《基於計算與通信協同設計的可組合多安全級別CPS研究》是依託上海交通大學，由姚建國擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於計算與通信協同設計的可組合多安全級別CPS研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姚建國
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
信息物理融合系統（Cyber-Physical Systems，CPS）將不同安全級別任務集成於同一計算與通信平台,以達到物理資源的高效利用。本課題擬基於時間觸發/事件觸發混合工作模式，套用新型混合通信協定，採用計算與通信協同設計的思想，研究如何構建安全、高效、可組合與可擴展的多安全級別任務集成系統。主要研究內容包括：動態可組合多安全級別CPS高效集成架構；計算與通信協同工作的時間觸發強實時保障機制；可組合多安全級別任務時間特性定量分析；高安全性與高可靠性的分散式CPS主動容錯方法。通過本課題的研究，使得所提出的多安全級別任務集成模式能夠最佳化系統計算與通信資源，協同系統工作過程，且保障系統安全性與可靠性。對於可組合多安全級別CPS的研究，不僅具有重要的理論意義，而且有著廣泛的套用前景。
結題摘要
可組合多安全級別系統集成技術是當前CPS的重要研究方向和關鍵技術之一。本項目的基本思路為：從時間觸發與事件觸發混合工作模式入手，將“時間”看作為分散式CPS運行的主線，採用計算與通信協同設計的思想，以保證時間觸發性任務的強實時要求，同時達到多安全級別系統計算與通信資源的可組合性與高效集成。在可組合多安全級別CPS的研究過程中，主要成果有：提出了基於時間/事件觸發組合的CPS高效集成架構，實現了多安全級別任務的動態可組合；提出了計算與通信協同工作的時間觸發任務強實時保障機制，大大減少了套用級任務的時延；提出了基於時間視窗分析的時間觸發數據傳輸機制，為安全關鍵任務提高了可靠性；提出了面向事件觸發機制的安全關鍵任務端到端延時最佳化方法，為事件觸發機制提供了無衝突調度；提出了基於網路微積分的數據流延遲定量分析方法，為安全關鍵系統的時間定量分析提供了支持；提出並實現了在嵌入式平台上利用虛擬化技術實現ARINC 653 分區的方案，為計算任務提供了新的實時環境；提出了基於共享記憶體的網路交換機架構，對交換機所有輸入和輸出連線埠共享的記憶體採用空間分離技術；提出並實現了在嵌入式平台上利用中斷聚合的網路IO最佳化方法，為計算與通信的協同提供支持；提出了基於Simplex架構的分散式CPS主動容錯方法，定量地實現了高安全性與高可靠性保證。本課題的研究成果使得所提出的多安全級別任務集成模式能夠最佳化系統計算、通信等多維度資源，從而協同系統工作過程、保障系統安全性與可靠性。本項目共發表高水平學術論文14篇（SCI引用9篇，影響因子總和27.097），其中包括Proceedings of IEEE論文1篇，ACM/IEEE彙刊論文6篇，INFOCOM、ICPADS、GLOBALCOM國際會議論文4篇，學術專著章節1篇。研究成果理論聯繫實際，部分技術套用於小型直升機飛控系統中。
