CacheFI: 一种片上缓存的体系架构级故障注入工具

与逻辑电路相比,SRAM存储单元更易受工艺偏差和老化磨损的影响,体系架构级的缓存容错技术被认为是应对永久位故障率较高时的有效手段,但片上缓存故障注入工具尚不多见,影响了对这些缓存容错机制的验证,测试和评估。因此,提出了CacheFI,它是一个基于Simics的缓存故障注入工具,采用了故障生成和注入分离的设计,故障生成是随机分布,模式和时序三个方面的结合,故障注入则考虑了故障可重现性和模块化的需要。在全系统模拟器Simics上,针对15个选自SPEC CPU2000的测试程序,通过CacheFI进行片上缓存故障注入,演示了对Buddy,MAEP等典型的体系架构级缓存容错机制的容错能力和性能的评估。     

一种针对HIGHT的改进差分故障的分析

为评估HIGHT轻型分组密码抗故障攻击能力,基于单字节故障模型,提出一种改进的HIGHT故障攻击方法．首先在HIGHT最后1轮注入单字节故障恢复SK124和SK1262个轮密钥,然后增加故障注入深度,在HIGHT倒数第5轮注入单字节故障恢复HIGHT另外10个轮密钥,从而恢复HIGHT的全部主密钥．实验结果表明：仅需22次故障注入即可恢复HIGHT全部128位主密钥,优于现有故障攻击方法所需的32次故障注入．     

一种基于元胞自动机的故障样本选取方法

故障样本选取是测试性验证中的关键环节,直接影响测试性验证试验的效率和结果的正确性。在板级电路的故障样本选取过程中,运用传染病思想中的元胞自动机模型分析了电路故障的传播行为,提出了一种基于元胞自动机的故障样本选取方法,实现了故障样本的等效选取。以某型装备关键部件为例,建立了故障传播模型,计算并改进了元胞自动机状态计算方法,通过注入易操作的故障样本,简化了故障注入的流程,提高了故障注入效率。     

基于数字孪生的航天发射塔摆杆机构故障诊断研究

针对因历史故障数据不足,缺少规范的故障数据收集机制和成熟的质量监测管理技术手段,大型复杂机电液系统性能状态难以准确评估的问题,以发射塔电缆摆杆作为典型机构,研究并提出了一种基于数字孪生技术的故障诊断方法。该方法以数字孪生系统“五维模型”理论为基础,构建了摆杆系统数字孪生架构体系;运用UG软件,通过几何运动学和动力学建模,建立了虚拟仿真模型,设计了基于ADAMS和Matlab联合仿真的数字孪生系统。该系统通过仿真信号与实测信号的对比,表明其对于物理实体的模拟仿真精度可达96%。最后,通过典型喘行故障试验,修改虚拟模型有关参数进行仿真,验证基于数字孪生体对摆杆机构故障诊断的有效性,以及利用其论证维修改进方案的可行性。     

网络中心作战体系效能评估问题

网络中心作战体系效能评估问题是网络中心战研究领域的重要问题.阐述了该问题的研究内容,分析了网络中心作战体系效能评估的概念及特点,概述了研究网络中心作战体系效能评估的基本问题:作战效能产生机制、评估指标体系、评估方法和评估工具等,为进一步研究该问题提供了一个参考体系.最后,提出一个基于探索性建模与分析方法的网络中心作战体系效能评估框架.     

超算环境科学工作流应用的容错

超算环境中科学工作流技术广泛应用于科学研究和工程仿真领域。复杂多物理过程数值模拟、多阶段数据处理等应用往往需要使用多种应用软件相互协作,构建业务流程自动执行来提升工作效率。然而在超算环境中执行科学工作流应用面临着资源失效、任务配置错误等异常情况,造成工作流执行中断,严重影响完成效率,故容错功能对超算工作流应用的稳定持续运行有重要意义。介绍了科学工作流的容错设计分类,并对典型工作流系统的容错设计进行分析评述;提出了基于决策树的事件-条件-动作容错模型,设计了非侵入式可扩展的容错架构,并针对自主研发的部署在超算环境下的科学工作流应用平台HSWAP,实现了运行时可配置的容错策略。在实际的工程仿真任务中,基于所提出模型和架构实现的容错机制为提高工作流执行效率发挥了重要作用。     

