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RGMP-ROS混合机器人操作系统节点间通信的形式化验证 被引量:6
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作者 王亚 王瑞 +3 位作者 关永 魏洪兴 李晓娟 张杰 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2015年第10期2379-2383,共5页
在机器人研发领域,通过将ROS机器人操作系统移植到Linux操作系统上可以解决工业机器人控制器软件模块化问题,但是,运行在Linux系统上的ROS不具有实时性,无法满足机器人运动的实时控制需求.RGMP-ROS是一个应用于工业机器人控制器的混合... 在机器人研发领域,通过将ROS机器人操作系统移植到Linux操作系统上可以解决工业机器人控制器软件模块化问题,但是,运行在Linux系统上的ROS不具有实时性,无法满足机器人运动的实时控制需求.RGMP-ROS是一个应用于工业机器人控制器的混合操作机器人系统,它能够解决ROS系统移植到Linux系统后的非实时性问题.因此,对RGMP-ROS混合操作系统的实时性验证有重要的意义.本文提出运用模型检测方法对RGMP-ROS系统节点间的通信进行验证.首先,对节点通信过程中的各部分建立时间自动机模型.然后用计算树逻辑公式对节点之间通信的可达性以及通信时间进行了形式化描述.最后在模型检测工具Uppaal中进行了验证.验证结果表明了RGMP-ROS系统具有实时性,可以满足实时性的需求. 展开更多
关键词 RGMP-ROS 节点通信 时间自动机 计算树逻辑 UPPAAL
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运用定理证明器ACL2验证机器人操作系统ROS节点间通信 被引量:12
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作者 高雅 李晓娟 +3 位作者 关永 王瑞 张杰 魏洪兴 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2014年第9期2126-2130,共5页
作为一种开源的机器人操作系统,ROS在家用或服务性机器人上也得到广泛应用,保证其设计的正确性相当重要.本文通过定理证明的方法对ROS的节点间通信进行形式化建模与属性验证.对通信层的节点间连接建立和消息传递过程进行抽象建模,模型... 作为一种开源的机器人操作系统,ROS在家用或服务性机器人上也得到广泛应用,保证其设计的正确性相当重要.本文通过定理证明的方法对ROS的节点间通信进行形式化建模与属性验证.对通信层的节点间连接建立和消息传递过程进行抽象建模,模型融合网络拓扑、主题匹配和路由机制等部分,定义函数对其进行描述,提取路由函数的存在性、可达性及正确性等3个关键属性,运用定理证明工具ACL2对ROS节点间通信的功能正确性进行自动验证,证明消息从源节点出发并选择有效的传输路径到达目的节点.这种满足属性要求的参数化模型具有一般性和易扩展性,并能保证ROS节点间通信的终止属性和功能正确性,可为ROS通信层设计的正确性验证工作提供一个有效的方法参考. 展开更多
关键词 ROS ACL2 定理证明 参数化 自动验证
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SpaceWire协议的形式化建模与概率分析 被引量:5
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作者 李月星 李晓娟 +3 位作者 关永 王瑞 张杰 魏洪兴 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2013年第9期2025-2029,共5页
SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线标准,保证其设计的可靠性和正确性至关重要.本文通过概率模型检测的方法对SpaceWire的交换层设计进行形式化建模与量化分析.基于马尔科夫决策过程(MDP)对交换层的链路初始化及正常运行过程... SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线标准,保证其设计的可靠性和正确性至关重要.本文通过概率模型检测的方法对SpaceWire的交换层设计进行形式化建模与量化分析.基于马尔科夫决策过程(MDP)对交换层的链路初始化及正常运行过程建立形式化概率模型,模型包括发送方、接收方和信道,提取SpaceWire交换层的4个关键属性,用概率计算树逻辑(PCTL)进行描述,运用PRISM平台对SpaceWire交换层设计进行验证和分析;并获得信道丢包概率不同情况下,链路初始化成功以及正常运行时数据包正确传输的概率,这种定量形式化分析结果可为SpaceWire的设计和实现提供参考依据. 展开更多
关键词 SPACEWIRE 概率模型检测 马尔科夫决策过程 PRISM
