铁路信号系统软件测试建模方法

针对铁路信号系统软件测试模型不能系统地描述测试需求的问题,提出风险时间状态机建模方法. 首先,分析铁路信号系统软件测试建模的特点,并提出建模需求;然后,以有限状态机理论为研究基础,在有限状态机的变迁和状态中分别扩展出时钟和风险等级元素,提出风险时间状态机建模方法,满足功能逻辑、时间约束和风险等级3个方面的建模需求,采用Z规格说明语言给出风险时间状态机的形式化定义和格局转移机制;最后,以计算机联锁系统中的道岔转换功能为例,建立风险时间状态机测试模型,并与时间自动机建模方法进行了对比,结果表明,建模方法上,所建立风险时间状态机比时间自动机节省62%的变迁数,描述能力更强,能够满足铁路信号系统软件测试的建模需求.      

一种带有分段曲线校正带隙基准源的设计探讨

设计了一种无外加启动电路的带隙基准电压源,采用交叉耦合增益级带隙基准源,将无需外加启动电路便可实现其功能,减小了整个电路的面积和功耗;在该带隙基准源后级联一级分段曲线校正电路,有效降低了输出电压的温度系数,得到不随温度变化的稳定输出电压.与传统带隙基准电路相比,得到较小的功耗和温度系数.最终实现一个电源电压为1.8 V,在-75℃～125℃温度范围内温度系数为8.8×10~(-6)℃~(-1)、功耗为100 nW的带隙基准电路.该电路可承受1.6 V到3.0 V的电源电压的变化.基于0.18μm CMOS工艺进行电路设计,利用Cadence工具进行电路仿真验证.     

自供电路侧单元能量-时延均衡分组调度策略

考虑了自供电路侧单元在分组传输过程中能量收集、车辆到达与车速的随机性, 基于受限马尔科夫决策模型建立分组调度系统模型, 研究了分组平均传输时延与能量消耗; 分析了在能量队列约束下最小分组平均传输时延的优化问题, 提出了自供电路侧单元能量-时延均衡分组调度策略, 通过仿真试验分析了最优分组调度策略性能, 并与贪婪中继方案和Q-learning算法进行对比。仿真结果表明: 该分组调度策略具有双门限结构, 系统通过自供电路侧单元的能量队列状态以及到达车辆的车速状态确定决策变量, 使系统可以在考虑能量利用效率的前提下降低监测数据分组的平均传输时延, 保证自供电路侧单元在能量存储不溢出不耗尽的同时, 最小化系统分组平均传输时延; 在单分组发送模型中, 提出的分组调度策略的平均传输时延相比贪婪中继方案降低了15.7%, 相比Q-learning算法降低了13.5%;在批量分组发送模型中, 其分组平均传输时延相比贪婪中继方案降低了20.4%, 相比Q-learning算法降低了11.5%。      

高铁信号系统安全关键功能测试建模方法

测试模型是高铁信号系统安全关键功能测试用例编制的重要基础,针对高铁信号系统安全关键功能测试建模过程中描述信号系统领域特征不够全面的问题,提出时间状态机测试建模理论和测试用例生成方法. 分析高铁信号系统测试建模的特点,提出信号系统安全关键功能测试模型的建模需求;以有限状态机理论为研究基础,结合功能逻辑和时钟约束提出时间状态机建模方法,采用Z规格说明语言给出时间状态机的形式化定义;将时间状态机转换为时间自动机,证明转换之间的一致性,并基于时间自动机的测试理论自动生成测试用例,再以计算机联锁系统中的道岔转换功能为例,建立时间状态机测试模型并生成测试用例. 最后,将两种方法生成的测试案例进行对比,结果表明:在功能逻辑方面,基于时间状态机建模方法生成的测试案例100% 地覆盖了基于时间自动机建模方法生成的测试案例,并新增了16条具有时钟约束的测试案例,能够满足高铁信号系统安全关键功能测试建模的需求.      

基于状态机的燃料电池混合动力系统控制策略

针对由2套大功率氢燃料电池、超级电容和动力电池所构成的有轨电车用混合动力系统,提出能够满足运行工况需求的状态机控制能量管理策略. 首先,以状态机为基础构架,将有轨电车的运行划分为牵引、惰行、制动和故障4种状态;接着研究了4种运行状态下的能量管理策略,牵引状态采用基于自适应放电系数的均压算法,惰行状态采用改进的最大效率点跟随算法;然后基于4种状态,进行了整车实际运行;最后对比分析了功率跟随策略、状态机控制策略的能耗和电池堆效率. 研究结果表明:基于自适应放电系数的均压算法能够保证2套超级电容在牵引状态中均匀放电,避免了单套超级电容过度使用的情况;改进的最大效率点跟随算法使得燃料电池的平均效率提高了3.91%;此外,状态机控制策略与功率跟随策略的电堆效率分别为61.89%、57.98%,前者比后者节约了3.2%的氢气.      

