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关键词： 容器与容器编排   分布式平台   容器资源虚拟化   跨平台互操作  

摘要： 随着分布式容器技术的发展,它已成为分布式平台协同与互操作软件实现中最常用的技术手段。然而,这一技术在实现分布式平台间的数据同步和命令交互时由于其交互协议异构性,常使用静态预定义或半自动化容器编排的方式来实现,在实际应用场景中对系统控制交互高动态可扩展性业务需求支撑不足。本文结合容器云生态,通过分析现有分布式平台协同调度容器应用特征,实现了基于资源虚拟化的分布式容器平台统一运行与管理平台,在技术实现上具有以下特色:首先,依据分布式异构应用容器的交互特点,本文从网络通信、数据解析与反解析、资源映射三个层面去构建容器应用的唯一表征。在系统内部通过资源来统一抽象,为不同的容器应用生成不同的交互组件,屏蔽了底层分布式容器应用的通信网络异构,数据同步异构以及交互数据消息异构,形成以数据为中心的平台,为上层互操作数据交互提供统一的容器应用资源管理与调度接口。其次,在容器应用资源虚拟化的基础之上,将应用容器之间的协同互操作关系转换成平台内部资源之间的联动。依据容器编排的思想,通过资源间的请求与响应构建动态的资源订阅通知,动态编排不同容器之间的资源交互关系,实现跨资源间联动。并且构建互操作规则库进行动态的互操作逻辑,完成异构分布式容器间的协同互操作。第三,本系统提供丰富的二次开发接口,并且暴露协同互操作库的虚接口,支持外界的动态扩展,能够支撑多种场景下的协同互操作二次开发,满足分布式场景中协同互操作实现。最后本论文构建了一个基于智能家居互操作的验证系统,依靠该验证系统进行本系统的测试,通过验证场景的实验结果能够对本文提出的协同互操作系统进行有效性和可靠性的验证。

关键词： 遥操作   通信链路   USRP   NS3  

摘要： 遥操作可实现人对机器人的远程操控,被广泛应用于极端环境探索、远程手术等领域。遥操作系统通常由主端设备、从端设备、主从端之间的通信链路组成,其中通信过程的不确定性是其实际应用的一个核心瓶颈。而现有研究通常对通信过程进行理想化仿真或直接使用有线、无线局域网进行通信,导致遥操作系统在面向实际任务时的整体效果难以衡量,阻碍了其应用。因此,本文设计并实现了面向遥操作系统的自定义通信链路,内容如下:1、针对遥操作系统易受地理位置限制的问题,设计并实现了基于网络模拟器(Network Simulator 3,NS3)的自定义通信链路。首先,在有线连接下,构建了遥操作系统基础架构。然后,基于NS3实现了信道参数可调节的网络传输模型。最后,完成了基于NS3的自定义通信链路搭建,并实现了遥操作数据的跨网络传输。2、针对遥操作无线通信传输测试平台缺乏的问题,设计并实现了基于通用软件定义无线电外设(Universal Software Radio Peripheral,USRP)的自定义通信链路。首先,基于USRP实现了滤波器组多载波调制无线通信算法。然后,搭建了基于USRP的自定义通信链路。最后,实现了遥操作数据的无线传输。实验结果表明:基于NS3的自定义通信链路可以模拟网络的时延、抖动、丢包等参数,可用于研究跨网络传输的遥操作系统。基于USRP的自定义通信链路可以搭载物理层通信算法,可用于研究无线传输下的遥操作系统。

摘要： 2022年10月15日,由国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司与杭州和利时自动化有限公司共同完成的“基于自主芯片和操作系统的SCADA系统研制与成品油管道应用”科技成果顺利通过中国石油和化工自动化应用协会组织的技术成果鉴定。鉴定委员会认为,该成果整体技术达到国际先进水平,其中工业控制系统全生命周期、双体系并行的可信计算技术与基于并发主从轮询机制的确定性实时通信协议技术处于国际领先水平,一致同意通过科技成果鉴定。

