交通信号系统论文题目范文第1篇
2、谈地铁信号工程的项目管理
3、地铁信号系统中防淹门防护技术分析与探究
4、城市轨道交通信号系统的关键技术分析
5、城市轨道交通信号系统新技术发展前景
6、城市轨道交通信号系统的设计方案探讨
7、城市轨道交通信号系统新技术探讨
8、地铁信号系统的维护方法与维修技术探析
9、铁路信号域形式化方法初探
10、论地铁信号系统设备的安装及调试要点
11、城市轨道交通信号系统的风险分析
12、浅谈无锡地铁信号系统人机界面的应用与研究
13、城市轨道交通信号控制方法研究
14、地铁信号系统中LTE技术的应用
15、城市轨道交通与通信信号系统
16、城市轨道交通信号系统安装技术要点及调试
17、地铁信号系统自动控制技术相关分析
18、南京地铁7号线工程信号系统车辆段与试车线方案研究
19、信号机在城市轨道交通信号系统中的应用研究
20、地铁车载信号系统浅析
21、地铁屏蔽门控制系统设计分析
22、浅析地铁信号的日常维护管理
23、轨道交通信号系统中信息安全技术的应用
24、基于Camtasia Studio的城轨车载信号系统维护课程微课设计与制作
25、基于车——车通信技术的新型城市轨道交通信号系统研究
26、铁路信号系统与城市轨道交通信号系统的比较研究
27、LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用分析
28、地铁信号系统安装调试的实施关键论述
29、城市轨道交通信号系统新技术探讨
30、城市轨道交通信号系统设备精简化及云架构探究
31、城市轨道交通信号自动控制系统发展现状
32、智能运维系统在轨道交通信号系统中的应用研究
33、现场总线在城市轨道交通信号系统中的应用
34、当前城市轨道交通信号系统现状及发展战略
35、地铁信号系统自动控制功能的研究
36、轨道交通信号系统设备维护管理研究
37、城市轨道交通信号系统运行风险及防范策略
38、城市轨道交通车辆与信号系统接口分析
39、浅谈城市轨道交通延伸段信号系统施工及调试工作
40、地铁信号系统的维护方法与维修技术
41、城轨信号系统项目软件现场调试管理探讨
42、轨道交通信号系统云技术应用方案研究
43、城市轨道交通信号系统关键技术研究
44、关于城市轨道交通信号系统的探讨
45、探析城市轨道交通与通信信号系统
46、城市轨道交通通信信号系统的研究
47、探讨地铁信号系统的施工技术及调试
48、地铁车载信号系统调试研究
49、城市轨道交通通信与信号控制研究
交通信号系统论文题目范文第2篇
轨道交通信号系统由正线的列车自动控制系统 (ATC) 、车辆段/停车场信号系统以及必要的维修和培训系统组成。ATC系统包括列车自动监控子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统和计算机联锁系统。
车辆段/停车场信号系统包括车辆段/停车场计算机联锁设备、微机监测设备、ATS设备以及试车线设备。
2. 轨道交通信号系统可靠性与安全性的意义
2.1 维护整个城市交通系统的安全运营
轨道交通信号系统的可靠性和安全性是保证行车和人身安全的重要保证, 信号系统就是为安全和效率而生的, 在安全的基础上提高运营效率。同时信号系统可靠性是安全性的基础, 信号系统的安全性又是运营安全的基础, 当然运营安全也需要运营组织工作人员的正确操作保证。
2.2 为人们的出行提供方便
轨道交通信号系统为乘客提供安全舒适的乘车环境, 抛开安全性, 就无从谈起出行的便利性。同时信号系统为乘客提供可靠的运行时间间隔, 不晚点不堵车, 这也是乘客依赖的重要一环。从另一方面讲, 轨道交通获得乘客认可的同时, 也减轻了地面交通的拥堵, 减少地面交通出行时间。所以说信号系统的可靠性和安全性为人们的出行便利提供重要保证。
3. 不同阶段轨道交通信号系统的可靠性和安全性的体现
3.1 轨道交通信号系统可靠性和安全性的基本概念
可靠性:指产品在规定条件下和规定时间区间内完成规定功能的能力。
运行故障:由于无法实现某些技术功能, 致使列车延误。包括:
救援:即故障列车应由另一辆列车拖回车辆段;
乘客下车:乘客需要下车, 且列车将返回车辆段;
延误:因出现影响商业运行的故障, 致使列车停在主线上超过两分钟。
列车无法投入商业运行;
列车无法继续保持商业运行状态。
平均故障间隔时间:特定条件下, 运行列车两次故障间的平均连续时间。
平均服务故障间隔时间:特定条件下, 运行列车或子系统两次服务故障间的平均连续时间。
