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摘要： Operating systems are built and designed around two driving forces: the capabilities of hardware, and the demands of software. Yet traditional (read: old) operating systems and programming models have inertia, resulting in interfaces for new hardware following the designs of existing interfaces. As a result, programmers are limited in their ability to express the important parts of their programs due to the layers of compatibility and overhead thrust upon them, despite their persistent demands for higher throughput and lower latency. Operating system abstractions must evolve into the modern day. Merely relying on decades old abstractions and incremental change will relegate novel hardware of the last decade to a fate of access via interfaces designed for tape and spinning rust. We stand before an opportunity to study how a confluence of trends may shift programming models away from a traditional, process-centric view point towards a data-centric one, in which data is the primary citizen of the system. This opportunity arises from trends in hardware that directly impact how we view the data access path and the responsibilities ofthe operating system and the kernel. The increasing speed of interconnect technologies draws computing nodes closer together in latency space, increasing the efficiency and useability of shared memory. Persistence, traditionally trapped low in the memory hierarchy, is leaking upward, as access speeds for persistent devices increase (sidenote: this includes new technologies like byte-addressible non-volatile memory DIMMs, but also improvements in SSD performance and interfaces). As a result, the overhead of the traditional kernel-driven data access path begins to dominate the cost of accessing persistent data. Finally, the increasing heterogeneity and disaggregation of compute and memory devices demands increased data and compute mobility, as software demands continued scalability, distribution, and raw speed. This dissertation presents a new,

关键词： 实时操作系统  

ISBN: (纸本)9787302630463

摘要： 本书主要介绍FreeRTOS实时操作系统开发。全书共分10章。第1章介绍FreeRTOS实时操作系统、FreeRTOS实时操作系统的移植方法以及FreeRTOS的配置文件；第2章介绍FreeRTOS的任务；第3章介绍FreeRTOS时间管理；第4章介绍FreeRTOS任务栈；第5章介绍FreeRTOS内存管理；第6章介绍FreeRTOS任务间通信；第7章介绍FreeRTOS定时器与低功耗；第8章介绍FreeRTOS+CLI命令行界面；第9章介绍FreeRTOS+FAT文件系统，以及通过文件系统的标准文件系统接口实现对文件的增删改查功能；第10章介绍FreeRTOS的网络编程。

关键词： 网络化遥操作系统   同步控制   传感器故障   预定性能控制   阻抗控制   模糊小波神经网络   固定时间  

摘要： 网络化遥操作系统具有远程操作、精准操作、人机交互和抗恶劣环境等优点,因此在事故救援、太空探索、深海勘探、远程手术等领域中被广泛应用。鉴于上述作业环境的未知性,复杂性和多变性,遥操作从端机器人的传感器发生故障的风险将大幅提升。故障的存在将使测量值相对于实际值发生偏移,不可避免地危及遥操作系统的安全性、可靠性以及运行的稳定性,从而破坏控制任务。另外,遥操作系统模型具有强非线性,且在实际应用中很难获得精确的系统模型。又考虑到由于遥操作的工作需求越来越复杂和精确,仅考虑系统的稳定性是远远不够的。如何在传感器故障下,设计控制方案使遥操作系统能够在实现同步控制的同时保证系统的暂稳态性能满足预设需求,是本论文的主要控制目标。论文的主要研究内容如下:(1)针对传感器故障下的不确定网络化遥操作系统,设计预定性能位置同步和力跟踪控制方案。首先,考虑从端机械臂的位置传感器发生故障,对此设计学习观测器来对故障值进行估计。其次,为了提高主-从机械臂的透明度和灵活性,提出了理想的阻抗控制模型,将遥操作主从系统分为两个独立的系统,实现力和位置协调控制。进一步,提出了基于阻抗框架的模糊自适应预定性能控制器使得遥操作系统能够提前定量地设置瞬态性能:模糊小波神经网络用于近似不确定系统模型,预定性能函数将位置跟踪误差预置在足够小的范围内。最后,利用绝对稳定性准则证明了具有时变时延的遥操作系统的绝对稳定性。(2)针对从端机械臂的位置和速度传感器均发生故障的不确定遥操作系统,提出了基于滑模观测器的固定时间预定性能同步控制方案。首先,设计滑模观测器估计从端机械臂的位置和速度传感器故障,并利用径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络对系统不确定项进行在线补偿,同时设计滑模自适应律对外界扰动进行处理。其次,提出了基于阻抗框架的近似固定时间预定性能控制器。将固定时间控制与预定性能控制相结合,获得具有更快收敛速度的预定性能函数。然后,结合预定性能控制设计固定时间终端滑模控制策略,使得遥操作系统同步误差在固定时间内收敛到预定性能函数预设的范围内,进一步提升了遥操作系统包括超调量、收敛速度和收敛精度在内的瞬态性能。最后,利用Lyapunov稳定理论对系统的收敛性进行严格证明。从仿真结果可以看出,本文设计的学习观测器和滑模观测器均能够快速准确地估计从端机械手的常数或时变传感器故障。本文的控制策略保证了遥操作系统在存在传感器故障的情况下,不仅可以获得良好的同步性能,还能实现预设的暂稳态性能。