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动态环境下基于概率模型检测的路径规划方法 被引量:6
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作者 夏春蕊 王瑞 +3 位作者 李晓娟 关永 张杰 魏洪兴 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第12期5-11,94,共8页
提出了一种动态复杂环境下采用概率模型检测技术进行路径规划的新方法。考虑到实际应用中机器人其移动行为总是受到外界因素的影响,将机器人移动行为看作一个不确定事件,提取环境中的影响因素,构建马尔可夫决策过程模型。采用时态逻辑... 提出了一种动态复杂环境下采用概率模型检测技术进行路径规划的新方法。考虑到实际应用中机器人其移动行为总是受到外界因素的影响,将机器人移动行为看作一个不确定事件,提取环境中的影响因素,构建马尔可夫决策过程模型。采用时态逻辑语言描述机器人目标任务,表达复杂多样的需求行为。运用工具PRISM验证属性,得到满足任务需求的全局优化路径。另外,在全局路径的基础上提出了一种动态避障策略,实现避障局部规划的同时尽量保证机器人最大概率完成任务。通过理论和仿真实验结果证明该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 路径规划 动态障碍物 概率模型检测 马尔可夫决策过程 概率计算树逻辑
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基于UPPAAL的认知机器人控制行为建模与验证 被引量:8
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作者 巩卫卫 王瑞 李晓娟 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2016年第6期1279-1283,共5页
随着机器人技术的高速发展,越来越多的人开始聚焦到认知机器人领域的研究,机器人系统中的两大研究领域主要是路径规划和任务规划,而传统的规划问题主要侧重于任务规划.本文的研究是在机器人基于行为的控制结构的基础上,提出机器人系统... 随着机器人技术的高速发展,越来越多的人开始聚焦到认知机器人领域的研究,机器人系统中的两大研究领域主要是路径规划和任务规划,而传统的规划问题主要侧重于任务规划.本文的研究是在机器人基于行为的控制结构的基础上,提出机器人系统的任务规划层次框架.认知机器人的大部分的控制行为需要人的参与,这就要求这类机器人系统具有在线自适应的能力,而采用传统的验证方法验证其正确性和实时性上存在一定的局限性.采用形式化方法对认知机器人系统的简单实例建模并验证几个重要的属性,采用时间自动机对系统进行形式化的描述,并结合符号化模型检测工具Uppaal进行验证.针对系统的重要属性采用计算树逻辑的形式表述. 展开更多
关键词 认知机器人系统 行为验证 符号化模型检测 UPPAAL
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CAN网络层次化动态调度策略设计与实现 被引量:2
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作者 邵椿与 李晓娟 +3 位作者 史涤霏 张笑搏 王瑞 关永 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2022年第6期1141-1146,共6页
CAN总线是一种基于消息的事件触发通信服务,主要应用于汽车、机器人等实时通信系统.CAN总线上有多个节点互相独立工作,当多个节点访问总线时出现消息碰撞,由于CAN总线采用按位仲裁算法决定节点访问总线的优先级,导致低优先级节点访问失... CAN总线是一种基于消息的事件触发通信服务,主要应用于汽车、机器人等实时通信系统.CAN总线上有多个节点互相独立工作,当多个节点访问总线时出现消息碰撞,由于CAN总线采用按位仲裁算法决定节点访问总线的优先级,导致低优先级节点访问失败,而高优先级节点继续传输消息,这种方式导致低优先级节点饥饿现象而丢失消息,因此CAN总线调度算法随之被提出.目前调度策略已从静态发展到动态,但是随着节点的增多,系统维护和调度难度增加,单条总线调度策略难以维持系统性能需要.因此本文考虑将系统中的节点挂载到多条CAN总线上构成CAN网络,针对CAN网络提出了一种层次化的动态调度算法,将节点优先级仲裁分为:单条总线本地优先级仲裁和系统全局优先级仲裁,确定系统优先级最高的节点,使其进行数据传输.利用MATLAB中的Stateflow工具,建立分层动态调度模型,依据CAN总线数据传输机制和仲裁机制,设计实现了节点模块、总线模块、函数模块等,在总线模块实现了两级调度.实验结果表明,本算法在增加了节点总数目的基础上,满足高优先级节点传输且避免了低优先级节点的饿死现象. 展开更多
关键词 CAN总线 两级仲裁 层次化动态调度 Stateflow建模
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