平均故障间隔里程:特定条件下, 运行列车或功能单元两次故障间的平均间隔里程距离。
平均服务故障间隔里程:特定条件下, 运行列车或子系统两次服务故障间的平均间隔里程距离。
安全性是指免除不可接受风险的特性。而轨道交通信号系统的安全性是指保证行车和人身安全的性能。信号系统的独特性在于:产品 (设备、电路、机件、软件等) 发生损毁或故障时, 设备会对行车体现出极大的约制, 避免由于误动或者错误显示引起的行车事故性能, 即故障导向安全性能。
3.2 轨道交通信号系统设计阶段的可靠性和安全性
3.2.1 系统设计阶段的安全性措施, 如:
安全证明的计划和结构。
功能及技术安全性证明。
软件的安全性。
硬件的安全性。
信息交换的安全性。
文档系统的安全性。
3.2.2 系统设计阶段的可靠性措施, 如:
重要设备采用多重冗余技术。
设备设计时应考虑自测试、错误检出和故障诊断, 便于快速进行维修。
故障报警信息能够送到维修中心, 便于维修人员在到达现场前就知道哪种设备发生了故障, 并携带专用的备品和维修工具;在机柜中LED显示机箱中故障板的位置。
使机箱和板更容易更换, 缩短MTTR。
对于有些设备考虑预防性维护设计以避免故障。
1) 按系统分类
(1) 设备级
信号系统的具体设备, 如联锁、轨道占用检测设备、车载设备、电源、转辙机等。通常, 设备的可靠性MTBF设备=2*104h~2*105h。对于可维修系统, MTBF设备按保守值2*104h考虑, MTTR (平均故障修复时间) 。
二乘二取二热备子系统 (可维修)
MTBF二取二= (MTBF设备) 2/ (8*MTTR)
三取二子系统 (可维修)
MTBF三取二= (MTBF设备) 2/ (6*MTTR)
(2) 子系统级
信号系统的子系统按所处地域可以分为:控制中心子系统、车站及轨旁设备子系统、车辆段与试车线子系统和车载子系统。子系统可靠性根据系统规模、设备构成方式等的不同将有不同。通常子系统的可靠性MTBF=3.5*103h~1.5*105h。
(3) 信号系统级
本级是信号系统的综合级, 是信号系统的整体可靠性, 包括所有电子设备、机电设备、相关的通道和连接电缆。信号系统的可靠性MTBF不小于1.0*105h。
2) 按信号安全水平等级和运用重要程度分类
信号系统是地铁各业务系统中安全水平等级最高、运用要求最重要的系统。地铁信号系统安全等级以欧洲标准定义为4级, 即最高安全等级, 其故障-安全失效率或故障-安全失效间隔时间为10-8h-1~10-9h-1或108h~109h。国内联锁系统设备的标准为故障-安全失效率或故障-安全失效间隔时间10-11h+或1011h。为把故障-安全失效间隔时间与其可靠性是否成正比纳入考虑。因此若4级安全等级中所含的可靠性指标能够被纳入且作为评估可靠性的标准, 则可靠性的评估将优势尽显无疑。
如上所述, 设计时给定可靠性的计算值形成了固有可靠性, 而该给定值是由产品的可靠工作周期须满足运营的要求为依据和标准而提出的。从而导致不同的信号系统其可靠性, 构成模型, 复杂程度也不尽相同。在这里可建议的信号系统设计可靠工作周期, 按前述信号系统的可靠性值, 可以在10天~83天的范围内选择。并以此值评估供货商提供的MTBF、评估信号系统的故障-安全失效率或故障-安全失效间隔时间。此值将根据具体的信号系统确定。
3.3 轨道交通信号系统安装调试阶段的可靠性和安全性
信号系统安装阶段的可靠性主要体现在施工组织要详细完善, 施工过程和结果要能满足设计真实意图。施工安全主要体现在施工过程安全和施工结果安全。施工过程安全是指在施工单位施工过程中确保施工参与人员的人身安全和设备安全。施工结果安全是指在施工过程中完全按设计意图施工, 施工完成后不遗留安全隐患。施工调试过得的安全性和可靠性措施:
1) 现场集成试验
通过结构化、渐进化系列试验和检查来证明并验证设备和接口均安全运行, 按照预期方式工作。该试验结束时对安全验证报告进行修订, 其中声明设计安全, 可以执行载客服务前的运营验证。
2) 系统实质完工演示:该演示包括执行预定时间的无载客模拟预定运营, 以便证明系统能在更长时间内提供安全、可堪信赖的服务。该演示结束时对安全验证报告进行修订, 其中声明系统验证获得成功。
3) 乘客/商业运营最终安全认证
该安全认证包含所有安全案例文档的收集和组织, 所有危害已减缓至可接受程度并已终结的验证、所有剩余公开操作项的评审和终结, 以及在开始商业运行性载客之前, 所有安全相关的过程/流程/时刻表已传输至操作员。最后一次对安全认证报告进行修订, 其中声明所有安全活动已经成功结束, 所有安全相关公开操作均已充分处置, 系统验证获得成功, 系统安全, 可以进行商业运行性载客服务。
