实时系统

摘要： 目前,作为工控中心的EtherCAT主站在国内的相关研究较少。同时,由于其研发多基于工业IPC或ARM嵌入式硬件环境、工业IPC设备昂贵、维护复杂、ARM嵌入式硬件需烧录系统、搭建Linux平台等因素的限制,造成实际使用上的诸多不便。在X86平台搭载的Linux虚拟机中配置IgH EtherCAT Master for Linux主站开源框架,采用Preempt RT抢占式内核补丁的方式在系统中解决以太网实时性问题。此外,利用虚拟机可以跨平台的优势,移植该系统至不同PC进行通信和抖动测试,对比分析该方案与单Linux系统方案差距,评估其在主从站通信时的实时性能。最后通过将EtherCAT主站设备连接到EK1100耦合器和EL2004等从站模块,对系统进行通信测试。测试结果显示,该方案符合工业控制的正常通信需求。

摘要： 在高可靠性要求的工业自动化应用中,Loongnix系统作为一种分时操作系统,其实时性不能满足可靠性要求,需要使用实时操作系统。在分析研究Loongnix的Linux内核实时性缺陷和RT-Preempt实时性优化方法的基础上,提出一种基于RT-Preempt-Linux实时内核替换Loongnix系统原生Linux内核的方法,实现Loongnix实时性优化和实时化改造,用自设计测试软件和专用实时性工具Cyclictest对改造后的Loongnix系统进行验证测试。测试结果表明改造后的Loongnix系统的实时性能获得大幅提升,进程切换时间、线程切换时间以及任务延时都能达到微秒级,满足工业自动化应用的可靠性要求。

摘要： 为了提高含不精确计算下实时系统运行性能,提出一种不精确离散事件系统模型。系统的行为分为强制和可选两部分,从而使得处理器能够更可靠地完成实时任务调度。仿真分析的结果表明,通过丢弃可选任务作为防止溢出的措施,非精确模式下的平均响应时间小于精确模式,并由此进一步验证了所提出的方法的有效性。

摘要： 为构建一个强实时性和高可靠性的嵌入式系统,提出了一种嵌入式系统的双机热备方法。该方法首先采用“先启为主”的主备机身份识别机制确认主备机身份;然后为主备机之间的心跳通信配备了2条心跳线,并且在处于正常工作运行状态的主机上创建一个互斥信号量,以此确定当前只有一台机器处于工作状态,避免了双主机现象的出现;建立主备机同步通信机制,确保主备机的状态和相互之间接收数据的实时通信;通过对主备机工作状态的实时监测,及时诊断系统故障,并采用主备机自动切换算法实现双机热备功能。

摘要： 实时系统为了保证系统中多个任务的稳定执行,会根据任务的优先级、空闲时长以及截止时间等属性选择任务运行,实现系统资源的合理分配,达到系统实时性和可调度性要求。EDF和LLF是较常提及的调度算法,然而LLF算法的设计逻辑存在缺陷,EDF算法的实现细节不够完善,本文提出了一种基于任务需求计算密度优先的改进EDF算法,是一种价值较高的实时调度算法。

摘要： 为了实现复杂环境下的车辆检测,文章提出了一种基于神经网络的轻量级模型用于车辆检测。该模型检测通过对YOLOv3-tiny的特征提取网络进行改进,同时提高了车辆检测的速度和精度。该方法将空间金字塔结构和不同规模的聚集层应用到网络中,用于连接特征以增强模型的学习能力。同时使用包围框回归损失和广义交并比损失来联合优化网络。在PASCAL VOC 2007、2012和MS COCO 2014等数据集中与车辆相关类别的实验结果表明,无论视频帧质量和天气条件如何,该方法都能以高精度实时检测车辆,且在PASCAL VOC数据集上的mAP达到77.44%,在MS COCO数据集上的mAP达到52.95%。

摘要： 随着人民生活水平的提高,食品安全成为人们最为关注的问题之一。目前普遍的食品检测方式需要由实验室人员进行采样和检测,费用高、时间长。对于普通市民及时地选购高品质的肉类食品显得尤为不便,检测信息的时效性也受到了限制。这是一款基于SpringBoot肉类品质检测的在线信息管理系统,该系统具有用户、角色、查询等功能。商家和消费者可以通过此平台获取最好和最新的肉类食品的品质信息,有效提高了消费品质,具有一定的实际应用和推广价值。

