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2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)

召开年：2016
召开地：上海
出版时间： 2016-10-29

主办单位：中国计算机学会

会议文集：2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)论文集

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1.新一代车用网络评价、研究进展及展望
- WU Wu-Fei;吴武飞;LI Rren-Fa;李仁发;XIE Yong;谢勇;XIE Guo-Qi;谢国琪;ZENG Gang;曾刚
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：在汽车电子系统这类异构实时分布式系统中,网络越来越成为整个系统的核心,因此连接各个ECU的异构网络协议显得尤为重要.对比分析了车用网络、传统信息网络及片上网络三者之间的区别,介绍了当前车用网络的分层模型、拓扑结构及网络的分类.结合当前车用网络协议面临的挑战和问题,给出了问题模型,并给出重要的评价指标.详细介绍了当前车用网络当前研究现状,从车用网络的角度分析了当前汽车面临的信息安全问题.最后对车用网络协议及相关技术的发展趋势进行了总结和展望.
2.基于FPGA的卫星图像通信平台的设计
- Yan Chengwei;严成伟;Liu Xingchun;刘兴春
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：为满足卫星图像数据在地面设施中的高速处理、传输及共享,设计了一种基于FPGA的多接口高速数据通信平台.平台采用FPGA+ARM结构,以FPGA为平台核心,连通LVDS(低电压差分信号)接口、千兆以太网接口及PCI-E总线,并搭载DDR2 SDRAM作为片外高速数据缓存,共同实现卫星图像数据多接口、多渠道的高速通信,同时FPGA的具体工作状态可由本地ARM调节与控制.平台可根据实际需求建立相应数据传输链路,在本地实现对卫星图像数据的处理、存储及共享.文章详细介绍了FPGA各模块逻辑设计,并通过实际传输链路的建立与测试,验证各模块功能.经测试,FPGA逻辑设计正确,平台可用于实际通信,千兆以太网口发送速率可达110MB/s,接收数据速率可达97MB/s;PCI-E总线上行速率可达420MB/s;LVDS接口速率可达300MB/s.
3.基于非易失性内存的持久化嵌入式内存数据库
- Edwin H.-M.SHA;沙行勉;CHEN Xianzhang;陈咸彰;MA Dianlong;马殿龙;ZHUGE Qingfeng;诸葛晴凤
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：随着近年来嵌入式应用的复杂化和多样化,工业界和学术界提出用内存数据库满足嵌入式系统对数据处理性能不断提升的要求.然而,现有的内存数据库需要在磁盘或闪存等外存上持久化存储真实的数据库备份,并且以I/O 操作的方式将数据库的更新操作同步回外存,有极大的性能开销.此外,这类数据库即便直接部署在新型非易失性内存(Non-Volatile Memory,NVM)中,也因为缺乏内存中的持久化机制而不能脱离外存.本文针对现有内存数据库的不足,提出一套面向NVM的持久化内存数据库设计方案.该方案直接用数据库独立管理NVM,持久化存储NVM的空间信息以及内存数据库的元数据.依据提出的方案,本文在典型的内存数据库Redis的基础上实现了可在NVM上持久化的内存数据库.实验结果表明,该方案相比既有Redis的持久化方案AOF,数据库的启动速度可提高2400倍,关闭速度可提高5倍,set操作的速度可提高58倍,delete操作的速度可提升34倍.
4.基于RSSI时间序列启发式信息的室内轨迹跟踪算法
- Qin Junping;秦俊平;Deng Qingxu;邓庆绪;Wu Yuntao;吴云涛;Tong Haibin;佟海滨;Su Xianli;苏宪利
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：现有的无线传感器网络室内轨迹跟踪算法是通过定位形成轨迹的,没有利用一定空间范围内相邻信标节点RSSI定位信息在一段时间内的启发式信息.本文提出了基于RSSI时间序列启发式信息的轨迹跟踪算法,该算法构建基于定位信息时空关联特性的轨迹跟踪模型,然后对定位信息进行一维重构边界时间序列、二维重构区域统计量、移动最小二乘法检测分别得到动态时间窗口及与之匹配的区域信息及边界信息,在此基础上完成受启发式信息约束的动态时间弯曲轨迹跟踪,并对时空关联模型轨迹跟踪算法中定位信息融合处理的原理进行了严谨的数学论证.通过现场实验与仿真实验表明,该算法轨迹光滑、误差不累积、环境适应性好,相比现有方法基于启发式信息有效克服噪声的影响、减小搜索范围,提高轨迹跟踪的准确性.