关键词： 遥操作系统   间歇性网络传输   自适应控制   事件触发机制  

摘要： 近年来，遥操作机器人系统备受关注，主要由于其在太空探索、军事、医疗、灾难救援和核电站操作等多个领域的广泛应用。遥操作系统通常由一个人类操作的主机器人和一个执行实际任务的从机器人组成，两个机器人之间通过高效的通信网络进行信息交流和传输，从而实现远程控制和操作。这种操作方式能够有效地避免人类直接面对危险环境。然而，在长距离网络传输过程中，通信时延是一个不可避免的问题。现有大多数研究往往只考虑了连续通信时延的情况，忽略了通信信道存在的不规则延迟和可能的数据丢失等实际问题。而且这些研究都要求很强的时延假设，不符合实际中尤其恶劣环境中的遥操作系统的网络条件。　　本篇论文以间歇性网络传输下的单主-单从/多从遥操作系统为研究对象，旨在针对间歇性数据传输的约束网络问题，设计了一种自适应控制算法，以保证系统的同步。在间歇性网络传输下，通信信道存在着不规则的时延和可能的丢包等问题，从而导致数据交换在时间上是间歇性的，这使得系统稳定性分析变得异常困难，至今未得到很好的解决。因此，本文的研究重点在于如何应对这些弱假设通信条件，并设计出适应性强、能够应对间歇性通信问题的控制算法，从而提高间歇性网络传输下的遥操作系统的性能。论文的主要研究工作如下：　　(1) 针对间歇性网络传输下的带有未知参数的单主-单从/多从遥操作机器人系统的同步问题，本文提出了一种自适应控制策略。该策略旨在通过在线估算未知参数并进行动态调整，以实现闭环系统的性能要求并减少不确定性的影响。而且，在控制器的设计中，直接力反馈的引入能够有效避免过多的阻尼传递给操作者，同时也避免了自适应控制将人力当作“外部干扰”进行处理。通过采用本研究所提出的控制策略，可以有效地提高遥操作机器人系统的同步性能。　　(2) 以间歇性网络传输下的单主-单从遥操作机器人系统为控制对象，设计了一种全新的动态事件触发方法，该方法不仅能够显著增加事件发生时间的间隔长度，而且还能提高系统的性能。设计的控制算法实现了单主-单从遥操作系统的一阶无限可操作性以及在每一个事件触发时刻的静态力反射，从而显著提升了系统的透明性。此外，本文所提出的事件触发机制也可用于单主-多从遥操作系统中，以降低控制器的更新频率，达到减少计算资源消耗的目的。　　(3) 为了解决单主-多从遥操作机器人系统中间歇性网络传输带来的同步控制问题，本文提出了基于虚拟模型和动态补偿器的分布式自适应控制算法，实现了所有子系统的同步。相比较于传统的同步控制方法，本文基于遥操作系统中机器人之间的间歇性数据交换提出的方法要求更宽松的网络条件，不仅能提高系统的同步性和控制精度，基于事件触发机制还能够降低通信成本和计算能耗。