E 级超级计算机故障预测的数据采集方法

随着超级计算机规模向E级迅速发展，其可靠性面临巨大挑战，基于故障预测的主动容错技术成为提高系统容错能力的有效方法之一。数据采集是故障预测的基础，现有用于超级计算机故障预测的数据采集方法采集数据属性少、开销大，影响了故障预测的准确性和效率。本文面向未来E级超级计算机，提出数据采集框架（Failure Prediction Data Collection Framework, FPDC），能够全面采集与计算结点故障相关的状态数据，采用自适应多层分组数据汇集方法，有效解决了随着系统规模增长数据汇集过程开销过大的问题。在TH-1A超级计算机上的实现和测试表明，该数据采集框架具有开销小，扩展性好的优点，能够适应未来大规模系统故障预测数据采集的需求。     

一种具有容错能力的增量式正交译码 算法和基于模型的FPGA实现

针对磁栅或光栅形式的正交编码器译码过程中出现漏计数或错计数等问题,提出了一种具有较强容错能力的新型正交译码机制,并根据基于模型的设计思想将此机制在FPGA中实现,创新式地组合应用几种开发软件,通过Simulink?/Stateflow?/Xilinx?Systerm Generator等工具生成HDL文件、二进制比特流文件,建立了一套基于模型设计的自动化开发流程,相较于传统RTL级开发方式,不需要对硬件描述语言的熟练掌握,避免了人工编辑代码等繁冗复杂的工作。某型永磁同步直线电机控制系统的FPGA板卡测试,验证了该方法的有效性和实用性。     

陆军武器装备体系需求生成支撑平台建设

分析了装备需求论证中存在的问题,探讨了武器装备体系需求生成的目标。借鉴外军武器装备需求生成的成功经验,以"需求驱动、架构主导"的系统工程思想和方法为指导,提出陆军武器装备体系需求生成支撑平台的要求、任务和组成,并结合具体工具给出支撑平台设计框架示例。     

联合作战体系对抗效能评估探索性分析框架

联合作战体系对抗效能评估问题是一个战略层次上的复杂系统问题,研究意义重大。本文分析了联合作战体系对抗效能评估问题的复杂性,基于复杂系统理论和探索性分析方法,构建了一种包括“三个空间”、“两个体系”、“两层评估”和“一层分析”的联合作战体系对抗效能评估探索性分析框架,并对该框架中的一些重要的具体过程进行了阐述。     

利用整帧翻转的SRAM型FPGA故障注入加速算法

不可恢复异常比特位(unrecoverable-sensitive bits, UR-SB)不能通过定时刷新修复,会造成卫星载荷在轨服务的长时间中断,是地面故障注入试验需要着重评估和改善的。但UR-SB占比极低,若采用传统逐位翻转故障注入方法,其测试耗时太长,效率极低。提出了一种基于整帧翻转的静态随机存取存储器型现场可编程门阵列的故障注入加速算法,其通过整帧翻转能够快速筛除不存在UR-SB的配置帧,并进一步用二分法对存在UR-SB的配置帧进行快速搜索,有效加速了UR-SB的精确定位过程。以在轨常用XQR2V3000器件为例,理论分析在较差情况下测试效率可提升207倍,信号生成载荷实测结果最高可提升949倍,理论分析和实测结果均验证了所提加速算法的有效性。     

关于武器装备体系研究

分析基于信息系统武器装备体系建设的概念内涵、主要特征、基本原则和总体要求,提出武器装备体系研究面临的一系列理论与实践问题。武器装备体系研究涉及四个关键技术,即体系需求描述与生成技术、体系设计与评估技术、体系集成技术和体系演化技术。     

基于“作战云”的防空反导体系架构研究

针对未来防空反导体系发展建设需求,通过分析国内外防空反导体系发展中存在的现实问题,在深入分析“作战云”概念定义及特性的基础上,提出基于“作战云”的防空反导体系架构,构建了包括应用层、管理层、应用层的防空反导体系架构,探讨了其特点优势,并分析了基于“作战云”的防空反导体系典型防空反导作战流程,对我军防空反导体系发展建设提供了一定的理论支撑。     

陆战平台分布式综合模块化系统架构建模方法

分布式综合模块化系统架构,成为航空应用领域的主流架构和发展趋势.我国空军已进行了分布式综合模块化系统架构研究设计和仿真评估,但缺乏系统级的架构优劣评估.兵器领域已将综合模块化系统架构应用于型号项目中,但在分布式综合模块化架构方面,尚未在具体项目中应用.针对分布式综合模块化系统架构缺乏系统级评估手段的问题,提出一种陆战平台分布式综合模块化系统架构建模方法.根据系统架构评估需求,建立不同层级实体的模型及约束,分别对应陆战平台信息控制系统的业务层、操作系统分区层、模块层、子系统层、系统层;在层级划分的基础上,定义各层级模型的属性;通过对评估指标中的综合度、耦合度进行评估计算,对系统架构建模方法进行验证.系统架构建模方法为系统架构评估提供了一种参考.     