5.通信延迟感知的CAN优先级分配算法
- Bai Enci;白恩慈;Zhang Weizhe;张伟哲;Wu Yulong;吴毓龙;Guo Tao;郭涛
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：通讯延迟是衡量CAN网络实时性的重要指标,随着CAN总线在航空、医疗等领域的应用,人们对CAN总线数据传输的实时性提出了更高的要求.最小化CAN消息集平均延迟时间问题是NP难问题,本文旨在提出最小化消息平均延迟的近似算法.通过分析最坏情况下的消息延迟时间的数学模型,得到了优先级分配时影响消息通信延迟的关键因素.基于最优的优先级分配算法Audsley算法,本文提出了四种通讯延迟感知的优先级分配算法:TMPA,UMPA,GTMPA和GUMPA.实验结果表明,与传统的算法相比,TMPA,GTMPA和GUMPA算法能够有效减少消息的平均延迟时间.
6.项目驱动下,围绕知识点模块的安卓教学
- 郑灵华;周珂珂;琚小明
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：随着移动互联网技术的快速发展,高校开设Android移动技术开发课程以适应社会对人才的要求.在高校有限的课时中,本文基于项目驱动的安卓模块化教学,提出以实际项目为背景,围绕模块化知识点展开安卓教学的方法,在实践中把安卓繁杂知识点模块化,映射到实际生活中的项目,以模块和专题的形式梯度推进教学进度.同时培养学生的软件工程思想,锻炼团队合作能力,最后在实际教学中,取得良好的效果.
7.PedSafe:基于声波检测分析的运动车辆检测
- DANG Biao;党标;LV Shao-He;吕绍和;LU Yong;鲁勇;WANG Xiao-Dong;王晓东
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：行人在马路上低头使用手机是一种常见的危险行为.此时,注意力和视线集中在手机屏幕导致行人对突然驶来的汽车反应迟钝,容易发生交通事故.现有基于智能手机摄像头感知危险汽车的解决方案,其应用场景有限,无法达到令人满意的效果.为此,本文研究基于智能手机麦克风的安全辅助应用—PedSafe,它可判断用户是否处于低头走路状态,及时检测汽车的靠近,从而提醒用户可能的危险.PedSafe利用智能手机内置的麦克风收集用户周围的声音数据,然后通过对声波特性的分析判断是否有汽车正在靠近.文中提出了多个声波的时频域特征以区分环境噪声与汽车行驶的声音.实验结果表明,PedSafe对背景噪声有较强容忍性,即使在人员嘈杂的路段也可以很好地检测到车辆向行人靠近的事件.
8.基于模型的嵌入式系统性能分析框架
- ZHU Xue-Yang;朱雪阳
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：在现代嵌入式系统中,性能的重要性日益凸显.传统的基于测量的性能分析方法在运行时对性能进行测试,往往在代码实现后才考虑实施.若此时发现的问题是体系结构或设计因素造成的,修复的代价将非常昂贵.本文提出了一种基于形式化模型的性能分析(FMPA)方法框架,希望在系统开发的早期,对系统设计模型进行性能分析,以便尽早发现并解决潜在的性能问题.FMPA具有统一对外接口(UML-MARTE)、基于多种形式化模型、并可对多种系统性能指标进行分析.方法适用于基于模型的开发过程,可为实时嵌入式系统的设计开发提供多项性能指标的参考.本文通过介绍利用实时模型检测技术分析响应时间与吞吐量、利用概率模型检测技术分析系统可靠性、以及FMPA方法的支撑工具FMPAer的总体设计方案,来说明FMPA方法框架的可行性.
9.基于单片机和WinCE的射频电缆生产监控系统设计
- Zhou Xiao-Chen;周晓宸;Liu Xing-Chun;刘兴春;Xu Jing-jing;徐晶晶
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：为了避免在生产过程中压挤出的电缆直径出现较大波动,针对电缆推挤系统的非线性、时变性和滞后性等特点,本文设计了一种射频电缆生产监控系统.该系统以C8051F120为核心,嵌入式WinCE系统为控制平台,结合PID算法对电缆推挤速度进行监控,保证系统的稳定性和可靠性.进而达到满足电缆直径精度的目的,兼具生产参数的采集、设置、显示与保存等功能.与传统的监控系统相比,该系统具有实时性、高稳定性等特点,具有相当的使用价值和良好的应用前景.
10.面向车联网应用的数据关联性任务调度算法
- DING Nan;丁男;NIE Shuai-Hang;聂率航;ZHANG Wei;张伟;TAN Guo-Zhen;谭国真
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：针对多核处理器系统中不必要的核间通信降低任务响应实时性问题,并结合车联网多任务混合并发的应用特点,本文提出了一种面向车联网应用的数据关联性任务调度算法(DRS-V).首先,基于车联网中任务及其参数,提出了一种基于数据相关性的任务模型,建立任务之间的关联性.其次,提出了基于此模型的关联性任务调度算法,减少任务执行过程中核间通信.最后,经过实验与仿真,验证了该算法针对于周期性任务群与非周期性任务群都能获得较好的调度性能并优化其调度长度,降低其核间通信延时,提高任务群的整体执行性能.