关键词： Linux操作系统   自主浏览器   关键技术   国产  

摘要： 互联网技术和数字信息技术不断进步，人们能够快捷地通过浏览器获取各种信息。目前，基于Linux操作系统的浏览器是实现人机交互的核心，其设计思路和关键技术对于人们的日常生活十分重要。目前，用户使用的浏览器与国外的浏览器相比还有一定的差距，这是我国互联网技术起步较晚所致。国产自主浏览器尚处于发展之中，并未形成完整的生态体系，不利于维护我国的网络信息安全。软件的兼容性是目前国产软件发展当中存在的关键问题，尤其是市场上的很多厂商推出的浏览器软件无法兼容国产操作系统，或者兼容性较差，浏览器在使用中容易出现问题。因此，浏览器厂商开发基于Linux操作系统的自主浏览器对于我国实现网络安全具有重要作用。

关键词： 形式化方法   操作系统   数据库   文件系统   分布式共识协议  

摘要： 对高可靠系统软件需求的不断增加使得形式化方法在工业界引起了广泛的兴趣。文章概述了当前主流形式化方法，分析了国内外研究态势，并介绍了形式化方法在设计和实现操作系统、编译器、同步原语、文件系统、数据库系统和分布式共识协议等方面的实践。基于这些实践，进一步总结了形式化方法在系统软件中应用的经验，并从理论和工程两方面讨论其可能面临的挑战，最后针对这些挑战提出发展建议。

关键词： Embedded operating system   IoT   Network interface   Thread network  

摘要： Thread networking’s emergence as the de facto low-power IP networking technology warrants investigating a Thread interface within embedded operating system network stacks. Although there exist many embedded software platforms providing Thread integration, these examples notably lack multi-tenancy and a principled policy for interface design and resource sharing. This work first provides a survey of leading embedded operating systems’ networking and Thread capabilities followed by a proposed Thread networking interface design. To demonstrate the interface design, kernel Thread networking support was implemented within TockOS and provided functional interoperability for a Tock child device to attach to an OpenThread router.

关键词： 线缆识别   三维定位   YOLOv5   姿态估计   Efficient Pose  

摘要： 增强现实在工业装配中的应用是顺应本轮产业变革提升工业数字化进程的必要研究,在解决人工装配存在的装配引导和装配姿态规范问题方面具有前瞻性意义。在工业线缆装配领域中的人工装配存在两个显著问题:装配安装引导和装配姿态规范。在装配过程中,不同的装配组件有不同的装配要求;装配人员需要遵守正确的安装规范。因此本文基于使用YOLOv5算法,替换其中的主干网络,采用C/S架构和Holo Lens2开发一种线缆装配引导系统,解决装配安装引导问题;基于改进训练速度的Efficient Pose算法开发基于Holo Lens2的线缆装配姿态规范系统解决线缆装配安装姿态问题。本文工作如下: （1）针对线缆装配场景,本文制作某型线缆数据集,提出一种装配产品组件的三维定位方法。数据集经数据增强后共有10400张图片,随后利用RGB图和深度图,结合改进的YOLOv5算法计算出目标在世界坐标系下的三维坐标。实验结果显示,使用改进的YOLOv5算法在某型线缆数据集上相对于原始的YOLOv5算法在m AP0.5:0.95上提高5%,在精度上分别提高0.3%,在召回率上提高0.2%。 （2）针对装配人员装配姿态的场景,改进姿态估计的Efficient Pose算法,并针对Efficient Pose算法训练时间长,占用计算资源多的问题,改进训练速度。对Efficient Pose算法增加手部预测子网络,能够计算装配工具的姿态和装配人员手部的姿态,实验结果显示,改进训练速度的Efficient Pose算法在真实图片数据集上训练时间减少约10%,在合成图片数据集上训练时间减少约12%。 （3）在改进的YOLOv5算法和改进的Efficient Pose算法的基础上实现一种基于Holo Lens2的线缆装配操作系统原型,包括两大模块,能够快速定位线缆基座并通过C/S架构识别线缆,在线缆和线缆基座间进行安装引导;对装配人员动作进行姿态分析,并对错误装配姿态进行判断和提示。