基于子任务及其执行时间的动态电源管理

为降低嵌入式设备的能量消耗,在对能量最优化设备调度策略(EODSA)及其改进策略IEODSA1不足进行分析的基础上,提出了一种基于子任务及其执行时间的设备调度策略——SEBDSP.该策略将任务分成多个子任务,基于子任务执行时间和设备收支平衡点的关系进行外部设备管理,从而拓展了EODSA和IEODSA1动态电源管理策略的适用范围.实验结果表明,SEBDSP比EODSA的平均功耗降低31.94%,比IEODSA1的平均功耗降低4.95%.     

电控高压共轨柴油机电磁阀驱动电路分析与实验

以BOSCH某型喷油器为研究对象,对电控高压共轨柴油机电磁阀驱动电路进行了硬件电路设计和仿真分析,并完成了相关实验。实验结果证明设计的电磁阀驱动电路可以达到喷油器电磁阀的快速响应要求、动态特性良好,从而在提高电磁阀快速开启响应能力的同时达到了降低电磁阀驱动功耗的目的。     

基于VHDL有限状态机的交通信号灯控制系统设计

交叉路口交通灯控制的现状,对交通顺畅十分重要.以可编程逻辑器件(CPLD)为核心,应用VDHL语言和有限状态机的方法设计交通信号灯控制系统,在MAX+PLUS Ⅱ环境下进行了仿真实验,结果显示该设计符合设计要求,通过实验,验证了设计的正确性.     

Micro GC的低功耗数据采集电路设计

分析了micro GC的功能需求,在理论计算结果指导的基础上,从选用低功耗、低噪声的24 b Δ-Σ模数转换器ADS1255入手,设计了低功耗、低噪声的高共模电压容限全差分放大电路及其他应用外围电路,并对新设计的数据采集电路的热分布和系统性能进行了理论计算和实际测量.结果表明:新设计低功耗数据采集电路的消耗功耗降低了3.7 W,屏蔽盒内环境温度降低了11.7 ℃,所有重要芯片全部在其额定工作温度范围内,并且全部具有10 ℃以上的温度裕量,同时数据采集电路获得较低的噪声性能,ASTM值为1.24 μV,RMS值为0.85 μV,可以满足micro GC的功能需求.     

基于FPGA的I~2C总线应用研究

I2C总线作为高性能的串行传输总线,已在微电子领域得到了广泛的应用。本课题中,在EP2C5Q208C8N平台上采用硬件描述语言VHDL,通过Moore型有限状态机编程设计了模数转换器件PCF8591T的I2C总线控制器。实验结果表明:所设计的I2C总线控制器遵循I2C总线接口协议,数据传输稳定可靠。     

用于无线通信系统的信号强度检测电路设计

为了解决传统的信号检测电路准确度不高,对温度和工艺变化抵抗能力不够的问题,建立了信号强度检测电路的系统模型.推导得到限幅放大器增益与信号强度检测单元误差的关系以及降低信号强度检测单元误差的方法.通过分析,得到在提高准确度的前提下减小限幅放大器增益随温度和工艺变化的方法.基于以上分析,引入增益加强结构,以提高限幅放大器增益的准确性和抵抗温度及工艺变化的能力.采用0.18 μm体硅(CMOS)工艺,1.8 V供电电源,面积为500 μm×200 μm的电路进行测试,结果表明:测试温度从-40 ℃变化到85 ℃时,该信号强度检测电路都可以提供55 dB的动态范围和大于55 MHz的带宽,其检测误差小于1.5 dB,电路功耗为1.89 mW,检测精度高达1.5 dB.      

Moore型有限状态机的VHDL设计与资源利用研究

根据Moore型有限状态机的原理，对内存控制器的设计提出了普通型，时钟同步输出信号型和直接把状态作为输出信号型（Outputs=states)三种VHDL设计方法，并从消除“毛刺”，提高资源利用率和速度等方面对三种方法进行了比较，通过开发工具Max plusⅡ的编译和功能仿真，验证了方法的合理性和通用性。     

基于模糊逻辑算法的GSM-R越区切换算法

GSM-R网络的越区切换是实现GSM-R网络不间断通信的核心技术之一,由越区切换时延造成的掉话约占总掉话数的40%,且通信质量低.在系统分析GSM-R网络的信号传输过程以及时延成因基础上,提出基于模糊逻辑算法的GSM-R网络越区切换算法,以提高切换速度、降低切换时延并提升GSM-R网络的通信质量.仿真结果表明,该算法可以有效地降低切换时延及掉话率,提高了系统的通话质量.     