摘要： 针对商用硬件在环仿真系统价格昂贵、开放性差的问题,提出了一种基于Linux实时内核的硬件在环仿真系统的搭建原理和仿真实现方法。采用USB3.0总线的研华数据采集卡作为仿真系统对外的硬件接口,保证了仿真系统的实时性、便携性和仿真精度。为了验证所开发的硬件在环仿真系统的实时性,分别进行了实时性能测试和阀控缸液压伺服系统的硬件在环仿真测试。结果表明,所开发的半实物仿真系统实时性强,仿真结果准确可靠,可以在控制器设计的参数整定工作中发挥作用。

摘要： 针对传统边缘检测算法在雾霾环境下进行边缘提取时会出现大量边缘丢失的问题,文中提出一种能增强含雾图像边缘提取效果的方法。利用FPGA并行且高速处理数据的特点,采用结合灰度变换的改进型Canny算法,设计一种实时边缘检测系统。该系统由图像采集、图像处理和边缘显示三个部分组成。其中采用OV7725图像传感器完成对外界环境的视频图像采集功能,FPGA再将采集到的视频图像数据进行亮度映射、高斯滤波、梯度幅值与方向计算、非极大值抑制、双阈值处理及转换等处理后,将得到的图像边缘数据缓存在SDRAM中,并通过VGA接口输出至显示器。实验结果表明:所提出的实时边缘检测系统与传统边缘检测系统相比,在雾霾环境下能还原出更多的边缘细节;同时该系统具有实时性,可为雾霾环境下进行实时边缘检测提供一种解决方案。

摘要： 为解决目前我国水质监测存在的监测站点少,通信费用高,功耗大等问题,本文构建了基于LoRa无线传输技术的水质监测系统.该系统由数据采集终端、无线通信电路和远程控制中心3部分组成,应用嵌入式技术和FreeRTOS系统完成传感器任务调度和数据采集,通过无线通信电路使用LoRa技术发送至远程控制中心并在上位机软件中进行显示.上位机软件使用Qt实现,可实时监测到传感器状态以及监测点的定位信息.测试结果表明,pH等5种数据的变异系数小于5%,温度也仅为8.76%,表明可稳定持续在一段时间内监测灞河水质.本系统具有成本低,可扩展性强,集成度高等优点,可用于污水监测和水产养殖等水域环境,具有良好的应用前景.

摘要： 为进一步提高水电厂生产管理水平,建立了包含所有水电特有生产业务的实时系统,该系统的建设实现了对所有生产数据的及时准确掌握和综合运用分析,系统的建设实践也为水电厂智能化发展远景目标提供了较大的指导和探索方向.

摘要： 主副版本法是常见的容错方法,将每个任务的主版本和副版本分配到两个不同的处理机上执行,只要任务的主版本分配到一个处理机,则对应的副版本可以在另一个处理机上重叠执行.本文研究了多处理机实时系统中任务的动态调度问题,采用动态逻辑分组思想来完成副版本重载和取消分配,提出了基于主副版本模型的多处理机实时系统的动态容错调度算法,提高了实时系统的任务保证率.

摘要： 针对实时系统中周期任务在可变电压处理器上的能耗感知调度问题,提出了一种贪婪人工蜂群算法.在人工蜂群算法的基础上,引入贪婪算法的思想,按照最大价值密度优先原则,为任务分配执行速度,以保证价值密度大的任务能被执行,从而提高系统的奖赏值.仿真结果表明:能耗利用率随着能耗约束的减小而增大,说明算法具有良好的能耗感知特性;相比贪婪算法,当能耗约束因子为0.1时,系统的奖赏值平均提高了78％,随着任务数的增加、能耗约束越强,其优势更加明显.

摘要： 本文主要介绍实时系统跨网关、高可信监控网管系统在满足电力二次系统安全防护要求下，实现对宁波电网实时系统网络中计算机系统、数据库系统和网络设备进行有效监视、管理，确保实时系统稳定运行，进而确保电网安全运行。

摘要： 本文介绍并研究了实时系统及其脆弱性。提出基于可信计算的思想，以信任根及信任链为基础构造可信实时系统的方法。该方法有助于在实时系统部署及运行中进行脆弱性的分析，为提高实时系统可靠性提供了一种新思路。

摘要： 实时系统与其它普通的系统之间的最大区别就是实时系统要满足事件处理结果与处理 过程所消耗的时间的关系。对于实时系统来说最重要的要求就是必须满足在一个事先定义好的时间限制内对来自外部或内部的事件进行响应[1]。本文引入UML 顺序图对该系统建模，抽象 出系统中的各个对象，用时间自动机来模拟实时系统中的各个对象，并用UPPAAL对模型进 行验证，证明该模型具备安全性、可靠性。本文采用非形式化方法和形式化方法相结合的方式进行建模，并用模型验证方法可以避免状态空间爆炸，减少了模型验证的状态搜索空间，为实时嵌入式系统开发和验证提供了一种可行、安全的控制机制，并给出实例。

摘要： 在实时系统中具有不同的时间度量,在用时间自动机进行建模及验证时会引起片段问题,通常的解决办法是向时间自动机添加一个附加环,但是在片段数量较少或片段不满足一定条件时,添加附加环的加速效果并不明显,甚至会降低验证速度.对此,本文提出一种模型检测精确加速的判断方法,通过分析加速过程中的主要参数,推导出了精确加速是否有效的判断条件.实验结果表明,利用这个判定条件可以准确地判断模型是否需要加速.