3.4 轨道交通信号系统运营阶段的可靠性和安全性
由环境原因, 行车调度指挥中心操作人员的不当的操作或不谨慎的行为或是干扰、轨道交通控制方面以外原因, 如损毁、事故、供电系统故障引起的干扰或是由于其他系统故障引起的干扰, 以及不可抗力的影响等, 在评估信号系统安全性可靠性是必须剔除的。
4. 结语
轨道交通信号系统的可靠性和安全性具体应体现并把控在信号系统的设计、安装调试和运营的各个阶段, 绝不能孤立地在某一阶段单独考虑信号系统的可靠性和安全性。信号系统可靠性是安全性的基础, 信号系统的安全性又是运营安全的基础。轨道交通信号系统的可靠性和安全性是保证行车和人身安全的重要保证, 是为人们提供出行便利性的最重要前提条件。
摘要：本文主要介绍了轨道交通信号系统的可靠性和安全性概念, 阐述了可靠性和安全性的相互关系及其在设计阶段、安装阶段、运营阶段的可靠性和安全性分析及措施。
关键词：安全性,安全运营,可靠性
参考文献
交通信号系统论文题目范文第3篇
【摘要】 随着我国城市化进程的不断推进，我国各城市的交通压力也变得越来越大，地铁在一个城市的交通地位日渐显现。地铁在运行的过程中安全保障也愈发重要。为了保证地铁运行的安全性与乘客的生命安全，必须不断加强对于地铁信号系统与屏蔽门联动控制系统的技术性研究，本文对地铁信号系统与屏蔽门控制接口进行研究论述，以供参考。
【关键词】 地铁 信号系统 屏蔽门
一、地铁信号与屏蔽门控制接口作用
在城市轨道交通系统中，屏蔽门系统和信号系统作为两个相互独立，并在信号系统正常工作状态时又相互联动的两个系统，信号系统与屏蔽门之间有相应的接口，并且有传感器，这些设备的作用在于在地铁的信号与屏蔽门的操作过程中进行各种信息的传递工作，比如说对于信号系统对于屏蔽门状态的监视和列车的防护与站台上下乘客时的开关门控制。
二、地铁信号系统与屏蔽门控制接口运行分析
2.1接口功能综述
信号系统和屏蔽门系统的接口，是信号系统中不可缺少和重要的接口之一，两者在车站层面进行信息的传递。图1就是显示地铁当中的屏蔽门控制信息及其相应的一些状态信息在地铁的车站信号控制系统和屏蔽门系统两者的传递情况。
由于信号系统的安全控制级别相对较高，并采用故障导向安全的设计方式，故在信号系统的联锁集中站方案中，各车站的屏蔽门系统都通过安全性继电器接口与集中站联锁系统相连，通过继电器节点的闭合和断开传递给信号系统屏蔽门状态信号；在信号系统的区域联锁方案中，各车站的屏蔽门状态通过安全性继电器传递给本站联锁I/O模块，区域联锁通过网络采集各车站I/O模块。同样联锁通过上述设备传递给屏蔽门系统，开门信号和关门信号，屏蔽门系统在接收到开门信号时就执行开门动作；在接收关门信号时，就执行关门动作；当开门信号和关门信号都是为0时，屏蔽门系统保持上一个状态；开门信号和开门信号由信号系统确保不能同时为1。
2.3接口信号
2.3.1 开门命令
对于开门命令而言，开门命一般由车载ATC系统发送联锁系统，并通过联锁的I/O模块或者继电器传递给屏蔽门系统；也有些设计是通过车载ATC将信号传递给轨旁ATC系统，由轨旁ATC发给联锁系统，并最终通过联锁的I/O模块或者继电器传递给屏蔽门系统。车载ATC必须符合以下情况才能操作打开屏蔽门：车头和车尾处于停车窗+/-0.5m范围内；同时检测到列车已经施加了停车制动，并且切除了牵引；列车的为零速状态；收到开门请求。
2.3.2 关门命令
对于关门的命令而言，当ATC车载收到相应的关门命令请求时。车载ATC就向轨旁设备发送关门命令，在进行关门命令的信号所需要持续的时间内信号必须保持在一个高电平状态，直到列车完整离开。
2.3.3 屏蔽门锁闭信息
对于相关的屏蔽门锁闭的信息而言，发送条件往往需要全部的屏蔽门进行锁闭之后才能进行，让PSD系统给信号系统。在这个信号持续的时间内信号状态需要处于高电平的状态直至获得了PSD的开门指令。
2.3.4 屏蔽门互锁解除信息
当屏蔽门处于故障状态时，屏蔽门系统需要发送互锁解除信息给信号系统。避免列车无法进站或者出站。当信号系统采集到屏蔽门互锁解除信号时，及时开放允许信号。
互锁解除信息可以由以下方式传递给信号系统：
方案1：
信号系统采集屏蔽门如下信息：
PSD关闭且锁紧；PSD closed and locked；（安全信息）
PSD互锁解除；PSD interlock override；（安全信息）
