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关键词： 高压燃气计量   流量积算仪   鸿蒙操作系统  

摘要： 随着我国经济发展和城市化进程的加速,天然气的使用越来越广泛,对于燃气测量的环境和要求也有着巨大的改变。由于流量积算仪具有能成系统、多功能、高精度、网络化等优势,目前被广泛应用于高压燃气的流量计量中。本文首先介绍了国内外流量积算仪现状,引出了高压积算仪的特点和设计需求,并提出了整个积算仪的研制方案。再针对鸿蒙操作系统的特点、架构以及整个移植过程进行了介绍和分析。该方案包括硬件平台设计、软件系统开发和测试验证三个阶段。具体而言,硬件设计阶段主要涉及主控芯片、外设、传感器的选择以及信号调理电路设计;系统开发阶段则包括实时数据采集、数据处理算法设计等,在数据处理过程中,通过优化算法和软件计算过程达到了特殊高压环境下和普通压力环境下流量测量的目标准确度;测试验证阶段则通过实际的流量计样机进行性能测试、流量准确度检测及整体系统实时性检测。本文高压燃气流量积算仪的主要工作以及达成情况如下:1.为保证软件的全国产化并更好的实现积算仪的多项功能要求,对整个积算仪采用了国产鸿蒙操作系统对其平台实现资源分配和任务调度。2.积算仪的流量计算模型可适配多种类型流量计,包括速度型或差压式流量计,最终求得流量的标况流量。实验环节验证了积算仪适配速度型流量计的计量精度,达到了国家标准规定的1.0级。3.针对不同环境设计实现了积算仪的两种压缩因子计算模型,对算法和计算过程进行优化保证了对高压(大于1MPa小于12MPa)、超高压(大于12MPa小于90MPa)燃气的计量精度也能达到1.0级。实验环节验证了不同压力下,两种计算模型的计量精度。4.积算仪通过鸿蒙系统的任务调度功能把整个数据采集、计算、数据存储和上传部分分成多个任务,更好的控制每个部分完成的时间。实验环节中,数据采集周期设置为1s,整个系统使用统一的定时器,完成了1s内积算仪对数据的处理实时。本文基于STM32搭建的嵌入式平台,在Harmony OS中,设计了高压燃气流量积算仪,其具备高压环境适用、高精度、多功能、适用范围广、网络化等特点,达到了预期任务目标。

关键词： 多核处理器   众核处理器   任务调度   嵌入式实时操作系统  

摘要： 随着嵌入式技术的提升与产品需求的扩大,现今行业对处理器性能与效率要求更为严格,传统单核模式存在性能瓶颈,于是引入了多核处理器,在多核环境下,处理器中对每个核的频率要求有所放宽,处理器性能易于提升。但在为其配置操作系统时需要考虑到多核之间的缓存划分、共享资源管理等问题。随着核数的增加,由多核变为众核,上述系统维护开销逐渐增大变得更加不可忽视。另一方面,随着嵌入式系统应用场景的增多,单一系统需要集成的功能更趋于多样化,任务难以通过单一度量进行比较,例如在雷达电侦的部分领域中,部署在设备上的嵌入式操作系统,不仅需要满足任务实时响应需求,同时还需要兼具复杂计算处理、综合化管理模块等其他通用功能。本文从上述问题出发,对众核环境下嵌入式实时操作系统中的调度处理方法进行研究。基于操作系统的任务绑定机制,提出了一种分组绑定的实时域划分机制,对实时与通用任务划分处理,并根据处理器硬件特性,优化实时部分的调度方式,提供了一种簇分组的调度方法。选用Re Works嵌入式实时操作系统进行实验验证,在FT-2000+众核处理器上移植部署修改后的嵌入式操作系统并进行系统测试与分析。实验表明,修改后的操作系统可以合理的对任务进行分配,保证实时任务的实时性,降低维护开销。

关键词： Linux操作系统  

ISBN: (纸本)9787121450761

摘要： 本书分为12章，第1章为操作系统的安装与基础操作；第2章为操作系统的常用软件；第3章为系统安全与保护；第4章为终端和命令操作基础；第5章为编辑文本；第6章为用户、组群及文件权限管理；第7章为进程管理与系统监视；第8章为网络配置及远程登录；第9章为软件包管理；第10章为磁盘管理与文件搜索；第11章为编译程序；第12章为shell脚本编程。

关键词： 双边遥操作   数据注入攻击   稳定性   攻击检测器  

摘要： 对于双边遥操作系统而言,主从两端信号交互的时效性是最为重要的,故主从两对于双边遥操作系统而言,主从两端信号交互的时效性是最为重要的,故主从两端通过网络通道进行数据包的交互。与此同时,该系统面临着网络攻击的威胁。数据注入攻击是一种能破坏系统稳定性且被广泛研究的网络攻击。本文主要针对如何检测双边遥操作系统的数据包是否受到了数据注入攻击、以及当系统被攻击时的控制器设计。本文的研究工作如下: 研究了双边遥操作系统中线下最下二乘法的数据注入攻击检测和自适应控制的问题。该线下攻击检测器主要用来保护固定动作不受到网络攻击的影响。受到攻击的数据包将会被丢弃,并用伯努利丢包模型来描述网络通道中受攻击数据包和网络丢包。通过设计自适应控制器保证主从两端动作的同步性。利用李亚普洛夫分析方法给出在数据注入攻击下系统的稳定性条件,通过仿真展现该控制策略的有效性。 分析了双边遥操作系统中线上数据注入攻击检测器和控制的问题。线上数据注入攻击检测器是卡方检测构成的,确保系统不会接受任何错误的数据包。在主从两端的数据包进行交互之时,系统标记每个发送出去的数据包,同时在接受数据包时,依据检验标记是否和预期的结果相同来判断系统是否受到攻击。伯努利丢包模型来描述系统中的数据包是否受到攻击。未受到攻击的数据包将应用到PD控制器当中,并用给出了该系统达到全局渐进稳定的条件。 上述分别提出了线上和线下的数据注入攻击检测器,在这基础之上设计了PD控制器,给出了当系统受到攻击时PD控制比例增益和阻尼增益的设计方法。当攻击检测器将受到攻击的数据包丢弃时,这两种控制策略较好的保持主从两端的同步。通过李亚普洛夫函数的方法证明了控制策略能确保系统处于稳定状态。最后,通过仿真展现了与传统的PD控制器上的不同。

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。