部署资源,是Z公司发展战略制定的重要挑战。本文首先对Z公司发展物联网操作系统的外部环境、内部资源与能力进行系统分析,在此基础上运用情景规划的方法,通过对不确定因素的系统分析,构造出物联网操作系统未来发展可能出现的主要情景,并通过对早期信号的识别与判断,对主要情景进行预测,从而对Z公司物联网操作系统的发展策略进行动态评估与实时调整。以此来应对技术和行业发展的高度不确定性,保证Z公司物联网操作系统的战略实施具有灵活性。本文的研究可以通过情景规划方法,推理出物联网操作系统未来的发展方向和情景,从而指导Z公司制定适合自身的物联网操作系统发展策略,也可以为物联网操作系统行业的发展提供理论参考。