屏蔽门的两个安全相关信息通过安全性继电器传递给信号系统。信号系统通过安全型继电器进行采集。
信号系统处理逻辑：
当互锁解除继电器吸起或者关闭且锁闭继电器吸起，此时联锁会将PSD关闭且锁紧状态发送给轨旁ATC和车载ATC。
方案2：
对屏蔽门系统电路要求：将互锁解除的节点并联入其关闭且锁闭的回路中，
信号系统采集屏蔽门如下信息：
PSD关闭且锁紧；PSD closed and locked；（安全信息）屏蔽门为PSD关闭且锁紧信息通过安全性继电器传递给信号系统。信号系统通过安全型继电器进行采集。
信号系统处理逻辑：
當关闭且锁闭继电器吸起，此时联锁会将PSD关闭且锁紧状态发送给轨旁ATC和车载ATC。
结束语：综上所述，如果想要对地铁的自动化运行程度进行加强，那么必须要加强地铁信号系统与屏蔽门控制接口的研究。这一点不单单可以减少大量人物力，而且还可以提高安全系数是真正符合地铁管理当中的方便、高效的宗旨的。
参 考 文 献
[1]陈会.地铁信号与屏蔽门联动控制系统分析[J].四川水泥，2015）（07）：12.
[2]张天羽.地铁信号与屏蔽门控制接口问题研究[J].住宅与房地产，2016（03）：177.
交通信号系统论文题目范文第4篇
2、高职院校职业技能竞赛促进专业发展的研究
3、铁路信号设备的维护及其安全保障探究
4、城市轨道交通信号系统互联互通工程应用关键技术浅析
5、浅析铁路信号与电路调整的施工技术方案
6、车站计算机联锁控制技术课程探讨
7、浅谈无线机车信号系统控制方法
8、探析铁路信号轨道电路介绍及故障
9、铁路信号控制系统中的数据安全与数据组织
10、《车站信号自动控制技术》实验课程探究
11、谈轨道交通信号工程施工管理
12、城市轨道交通与通信信号系统
13、智能运维模式下VR技术引领信号实训室建设
14、探究高职“轨道交通通信信号专业”人才培养体系及专业开设措施
15、铁道信号自动控制专业教育实训课程开发与教学改革
16、智能交通系统技术在交通管理与控制领域的应用及发展
17、互联网在轨道交通信号及控制专业教学中的应用探索
18、《城市轨道交通信号检测技术》课程教学策略探究
19、南北东西去·来往亦纵横
20、校企合作模式下轨道交通信号及控制专业人才培养模式探讨
21、抓住关键环节 促进特色专业建设
22、轨道交通信号系统云技术应用方案研究
23、城市轨道交通信号控制方式研究
24、新形势下对轨道交通信号与控制专业建设的思考
25、一种矿用本质安全型信号机的设计
26、企业文化、内部控制与企业价值
27、轨道交通信号与控制专业英语教学改革探讨
28、地铁车辆段信号布局设置分析
29、基于人工智能的轨道交通信号配时自动控制方法探讨核心探索
30、基于模糊理论的轨道振动安全预测研究
31、地方高校轨道交通信号与控制专业人才培养模式研究
32、轨道交通信号与控制优势专业建设与探索
33、南车驶进城轨信号市场
34、基于单片机的简易逻辑分析仪
35、电气工程与智能控制专业课程体系建设探索与实践
36、地铁交通信号安全与可靠性探讨
37、融入思政教育的轨道交通信号控制综合型实验设计
38、基于轨道交通岗位需求的信号基础实训课程优化研究
39、动车组司机对驾驶环境可达性探讨
40、微机控制在铁路道岔信号联锁控制中的应用
41、基于感应无线技术的智能仓储管理系统
42、论市场化条件下人民币汇率风险的防范与控制
43、基于模糊控制算法与4G-LTE的植物工厂远程监控系统设计
44、轨道交通信号基础实践课程中的计轴器
45、现代有轨电车交叉口信号优先控制研究
46、关于《列车运行自动控制技术》课程教学改革的思考
47、小波变换在列车控制系统信息处理中的应用
48、城市交通信号控制系统建设框架
49、试论铁路轨道交通自动化
交通信号系统论文题目范文第5篇
摘要：深入研究农林院校操作系统课程实践教学面临的困难，提出实践教学内容的改革方案，给出三类实验项目的安排思路，并就实践教学组织方面的关键问题，如实验课时的安排、实验指导教师的配备及课程实践教学网站的建立等提出具体改革建议。
关键词：操作系统；课程实践教学；教学改革
操作系统作为一门课程一直是计算机类专业的核心课程，在2007年出版的《高等学校计算机科学与技术专业公共核心知识体系与课程》一书中被列为7门公共核心课程之一。操作系统作为一个最庞大最复杂的系统软件，涉及到计算机系统的许多软硬件方面的知识，如硬件组成、接口原理、数据结构、程序设计等。这门课程的主要内容包括：操作系统概述、操作系统原理、并发性、调度与分派、内存管理、设备管理、安全与保护和文件系统。操作系统课程的具体实施由理论教学和课程实践教学两大部分。课程实践教学包括：课内实验、独立实验和综合课程设计。这门课程总的特点是系统性、理论性、实践性强。