关键词： 操作系统   混合式教学   问题   对策  

摘要： 本课题从基于线上线下混合教学模式的《操作系统》课程，其教学过程中存在的问题以及如何提高教学效果、如何开展实验教学等几个方面出发进行研究，提出策略方案并加以改进，使教学方式更加灵活多样，让实验教育教学向多样化的方向发展，为培养“计算机专业高素质人才计划”的实施提供有力支撑，提升学生的整体素质，增强其就业核心竞争力。为此，文章在研究活动实施和开展的过程当中，首先对该课程教学的基本情况进行了全面的调研和分析，与此同时提出了未来需要优化改进的一些策略和主张。借助于线上线下的高度整合，全面提升操作系统课程的质量和效果，是本文研究的终极目标。

关键词： 操作系统   容器   隔离   资源视图   模块   访问控制   线程  

摘要： 随着操作系统级虚拟化技术的生态系统不断完善,容器已经成为虚拟机的可行替代方案。同一主机上的容器共享主机的硬件资源与操作系统,因此容器可以获得接近物理主机的性能。但是,由于容器缺乏虚拟硬件抽象层和客户机操作系统层,容器对主机操作系统隔离性提出更高的要求。伴随容器的应用越来越广泛,操作系统隔离性不足问题愈加凸显,主要表现为以下三点:一是资源视图隔离不足;二是模块隔离不足;三是线程隔离不足。解决上述问题主要涉及对操作系统隔离性的优化,具体来说包括以下三个方面。针对资源视图隔离不足的问题,基于命名空间的资源视图隔离方法可以为容器提供隔离的资源视图,从而解决资源视图隔离不足的问题,并指导容器内的应用制定正确的资源使用策略。该方法由资源视图重定向机制与资源命名空间构成。首先,资源视图重定向机制重定向容器的资源视图请求到资源命名空间中处理。其次,资源命名空间与容器进行绑定并动态更新容器的可用资源信息。实验结果表明,该方法可以让容器的执行时间缩短最高达95%。针对模块隔离不足的问题,基于加载过程重命名的模块隔离方法可以为容器提供隔离的模块,从而解决模块隔离不足的问题,并提升容器的访问控制效率。该方法由模块加载重命名机制和基于虚拟化的访问控制模块构成。首先,模块加载重命名机制为容器加载和重命名模块,并将模块入口与容器绑定。其次,基于虚拟化的访问控制模块通过内核关键结构的虚拟化,为容器实现高效的访问控制策略。实验结果表明,该方法为容器带来平均24.2%的系统访问吞吐量提升。针对线程隔离不足的问题,基于超额订阅感知的线程隔离方法可以为容器提供隔离的线程管理,从而解决操作系统线程隔离不足的问题,并优化超额订阅环境中的线程效率。该方法由基于超额订阅标志的线程隔离机制和自适应的线程管理方法构成。首先,基于超额订阅标志的线程隔离机制为容器控制组添加超额订阅标志,并在运行过程中基于容器CPU和线程数量动态调整该标志。其次,自适应的线程管理方法基于超额订阅标志为容器采用合适的线程管理方法。实验结果表明,该方法可以为容器带来最高达19倍的运行效率提升。综上所述,操作系统隔离性不足严重影响容器的使用。基于命名空间的资源视图隔离方法为容器提供隔离的资源视图,优化容器的资源使用效率。基于加载过程重命名的模块隔离方法和基于超额订阅感知的线程隔离方法为容器提供隔离的访问控制模块与线程管理策略,优化容器的系统访问效率和运行效率。