某二元结构高边坡加固效果对比分析研究

在分析原始边坡天然和暴雨状态下的边坡稳定性和塑性区分布的基础上,利用Midas有限元分析软件分析了锚杆支护和抗滑桩方案对边坡稳定性的支护效果。研究结果表明,锚杆支护下边坡的安全系数由原来的1.137提高到了2.084,抗滑桩支护下的边坡天然工况下的安全系数为1.627,比边坡的原始安全系数提高了41.2%;最后从施工和工程经济性等角度对两种支护方案进行了对比,提出了主动支护措施与被动支护措施结合的支护建议。     

插值方法在TDOA估计中的研究与应用

TDOA时延估计中,互相关法是最经典方法之一,其所能估计时延的最大精度为系统采样周期.为了将估算精度推进到亚采样周期级别,对原始信号数据进行点内插值预处理,通过算法间接实现提高系统采样率,在此基础上,运用广义互相关及多项式拟合对时延进行估计,尝试提升时延估计的最大精度.通过Matlab仿真及实测数据分析,结果表明,在数据预处理中进行插值处理,可大大提升时延估算精度,时延估算累计误差能够明显收敛,且该算法复杂度低,易于投入工程实测中使用.     

物理帧时槽交换中改进的DWRR调度算法

传统的DWRR(defic itwe ighted round rob in)调度算法不能满足变速率实时多媒体业务时延要求.为此,提出了改进的DWRR调度算法(improved DWRR).该算法在DWRR的轮询过程中插入1个新的服务优先等级,从而有效地保证变速率实时多媒体业务的时延要求,并且也可有效地调度非实时业务.仿真结果表明,对变速率多媒体实时业务,改进的DWRR算法的平均队列时延为3.4 m s,比传统DWRR算法的平均队列时延(4.9 m s)降低了30.6%.     

环口板加固T型方钢管节点滞回性能的试验研究

为了评价加固后空心钢管结构中焊接管节点的抗震性能,实验研究了环口板加固T型方钢管节点的滞回性能.对2个环口板加固T型方钢管节点和2个对应的未加固节点试件进行了轴向反复荷载作用下的拟静力滞回性能试验.试验测试结果表明:采用环口板加固的T型节点,可以将破坏发生的部位由未加固节点的主支管焊趾处转移到加固节点的环口板与主管表面焊缝处;环口板加固后的节点滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能;加固后T节点的延性系数比未加固节点的延性系数明显增加,两组加固后的T节点分别提高了:受压阶段34%、100%;受拉阶段33%、145%.      

高速公路隧道进出口彩色路面视觉特征研究

高速公路隧道铺设彩色路面被认为是提高道路交通安全的有利措施之一.为获取更加合理的色彩路面铺设设计方案,提高驾驶员的行车注意力,采用虚拟驾驶实验方法,选择红黄两色作为彩色路面颜色,与原始路面形成对照组,利用SketchUp和Lumion软件建立符合实际工程要求的模型以及测试视频,研究受试者模拟驾驶时的视点注视图及轨迹图、瞳孔面积变化特征等.结果表明:在隧道进出口段铺设彩色路面有助于提高驾驶员在行车时的注意力;彩色路面接近段与出口段驾驶员视觉特征存在差异,在隧道接近段铺设黄色路面后驾驶员视点比红色路面更加集中,出口段差别较小,其中红色路面集中程度稍高.     

基于概率支持向量机方法的人脸识别

针对智能会议场景对人脸识别的特殊情况,通过依据检测、跟踪得到头部区域与人脸区域的面积比,选择正面的人脸进行识别,降低了人脸姿态对人脸识别的影响.在分类方法的选择上,采用支持向量机方法,并对支持向量机方法进行了概率建模,分类器输出结果是测试人脸属于每类的概率.实验结果表明:该方法不仅使人脸识别的精度得到了提高,还提供了其属于所在类中的可信程度.     

非支配排序遗传算法的动压轴承形状多目标优化

为了克服以偏心率为初始参数的轴承优化模型优化结果局限于原始形状的缺点,提出用傅里叶级数表示通用膜厚方程,建立了多目标形状优化设计数学模型.应用基于非支配排序遗传算法,以最小功耗和最小侧漏流速为目标、最小油膜厚度和最小承载力为限制条件,以通用膜厚方程系数为设计变量,进行了轴承形状的多目标优化设计,并用Matlab偏微分方程工具箱求解基于通用膜厚的控制方程.实例分析结果表明:基于通用膜厚方程的多目标优化后的轴承形状不受固有型线的限制;在保证最大承载力的基础上,优化后的非圆轴承与仅以最大承载力为单目标优化的结果相比,最小功耗下降了80.8%,最小侧漏流速比优化前下降了3个数量级,并得出了Pareto最优解集.