这门课程的教与学历来都是非常具有挑战性的，再加上近年来很多国内高校普遍大幅削减课程的总学时，使得任课教师在教学内容的选择、内容深度的把握、理论与实际系统的联系、动手能力的培养方式等问题上很难拿捏。客观上造成了操作系统课程难教难学。
我们认为一个基本的解决思路是加强实践教学环节。唯有通过实践，才能使学生更具体、实在的感受到理论知识的意义和作用。唯有通过实践，才能使学生把抽象的概念和具体的实现形式联系起来。也唯有通过实践，才能培养学生的系统观念和实际动手的能力。所以实践环节的加强和完善是解决问题的必由之路。不仅如此，课程实践教学环节不仅限于扮演服务于理论教学的角色，它还具有独立的功能，即培养学生的系统观念和创新实践的能力。
本文将探讨农林院校的操作系统课程实践教学所面临的困难、实践教学内容改革、实践教学的组织实施的改革。
1农林院校的操作系统实践教学面临的困难
1.1理论课程内容带来的挑战
操作系统课程作为一门原理性的理论课，其基本任务是让学生了解和掌握操作系统的基本结构和基本原理及其基本实现方法。在有限的教学时间和教学资源条件下，不可能让学生通过这门课程学习具体的操作系统原理甚至实现细节。这样会让学生陷入大量烦琐的实现细节的大海中，不能自拔。更不能帮助学生有效掌握一般性原理，培养学生的系统观念和系统能力。
所谓系统观念就是考虑全局、把握全局，能够按照分层模块化的基本思想，站在不同的层面上去把握不同层次上的系统：多考虑系统的逻辑，强调设计。
所谓系统能力是指对计算机系统的认知、分析、开发与应用能力，也就是要站在系统的观点上去分析和解决问题，追求问题的系统求解，而不是被局部的实现所困扰。
上述特点决定了它的实践环节也具有先天的挑战性。也正因为如此，传统的操作系统课程大多侧重理论，淡化具体实现。也就造成了该课程与其他一些有密切关系的基础课程脱节。例如，与计算机组成原理、数据结构及程序设计等课程割裂。这使得学生不能融会贯通，理解困难。
如何恰当地在基本理论和具体实现方法之间取得一个平衡，是操作系统课程内容选择面临的主要挑战之一。目前有一些操作系统教材在尝试增加一些具体操作系统的内容。但是增加哪些具体实现方面的内容，以及哪些高校适合使用这种类型的内容，还是一个没有形成共识问题。需要各个学校根据自己的具体情况作出选择。
另外，这门课程在不同类型的高校中实际覆盖的内容是不同的。比如理工院校与农林院校、重点院校与一般院校、本科院校与职教院校。它们在实际教学内容的取舍上有显然的差异。操作系统理论课程内容上的这些问题直接影响到操作系统实践教学环节。内容的取舍、理论与实际系统的结合方式都无不决定着实践环节的内容。我们认为，作为农林院校中的计算机专业，需要在调整专业定位的背景下，选择合理的操作系统理论课程内容，然后才能决定合理的实践教学内容。
1.2实验类型选择困难
从实验类型上来说，根据认知的渐进原则，可以分为使用性、验证性、设计性和综合性实验。使用性仅仅学会如何使用具体操作系统，这类实验是必要的，但远远不够。验证性实验也不足以让学生真切地理解理论原理，仅对操作系统的重要功能做一些模拟程序设计，对学生的动手编程能力和系统思维能力有一定的考验。而比较深入的设计性和综合性实验则能够比较全面地训练学生的系统观念和系统能力，但是显然不是所有的高校都能够这样做。
目前，多数高校的操作系统实践教学内容就是学习使用特定的具体操作系统或者针对操作系统的重要功能做一些模拟程序。只有少数重点高校，要求学生阅读Linux或者Minix的源代码，并针对内核实现安排一些实践练习。作为农林院校中的计算机专业，需要各个院校根据自己的学生、教师资源的具体情况确定合适的实验类型。
1.3农林院校软硬件条件的局限
农林院校中的计算机学科与其他理工院校相比，存在着天然的巨大差距。由于某些观念和现实因素的影响，计算科学还很难完美的融入到国内的农林院校中去。首先是计算科学在农林领域中的应用效益和前景还没有充分的挖掘和体现出来；其次是农林院校中计算机学科普遍不受重视；第三是农林院校中高素质的计算机学科队伍难以建立；第四是农林院校中计算机学科的生源比其他理工院校差。这些因素对于农林院校中的计算机学科来说都是致命的。
尽管科学的发展，特别计算科学到各个领域的深入应用，决定了农林院校必须发展出有自己特色的计算机学科。但是在目前的情况下，这些因素使得农林院校在计算机学科方面的资源投入非常少。甚至有的学校的办学条件只能保证最基本的运行。在这样的情况下，操作系统实践教学的软硬件实验条件非常有限。