11.一种面向跨平台移动应用的计算迁移框架
- Gong Xiaoli;宫晓利;Zhao Wenjian;赵文建;Liu Weilai;刘未来;Zhang Jin;张金;Li Tao;李涛
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：虽然近年来移动设备的性能(CPU,存储,能量等)取得了极大地提升,但仍然难以满足复杂应用对计算资源与能量的需求.计算迁移是解决移动设备资源受限的主要途径,但很多研究主要是关于Native App,而对于Web App 计算迁移的研究较少.本文提出了面向Web App的移动设备计算迁移框架,在Web App中覆盖原生执行复杂计算的HTML5 Web Worker API,将其迁移至服务器执行,并通过基于WebSocket的通信协议实现客户端与服务器的双向的数据传递.借助性能更加强大的服务器,在更大的范围内扩充移动设备可用的计算资源,从而在提高程序性能,弥补移动设备计算资源不足的同时减少能量消耗.该框架对用户透明,用户不需要改变其使用方式.由于Web App不受平台限制,因而该框架适用于不同的平台.最终的实验表明该框架可在多种平台上运行,并且对于选取的目标测试应用取得平均3.12倍的性能提升以及66.63％的能耗节省,验证了该计算迁移框架的有效性.
12.SET-MRTS:一种多处理器实时系统可调度性实验平台
- Chen Zewei;陈泽玮;Yang Maolin;杨茂林;Lei Hang;雷航;Liao Yong;廖勇
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：实时调度是实时嵌入式系统的关键与核心研究课题.在实时调度研究领域,可调度性实验是常用的一种算法性能评价方法.近年来,随着实时调度研究的快速发展,可调度性实验的复杂性随之增加.然而,由于缺乏标准化、模块化的可调度性实验工具,研究者往往需要耗费大量时间进行实验.此外,由于实验源码不能公开获得,使得实验结果难以验证,实验代码难以重用与扩展.为了提高可调度性实验效率,本文提出一种可调度性实验基础框架,并基于该框架设计实现了一个新的可调度性实验开源平台SET-MRTS(SchedulabilityExperiment Toolkit for Multiprocessor Real-Time Systems).该平台采用模块化架构设计了任务模块、处理器模块、共享资源模块、算法库、配置解析模块以及输出模块.SET-MRTS具有良好的兼容性与可扩展性,且支持单/多处理器实时调度算法和实时同步协议分析.用户可以向算法库中添加新的算法,并调用算法库中已有算法进行对比实验.SET-MRTS是第一个支持完整实验流程,包括算法实现、参数配置、结果统计、图表绘制等的可调度性实验开源平台.
13.操作系统与嵌入式系统实验教学的融合探索
- 宫晓利;徐浩聪;张金;卢冶;刘哲理
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：针对目前操作系统和嵌入式系统课程的实验教学过程中的问题与挑战,通过具体分析两个课程各自的特点以及知识的综合运用,进行了教学改革探索与尝试,并提出了以开源平台为基础同时结合配套设施资源的新型教学模式,达到了让学生贯穿对操作系统知识的理解与对嵌入式系统知识灵活运用的目的.
14.基于移动设备多传感器融合的室内定位系统
- Zhang Jin;张金;Xu Haocong;徐浩聪;Gong Xiaoli;宫晓利;Gao Yan;高岩
- 《2016全国第十四届嵌入式系统学术会议（ESTC2016)》 | 2016年
摘要：室内定位问题目前没有通用的解决方案,各种定位技术的适用场景和实施方式有着很大的差别,其中基于指纹匹配的室内定位方案以定位精度高,易于部署等特点成为近几年新兴的研究热点.由于移动设备自身的局限性,基于指纹匹配方案的实时性得不到很好的满足.本文通过提取室内环境的物理空间特征和无线信号特征,并综合利用智能手机上的多种传感器设计了一种室内定位方案.在指纹训练阶段,本文提出了一种视距平均采样方法,通过将复杂环境抽象建模为直线连接,有效的降低了系统的复杂度.为了提高定位精度和稳定性,系统将Wi-Fi 信号与FM信号进行融合作为指纹信息.为了简化指纹匹配过程,本文利用计步器采集的步长信息进行指纹标定和位置检索,在指纹中加入了计步信息,并在匹配时通过计步信息限定搜索范围以缩小匹配范围.最后本文在Android平台完成了系统的原型开发,实验表明融合指纹方案的定位误差在0-5m之间,所需匹配指纹点数量相较于全局匹配平均减少了82％.

2016全国第十四届嵌入式系统学术会议 （ESTC2016)

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