摘要： 大规模闪存存储的应用为嵌入实时计算提供了高性能的存储介质,也为新的存储应用奠定了基础.然而,为满足系统的实时性要求,必须在块设备和文件系统级引入适当的QoS模型.通过对QoS模型进行分析和计算,得到系统中各存储资源的访问模型,并进一步为系统容量规划、实时存储与实时网络各部件参数设定等提供依据.本文将首先对网络化实时嵌入式存储应用的典型场景进行了分类,然后提出一种基于实时系统模式转换状态机、任务模型和抽象存储节点树模型的系统化QoS定义与分析模型.该模型允许设计人员为各任务定义独立的存储QoS需求,并通过对三个模型的计算得到各节点所代表存储单元的访问数据流集合及其实时性需求.结合实际软硬件资源服务能力,可得到相应的资源分配方案.本文提出的考虑存储因素后的全系统实时性验证模型为系统整体实时性分析提供了指导框架.

摘要： 对于实时系统的功耗优化问题，存在采用动态电压调整(Dynamic Voltage Scaling, DVS)的算法。当前基于DVS的算法多是以处理器电压是连续可调为前提的。为解决非连续变化电压下工作的系统低功耗问题，本文提出了一种从电压变化量入手的空闲时间功耗优化算法（VVA）,并进行了仿真实验。实验结果表明，在电压非连续变化的情况中采用新方法能满足具体工作的要求，实现较高的功耗优化率。

摘要： 实时系统中调度算法起着重要的作用。单调速率调度算法是一种被广泛使用的调度算法。并且已经证明是一种最佳的静态优先级算法,有很多可行的单调速率调度算法安全性验证算法被开发出来。传统的RM算法忽略上下文切换需要消耗的时间,本文考虑了上下文切换消耗时间对调度算法的影响,提出一种延迟抢占的改进方法。该方法可以减少低优先级任务不必要的频繁抢占,并通过实验证明了该方法的有效性。

摘要： 本发明认识到，在货物和服务的交互式运输行业中，对于更有效的系统存在长期的需求。本发明的第一方面总体上涉及运输和其他行业中的交互式系统。本发明的第二方面总体上涉及使用本发明的交互式系统的实时方法。

摘要： 本发明公开了AIRT‑ROS实时系统与非实时系统时钟同步方法及装置，所述方法包括：AIRT‑ROS包括实时系统和非实时系统，在实时系统中设置一个主时钟，在非实时系统中设置一个从时钟，通过主时钟发送包含时间戳的消息，在从时钟接收消息并从中提取时间戳，从时钟根据时间戳计算出主时钟与从时钟的时间偏差并调整补偿该时间偏差，从而完成双核双系统的时钟同步，非实时系统预先申请两段内存，其中一个内存作为实时系统的发送地址，非实时系统的接收地址，该内存命名为第一内存；另外一个内存作为非实时系统的发送地址，实时系统的接收地址，该内存命名为第二内存；本发明的优点在于：完成主从时钟同步，解决双核双系统时钟同步问题。

摘要： 现有用于控制椭偏仪测量的方法均是使用非实时系统实现，无法实时的控制椭偏仪各部件，会引起椭偏仪数据采集延后、测量效率低、集成工作难度大。本发明提出了一种使用实时系统控制椭偏仪的控制方法以及相应的实时系统，其中，该方法包括如下步骤：i.接收来自外部的指示；ii.根据该指示，使用运动控制模块，通过运动控制卡(5)，控制椭偏仪的起偏器(2)和/或验偏器(3)；iii.根据该指示，使用探测控制模块，控制椭偏仪的探测器(4)；其中，所述运动控制模块和所述探测控制模块并行地实时运作。本发明的实施方式确保测量控制实时性和测量控制的精度。并且，由于是在实时系统中，能够实时响应外部发送来的指示，没有延迟。