所以，在农林院校组织实施比较完整的、成体系的操作系统实践教学必然是困难重重。也正因为如此，才出现农林院校的操作系统课程重理论讲授，轻实践教学的现象。
2操作系统实践教学的内容改革
按照IEEE-CS和ACM发布的课程规范CC-2005[1]，及教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2006年发布的规范[2]，操作系统课程内容一般包括：操作系统概述、操作系统原理、并发性、调度与分派、内存管理、设备管理、安全与保护、文件系统。这是一个一般的指导意见，不同的学校可以根据自己的实际情况，确定知识的深度和广度。
作为农林院校中的计算机专业，我们认为应该选择并发性、调度与分派、内存管理、文件系统等部分作为教学重点，并且每部分侧重于介绍基本概念、基本过程和原理的思想，淡化部分细节。把设备管理、安全与保护作为高级专题介绍。
与此相适应，操作系统实践教学的内容也需要做适当调整。由王志英等制定、教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会2008年发布的《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》[3] (以下简称《规范》)，拟订了操作系统课程实验大纲和操作系统综合课程设计大纲。其中课程实验大纲提出了7个实验，6个必做，1个选做。本着实践首先服务于理论教学、理论联系实际的原则，根据农林院校的办学实际，我们认为操作系统课程实验拟订以下6个实验比较合理：1) Linux的安装与使用；2) 实现一个新的系统调用；3) 进程的同步与通信；4) Linux内存分配的模拟；5) Linux进程调度的模拟；6) 信号和定时器(选做)。
《规范》中还拟订了5个综合课程设计项目，其中2个选做。本着培养学生系统观念、培养学生创新实践能力的原则，根据农林院校的办学实际，我们认为操作系统综合课程设计拟订以下4个项目比较合理：简单Linux字符设备驱动程序的实现；增加系统内核模块；内核源码分析(选做)；同步事件原语的应用(选做)。
3操作系统实践项目的类型安排
实践教学中的项目可以分为3种类型：验证性、设计性和综合性。验证性实验是基础，必要的验证性实验是不可缺少的，学生可以通过验证性实验，掌握操作系统的基本原理。设计性实验和综合性实验可以充分发挥学生的主观能动性，激发学生的学习兴趣和热情。不仅可以巩固基本原理的知识，还可以培养学生的系统观念和创新实践能力。
根据农林院校的办学实际，我们认为在操作系统实践教学中，无论是课程实验还是综合课程设计都要体现以验证性实验为基础，适当的安排设计性项目，配备必须的综合课程设计项目的思路。这样可以构造一个基本成体系的课程实践环节。
4操作系统实践教学组织实施的关键问题
4.1课时安排
国外著名高校操作系统实验教学的特点是：1)实验课程的课时和学分占全部课程的1／3以上；2)实验教学完全面向具体工程，培养学生的动手能力和创新能力；3)实验教师有丰富的工程实践经验；4)实验教学计划是动态的，依据实际工程需要修改。这种办学水准是国内比较好的学校都不容易做到的。[4]
目前国内普遍在大幅度减少课程的总学时，实践环节也不例外，甚至有的减少到平均1学时做1个实验项目的程度。我们认为这极不合理。即使实验任务的安排通过课程网站公布，不占课时，学生利用课外的时间完成实验项目，教师利用实验课时来集中解决问题，实验课时也会显得十分不足。普通的实验项目在执行过程中应该安排一次集中实验课，任务快结束的
时候也应该安排一次集中实验课。对于综合性实验，在实施过程中至少应该多安排一次集中实验课。因此，对于操作系统课程的实验学时至少应该在平均每个实验项目4学时的最低水平。而且对综合性实验项目还应该更多，至少每个项目6个学时。这样的实验课时安排已经是非常紧凑的了。
作为农林院校，还应该考虑多提供一些教师的集中指导时间，所以在课时安排上应该更加宽裕一些。
4.2实验指导教师
操作系统课程的实验任务对指导教师的业务水平的要求比较高。根据《规范》及近年来教学界的讨论结果来看，实验的环境多倾向于选择具体的操作系统特别是开源操作系统，如Linux。这要求指导教师要精通开源操作系统的知识。而这方面是农林院校最为薄弱的地方，也是最大的障碍之一。因此农林院校中的计算机学科需要树立一种把教学与教师的成长结合起来的观念。鼓励教师开展开源操作系统方面的研究和工程实践，鼓励教师多参与企业的工程项目，使教师和实验指导人员的工程实践能力得到快速的充实和提高。