关键词： 汽车开放架构   操作系统   一致性测试   等价类划分   决策表  

摘要： 随着半导体和信息技术的发展，汽车电气和电子系统变得越来越复杂，对于汽车电子控制单元（ECU）的需求在不断增加，如何实现ECU之间运行的上层应用软件的可移植性和不同厂商的下层硬件平台的兼容性成为一个重要问题。汽车开放架构（AUTOSAR）操作系统规范为车载嵌入式操作系统及其相关服务定义了一系列的抽象标准接口，其独立于应用软件和硬件平台，获得广泛的应用。由于AUTOSAR提供的统一规格说明中都是抽象的要求，导致不同开发者和服务提供商设计开发的ECU有所不同，具有两义性，如何保证操作系统开发过程中严格遵守AUTOSAR规范成为一个亟待解决的问题，因此，需要对实现的AUTOSAR操作系统进行一致性测试，来确保其详细设计符合要求。　　一致性测试作为一种黑盒测试，可以通过控制输入以及校验输出来验证不同实现是否和规范严格一致，确保软件拥有指定的接口和功能。本研究的主要研究内容是面向AUTOSAR操作系统进行一致性测试，重点在以下两个方面深入进行研究和探索：　　1.在深入理解AUTOSAR官方提供的一致性测试需求以及AUTOSAR规范操作系统功能特性的基础上，设计了详细的一致性测试执行方案并针对操作系统进行一致性测试。面向AUTOSAR操作系统的一致性测试首先需要针对不同的功能模块中的不同功能接口，利用分类树等方法设计各种可能运行情况下的测试用例，然后将不同的测试用例进行组合，得到可以验证具体功能规范的测试序列。之后需要将被测操作系统置于不同的测试前状态，再将测试序列在被测操作系统上顺序执行，得到测试结果。最后，将测试结果与通过标准进行校对，验证操作系统是否符合规范要求。　　2.通过等价类划分和决策表的组合测试方案，实现一致性测试套件的划分与重构。由于传统AUTOSAR操作系统一致性测试方法针对性不强，被测系统需要符合最高一致类级别要求才可以通过测试，无法测试低一致类级别要求的操作系统。本研究基于等价类划分方法和决策表方法组合设计了新的一致性测试方案，通过在设计测试用例时参照一致类进行等价类划分，使得测试用例在生成时被赋予一致类属性，可针对不同级别操作系统进行测试。

关键词： 移动智能   终端操作系统   移动通信网络   智能终端系统  

摘要： 本文探讨了基于移动通信网络的智能终端领域中应用操作系统和应用系统技术的技术融合与演进，从应用系统技术的发展与范畴、技术架构、技术属性、技术演进与发展、技术趋势与预测策略基本维度，对当代中国基于移动通信网络的智能终端的应用操作系统架构及相关技术的发展历程进行了全面系统的分析与透视。我国系统团队已逐步在智能移动通信终端操作系统技术领域展开全面探索和技术深度布局，但公司自研产品的系统技术性能仍远未得到系统技术人员的进一步提升。

关键词： 柔性机器人遥操作系统   同步控制   网络通信约束   时变时延   复合自适应神经网络   阻抗控制   固定时间  

摘要： 柔性机器人遥操作系统作为典型的人机交互型系统,因其远程可控性、交互性、灵敏性等被广泛应用于高空深海探测、远程医疗、抢险救灾等众多控制领域中,具有广阔的发展前景以及独特的应用价值。随着作业环境的复杂化及多变化,人们对遥操作系统的暂稳态性能以及任务完成度有着更高的要求。但一方面系统中的信息传输依赖于网络通信信道,不可避免地会存在时间延迟、通道容量及带宽限制的问题,从而降低系统信号的传输速度和精度。另一方面,为提高遥操作系统的安全性、扩展性和人机协作能力引入了具有柔性关节的机械臂,这使得系统动力学模型具有更为复杂的非线性和强耦合性。此外,当系统作用于工作环境时,极易受到未知的外界干扰,进而影响系统的稳定性和快速性。因此,如何在网络诱导时延以及不精确系统模型下,通过构造新的控制策略来实现柔性机器人遥操作系统主从同步控制并保证系统的稳定性、鲁棒性以及快速性,是本论文的主要研究内容。论文的主要研究工作如下:(1)针对网络通信约束下的不确定柔性机器人遥操作系统提出了基于反步法的自适应神经网络同步控制策略。首先,构造了新的时延估计器,解决了非对称时变时延给系统带来的影响。其次,基于神经网络控制方法在线估计并补偿了系统不确定性,进而构建了一种自适应补偿控制协议。通过提出的反步法控制策略,不仅实现了时延下柔性机器人遥操作系统的同步控制,同时有效地补偿了存在未知参数的输入量化引起的额外非线性和量化误差。进一步针对反步法控制中存在的固有问题,提出精确差分器实现了固定时间内更快速、更精准地估计虚拟控制器的导数且不存在估计误差。最后,基于Lyapunov稳定性定理,给出了实现柔性机器人遥操作系统同步控制的充分条件,在理论上证明了闭环系统的所有状态最终有界。(2)针对不确定的柔性机器人遥操作系统提出了基于阻抗控制的复合自适应神经网络固定时间同步控制策略。首先,设计了新的复合自适应神经网络控制方案,实现了固定时间内对系统动力学不确定以及未知干扰的在线补偿。其次通过阻抗控制提供理想的主从参考轨迹,实现了位置跟踪和力跟踪的控制目标,提高了系统的透明性。基于提出的固定时间控制策略,实现了柔性机器人遥操作系统主从同步误差的固定时间收敛,同时也提高了系统的透明性、稳定性、鲁棒性、收敛精度以及收敛速度。进一步提出固定时间命令滤波器解决了反步法控制中存在的“复杂性爆炸”问题,实现了固定时间内对虚拟控制器导数的估计及误差补偿。最后,利用Lyapunov稳定性定理,给出了系统控制器参数以及固定时间稳定性的充分条件,为控制器设计提供了理论依据。最后通过仿真结果,验证了论文提出的控制策略实现了柔性机器人遥操作系统的同步控制。同时与现有控制方法进行了对比仿真,进一步验证了所设计控制策略的优越性。