摘要： 本发明涉及一种工业以太网数控系统实时与非实时系统内核数据同步方法，包括以下步骤：初始化实时系统内核与非实时系统内核间缓冲区；在实时系统内核与非实时系统内核间建立优先中断通道；进行实时系统内核与非实时系统内核间的数据同步；所述初始化实时系统内核与非实时系统内核间缓冲区包括实时系统内核中的运动控制进程向实时系统内核申请两块缓冲区，将上述两块缓冲区分别定义为发送缓冲区和接收缓冲区；非实时系统内核中的工业以太网驱动进程向非实时系统内核申请使用上述两块缓冲区，直接获得上述两块缓冲区的头指针。本发明方法只需要在每个运动周期内通向非实时内核发送一个虚拟的中断，即可完成同步操作，编程非常简单，实时性强。

摘要： 本发明公开了一种基于嵌入式实时系统的实时调试方法，包括：在PC机安装GUI程序和GDB调试程序，在嵌入式设备上安装多线程服务器程序和中断服务程序，将PC机与嵌入式设备连接；在GUI程序中对原程序中的代码行设置断点，得到指令地址，将指令地址发送至嵌入式设备；多线程服务器程序将指令地址中指令替换为中断触发指令并运行中断服务程序；中断服务程序抓取上下文信息，并发送给GDB调试程序；GDB调试程序解析上下文信息并输出。本发明同时结合日志调试法和断点调试法，使得实时系统调试时，能任意查看指定代码上下文的信息，不暂停程序执行流，不影响程序的执行时序，执行效率高，且上下文信息GDB调试程序中输出，易于分析原因，易于维护。

摘要： 本发明公开了一种实时系统和非实时系统之间的通讯实现方法，所述方法为：实时系统与非实时系统之间的通信模块基于TCP/IP协议，采用UDP传输方式实现实时系统和非实时系统之间的通讯；解决了非实时系统和非实时系统之间通讯的问题，通过在实时系统和非实时系统之间做数据交互，最终满足HMI对控制器数据的监控；实时系统数据量上传非常大，通过自定义协议制定和优化策略制定，设计大数据分包，丢包重传机制，满足大量实时数据的传递，用来连接非实时和实时系统的数据通信，打通实时PLC控制系统和上层业务之间的数据交互通道。非常适合应用在工业领域现场高实时场景。

摘要： 本发明公开了AIRT‑ROS实时系统与非实时系统时钟同步方法及装置，所述方法包括：AIRT‑ROS包括实时系统和非实时系统，在实时系统中设置一个主时钟，在非实时系统中设置一个从时钟，通过主时钟发送包含时间戳的消息，在从时钟接收消息并从中提取时间戳，从时钟根据时间戳计算出主时钟与从时钟的时间偏差并调整补偿该时间偏差，从而完成双核双系统的时钟同步，非实时系统预先申请两段内存，其中一个内存作为实时系统的发送地址，非实时系统的接收地址，该内存命名为第一内存；另外一个内存作为非实时系统的发送地址，实时系统的接收地址，该内存命名为第二内存；本发明的优点在于：完成主从时钟同步，解决双核双系统时钟同步问题。

摘要： 现有用于控制椭偏仪测量的方法均是使用非实时系统实现，无法实时的控制椭偏仪各部件，会引起椭偏仪数据采集延后、测量效率低、集成工作难度大。本发明提出了一种使用实时系统控制椭偏仪的控制方法以及相应的实时系统，其中，该方法包括如下步骤：i.接收来自外部的指示；ii.根据该指示，使用运动控制模块，通过运动控制卡(5)，控制椭偏仪的起偏器(2)和/或验偏器(3)；iii.根据该指示，使用探测控制模块，控制椭偏仪的探测器(4)；其中，所述运动控制模块和所述探测控制模块并行地实时运作。本发明的实施方式确保测量控制实时性和测量控制的精度。并且，由于是在实时系统中，能够实时响应外部发送来的指示，没有延迟。

摘要： 本发明涉及一种工业以太网数控系统实时与非实时系统内核数据同步方法，包括以下步骤：初始化实时系统内核与非实时系统内核间缓冲区；在实时系统内核与非实时系统内核间建立优先中断通道；进行实时系统内核与非实时系统内核间的数据同步；所述初始化实时系统内核与非实时系统内核间缓冲区包括实时系统内核中的运动控制进程向实时系统内核申请两块缓冲区，将上述两块缓冲区分别定义为发送缓冲区和接收缓冲区；非实时系统内核中的工业以太网驱动进程向非实时系统内核申请使用上述两块缓冲区，直接获得上述两块缓冲区的头指针。本发明方法只需要在每个运动周期内通向非实时内核发送一个虚拟的中断，即可完成同步操作，编程非常简单，实时性强。

摘要： 本发明认识到，在商品和服务的交互式运输行业中，对于更有效的系统存在长期的需求。本发明的第一方面总体上涉及运输和其他行业中的交互式实时系统。本发明的第二方面总体上涉及本发明的交互式系统的实时方法。