4.3课程实践教学网站
课程实践教学网站是一个有效的实施工具。建立一个开放的、可互动交流、实时讨论的平台，可以缓解课时减少带来的困难。也可以及时解决实验过程中遇到的问题。而且还可以建立起学生间的热烈讨论环境。因此这是实施课程实践教学的一个重要手段。对于农林高校，这是一个无需显著增加额外投入，却又可以有效解决问题，显著提高实践教学质量的工作。甚至可以考虑把这项工作制度化，对所有课程作出明确的要求。
5结语
随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》的深入研究和出台，高校办学自主权逐步放开，办学的多样性会越来越受到尊重。课程教学的软硬件环境会有一个大的改善。相信不同类型院校的操作系统实践教学也会呈现出百花齐放的局面。
参考文献：
[1] ACM／AIS/IEEE—CS. Computing Curricula 2005[0L/S]. [2010-06-24]. http：//www.acm.org／education/curric—vols/CC2005-March06
Final.pdf．
[2] 教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员会. 计算机本科专业发展战略研究报告暨专业规范(试行)[M]. 北京:高等教育出版社,2006．
[3] 教育部计算机科学与技术专业教学指导分委员会. 高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范[M]. 北京:清华大学出版社,2008.
[4] 刘乃奇,蒲晓蓉,刘丹,等．电子科技大学“计算机操作系统”精品课程建设[J]．计算机教育,2006(7):17-20.
Discussion of Operating System Curriculum Practice in Agriculture College
LI Ziqiang
(School of Information and Engineering, Sichuan Agricultural University, Chengdu 610101, China)
Key words：Operating System; practical teaching; teaching reformation
(编辑：彭远红)
交通信号系统论文题目范文第6篇
实时单载波相干光通信和实时相干光正交频分复用（OFDM）通信在处理方法和处理顺序上有所不同。实时相干光OFDM通信，接收端的信号处理首先在时域上进行，在时间同步之后便进行频偏估计，随后通过FFT变换之后转换到频域上再进行信道估计、相位噪声估计以及最终的信号检测；实时单载波相干光接收端的信号处理过程在时域上进行，首先进行的是信道估计，随后进行频偏估计。
相干光通信系统；实时数字信号处理技术；单载波技术；频域正交复用技术
The processing method and digital signal processing （DSP） order are different for coherent OFDM modulated systems and coherent-signal carrier systems. In the former， the received signal is first processed in time domain， time is synchronized， and frequency offset compensation is done. Fast Fourier Transform （FFT） changing is then done， and channel estimation， phase noise compensation， and final signal detection are done in the frequency domain. In contrast， DSP for a signal-carrier modulated system is commonly realized in the time domain， and frequency offset compensation follows channel estimation.