基于SWOT分析的军队审计容错免责机制完善路径研究

军队审计容错免责机制是在审计权限范围内对符合容错免责情形的事由减轻或免于问责并及时纠正的稳定工作机制,是审计问责态势下应对“为官不为”问题的合理路径。本文基于SWOT法分析认为,当前审计环境下建立军队审计容错免责机制的优势在于独立的经济监督地位、专业的经济监督力量和广泛的经济监督对象,劣势在于单一的认定主体、缺失的法律规范和匮乏的免责素质,机遇在于利好政策的出台、国家审计的实践经验和军队审计的职能定位,威胁在于制度规范笼统、审计风险扩大和资源矛盾加剧。在此基础上,本研究基于W-T（劣势-威胁）的战略选择,提出完善军队审计容错免责机制的现实路径,即：明确机制定位,科学界定边界;完善制度规范,形成法律依据;完备容错清单,转变审计模式;优化容错环境,降低容错风险。     

基于迭代学习观测器的无人机故障鲁棒控制

针对无人机在飞行时存在执行机构故障和外界干扰问题,建立了无人机的动力学模型和系统发生执行器故障时的模型,提出了一种将迭代学习观测器和鲁棒自适应控制相结合的容错控制方法.利用迭代故障观测器去观测无人机控制系统的状态并通过迭代实时跟踪执行器故障,给出了该观测器的收敛性分析,并在此基础上设计基于自适应增益的趋近律,实现系统鲁棒自适应控制.进一步基于Lyapunov方法从理论上证明了设计的容错控制器的鲁棒稳定性.使用无人机控制系统对方法进行验证,仿真结果验证了方法的有效性.     

基于迭代学习观测器的卫星姿态滑模容错控制

为解决卫星上反作用飞轮存在安装偏差、故障及外部干扰情况下的姿态控制问题,提出了一种基于迭代学习观测器的姿态容错控制方法。该方法通过设计迭代学习观测器,以较小的计算量实现对执行机构发生的故障以及安装偏差进行精确的估计。并利用观测器的观测结果设计滑模控制器,使处于外部干扰条件下的卫星系统在执行机构发生故障的情况下可以快速稳定地完成姿态机动任务。进一步基于Lyapunov稳定性定理证明了迭代学习观测器及控制器的全局渐近稳定性。针对反作用飞轮存在不确定性及故障的情况下进行仿真,仿真结果表明,与同类容错控制方法相比,所提方法可以更加快速精确地对故障进行估计并完成姿态控制。     

军用车辆轮毂电机位置传感器故障检测及容错控制

针对电传动装甲车辆恶劣工况下轮毂电机位置传感器容易产生故障问题,基于脉振高频电压注入法构建了位置传感器故障检测及容错控制系统.通过分析故障时位置传感器输出信号出现的幅值不平衡故障或正交不完全故障,采用阈值检测法实现故障检测,并使电机由有位置传感器控制切换为无位置传感器控制.仿真及实验结果表明,故障发生时,系统能够迅速检测出故障并进行容错控制,有效抑制了电机转速及定子电流的持续振荡.     

线性系统的鲁棒容错控制设计方法

考虑了线性故障系统的鲁棒容错控制问题。利用状态反馈特征结构配置参数化结果，提出了一种鲁棒容错控制设计方法。该方法将故障系统的鲁棒容错控制问题转化为含有约束的最小化问题。数值算例及其仿真结果验证了所设计方法的简单性和有效性。     

ARM内核体系架构及ARMv6上的Linux开发与优化

介绍了各款ARM内核体系架构的特性和增强技术,讨论了在ARMv6上的Linux开发与优化。从6款ARM内核体系架构的特性分析入手,引入了对ARM内核体系架构重要增强技术的介绍,在分析ARMv6体系架构功能特性的基础之上,分别讨论了Linux内核和工具链等所做的优化与改进。