求解传感器网络最大生存时间的最大流算法

节能是传感器网络研究的中心问题之一,目的是延长网络的生存时间。因此对于一个给定网络,很自然地关心它的最大生存时间是多少。从网络最大流的角度分析这个问题,给出了求解传感器网络最大生存时间确切值的算法。     

交织结构的耐单粒子瞬变压控振荡器

为提高辐照环境下振荡器工作的可靠性,提出一种交织结构的抗辐照设计加固压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator,VCO),该VCO由采用交织结构的延时单元构成,该延时单元支持多数表决功能,可以抑制单粒子瞬变的影响;该VCO环路中无须引入额外的专用表决模块,可以产生均匀的多相位输出。所提出的加固差分VCO是基于130 nm体硅互补金属氧化物半导体工艺设计的。模拟结果表明,所设计的加固VCO在100 fC~800 fC沉积电荷量的轰击范围内,其所产生的最大相位偏移不超过0.35 rad。     

差分压控振荡器中单粒子瞬变的研究

压控振荡器(VCO)是锁相环(PLL)中对于单粒子瞬变(SET)最为敏感的部件之一.基于180nm体硅CMOS工艺设计了一款经典的对称负载结构差分VCO电路,并利用电流源表征单粒子效应中电荷沉积和收集的过程,模拟了VCO电路的SET响应.模拟和分析表明,SET响应不仅取决于入射能量、振荡频率,还受到轰击时刻的制约,不同轰击时刻产生的最大相位差可以相差300°以上.此外,偏置电路某些结点最为敏感,可以放大SET的影响,导致时钟失效长达7个周期.     

一款0.18μm CMOS辐射加固差分压控振荡器

基于对称负载压控振荡器(VCO)的单粒子瞬变(SET)失效机理,应用设计加固(RHBD)技术分别改进了偏置电路和环形振荡器,设计和实现了一款0.18μm CMOS辐射加固差分VCO.模拟结果表明:加固VCO的SET敏感性大幅降低,同时还降低了抖动对于电源噪声的敏感性.虽然电路结构变化会导致频率下降,但可以通过调整电路尺寸而解决.此外,加固VCO面积开销有所降低,优于其他加固方法.     

GPU异构系统中的存储层次和负载均衡策略研究

GPU体系结构的革新和相应开发平台的发展使得GPU广泛地应用于科学计算领域.通过深入地分析GPU体系结构和存储层次的优缺点以及GPU上的关键性能特征,阐明了GPU体系结构、编程模型和存储层次之间的关系.针对GPU异构系统上的应用映射提出三种基本负载均衡优化策略:预取、流化、任务划分.试验结果揭示了不同的优化因子与优化效率之间的具体关联.     

考虑流-结构耦合的体积约束拓扑优化

为实现流-结构耦合的结构拓扑优化设计,首先分别以水下结构固有频率和结构刚度最大化为目标,建立了渐进结构拓扑优化模型;然后,改进了网格独立滤波方法,提出单元尺寸滤波方法,将优化方法推广至设计域中单元尺寸存在差异较大情况的问题;最后,推导了目标函数以及在约束条件下的单元灵敏度,并采用双向渐进结构优化法对结构进行迭代计算。结果表明:刚度优化结果拓扑结构清晰,同时优化结构中未出现棋盘格现象,迭代过程收敛平稳;频率优化结果中,固有频率较初始设计域提升明显,优化效果显著,证明了单元尺寸独立滤波方法的有效性。     

使用FPGA设计高可靠SpaceWire路由器

为了提高系统的可靠性和可用性,提出一种基于静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory,SRAM）型现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）的SpaceWire路由器设计方法。路由器通过系统级三模冗余技术加固,采用基于位流重定位的动态部分刷新技术修复系统中发生的软故障,并提出一种基于工作输入和健康现态的实时状态同步方法,以确保故障模块修复后的状态与其他模块同步。因此,该系统能够进行错误掩蔽和自我修复。在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板ML507上对所提出的路由器系统结构和设计方法进行实现和验证。实验结果表明,路由器的可靠性和可用性显著增加,且系统的实时性很好,能保证路由器在整个工作过程中提供正常服务而不会引起系统功能中断或延迟;位流重定位技术的采用将所需存储空间减少三分之二,同时也降低了原始位流本身故障的可能性。     

基于时效网络的空间信息网络结构脆弱性分析方法研究

空间信息网络具有节点异质和拓扑结构动态变化等特点,为此提出了基于时效网络的空间信息网络结构脆弱性分析方法.以卫星通信网络、卫星导航网络和卫星传感网络为例,将空间信息网络抽象为四类网络节点和三类网络连接关系,引入时效网络,构建了多层空间信息时效网络模型.针对传统网络效率计算中部分路径无效等问题,建立三类供需流关系,提出了基于供需流的网络效率指标,并以此构建脆弱性分析模型.构建仿真想定,进行脆弱性分析,实验结果验证了所提方法的有效性.