关键词： Linux操作系统  

ISBN: (纸本)9787300300788

摘要： 本书主要介绍了系统安装、基本shell 命令、高级shell 命令、用户管理、磁盘管理、文件管理、资源管理、网络管理、软件包管理和应用服务器搭建等内容，采用了大量实例介绍相关知识的应用，帮助读者掌握CentOS/RHEL 系统的使用和管理技巧。在讲解知识点时，配套了大量案例，以加深读者对知识点的理解，并对部分较难的知识点和案例进行了注释分析。

关键词： 双边遥操作系统   有源端口   无源性   时域无源控制   能量罐  

摘要： 双边遥操作系统涉及机器人学,神经学,控制理论和力学等多方面技术,在机器医疗,太空探索和危险环境作业等领域具有极高发展潜力。在遥操作控制算法中,无源控制以能量流动作为设计基础,从物理角度对控制行为做出解释,可优化系统的动态性能。传统的无源控制假设系统中操作者端口无源且不影响能量交换,在进行算法设计时通常对其不予考虑。事实上,当人手操纵机械臂执行任务时,其运动状态具有随机性,可能处于有源状态并对其控制性能造成负面影响。本文首先分析了操作者端口在不同运动状态下的有源性,并设计了两套可用于含有源操作者端口的双边遥操作系统的控制算法。最后,在MATLAB/Simulink平台上对所有理论分析和算法设计进行了实验测试,证明了本文有源性分析方法的正确性和所设计算法的实用性。本文的主要研究成果如下:1.以无源理论为基础,采用基于端口输入输出信号积分的分析方式,将操作者作为单独端口来定性研究其在不同运动状态下的无源性。该方法优化了端口建模方式,将速度v和位移x作为操作者感受阻力的诱因。经实验验证,最终得出该端口在特定运动模式下处于有源的结论,避免了原有的人手阻抗建模法的随机性,具有较高真实度,也揭示了传统无源性理论假设的局限。2.结合时域无源理论,设计了一套可用于含有源端口的双边遥操作控制算法。该算法使用无源观察器PO(Passive Observer)对端口瞬时功率p进行监测,以判断其无源性,并使用无源控制器PC(Passive Controller)对额外能量进行耗散,避免了原有的基于能量的控制算法的积分误差和力突变问题,平滑了补偿力f的输出,降低了震颤幅度和跟踪误差。这套算法具有一定的普适性,可扩展至多个端口中以调节其各自的无源性对系统整体性能的影响。3.对算法进行进一步优化,设计了一套优化的结合能量罐(Energy Tank)的双层控制算法。在该算法中,使用直接力反馈控制作为透明层以保证透明度,无源层使用能量罐监测操作者端口通过有源行为向系统注入的额外能量,并利用可变阻尼器件B在从端进行耗散,以维持系统稳定性。经仿真测试可知,优化后的系统具有更小的接触抖振,位置跟踪表现良好,具有更高稳定性与更强临场感。该算法改进了原有的含能量罐控制算法的结构,并扩展其功能,首次将其用于调节操作者端口有源对系统的负面影响,具有一定的创新性与实用性。