coherent optical transmission system； real-time digital signal processing； single carrier； orthogonal frequency division multiplexing
相干光通信系统具有支持高阶数字调制解调，支持偏振复用等特点，并在接收端引入了数字信号处理（DSP）的均衡技术，能够实现高谱效率与长距离传输的光传输系统，因此被公认为是100G及以上级高速光通信系统的解决方案，并已成功应用于100G的商业系统中。目前相干光通信的理论和实验始于20世纪80年代，随着多年的算法研究与现场可编程门阵列（FPGA技术）的发展，相干光通信进入实时系统的研究阶段，利用高速率模数变换器（ADC）配合FPGA搭建实时光相干系统电域处理部分是一种对其最有效率的研究方式。2006年，T. Pfau首次实现了单载波正交相移键控（QPSK）实时光通信的传输，前向纠错编码性能在63 km传输后达到800 Mb/s[1]；同年，A. Leven实现了单载波QPSK 4.4 Gb/s实时光通信的传输实验[2]。2007年，T. Pfau采用偏振复用方式实现单载波QPSK 2.8 Gb/s实时光通信传输[3]；A. Leven等人于同年通过使用常数模算法（CMA）以及偏振复用等方式首次实现10 Gb/s级的单载波实时光通信实验[4]。2008年，Sun等人首次实现了40 Gb/s单载波QPSK的实时光传输实验[5]。相对单载波系统，实时正交频分复用（OFDM）系统的研究相对落后，S. Chen于2009年实现首个OFDM系统实时光通信[6]，采用QPSK调制和16QAM调制的传输速率分别达到1.55 Gb/s和3.1 Gb/s；同时，Q. Yang等人实现了54 Gb/s多频段OFDM相干光通信实验[7]。2009年，F. Buchali提出了12.1 Gb/s实时相干光OFDM发送装置[8]，并成功应用于109 Gb/s 400 km的传输实验中。2011年，X. Xiao等人实现了10.5 Gb/s相干光OFDM实时发送及接收装置[9]，N. Kaneda等人实现了28.6 Gb/s偏振复用相干光OFDM传输的实时接收器[10]；T. Pfau等人实现了40 Gb/s偏振复用16QAM内差相干接收机[11]。图1给出了研究领域相干光实时通信单通道上传输速率的逐年发展情况。
1 实时信号处理面临的挑战
双偏振相干光接收系统如图2所示。典型的双偏振相干光接收电域处理芯片由4块高速ADC及一块数字信号处理单元（DSPU）构成。对于超100G的高速光通信系统，ADC的采样率通常需要达到64 Gs/s以上，而当前数字芯片的处理速度仅仅在数百兆赫兹。因此，DSPU无法以与ADC同样的时钟来进行数字信号处理，为了完成如此高数据流量的数字信号处理工作，ADC之后必须将串行的高速采样数字信号转换为N个并行通道以便DSPU进行后续处理工作。例如对100G信号处理模块来说，ADC的采样速度在64 GHz，而数字芯片处理的速度仅为250 MHz，换言之，DSPU需要同时处理256×4路并行的数字信号。如此多的并行通道会给DSPU的设计带来两个问题：
（1）算法的并行化设计
在DSPU算法设计中，必须考虑算法是否能够支持并行通道的处理模式，因为并非所有的算法都支持并行化处理。最典型的就是数字处理中经常使用到的无限冲击响应（IIR）滤波器，由于IIR滤波器必须使用到前一个时钟的输出作为其一个输入端口，而并行结构打乱了IIR滤波器所需的串行结构，因此在并行结构中IIR滤波器结构是无法实现的。对于带反馈结构的算法，如相干光单载波系统（CO-SC）中解偏振复用广泛采用的基于CMA的自适应滤波器结构，在并行结构中其示波器参数的更新速度会由于并行通道数量的增加而变慢，从而影响到对偏振状态追踪的速度[12]。因此，在高速相干光通信DSPU的设计中，算法并行化设计是一个巨大的挑战。在这里，必须要指出的是：在CO-OFDM系统中，由于其采用的是频域上基于训练序列的迫零均衡（ZF）算法，其本身就是并行性结构算法且不含带反馈的结构，因此，在超高速CO-OFDM系统中，其算法的并行化设计要比相干单载波系统更容易实现[13]。
（2）并行系统的硬件资源使用效率优化
在N路的并行系统中，同样的数字处理模块往往需要在N路并行系统中同时用到，其资源消耗远远大于单路的串行系统。庞大的硬件资源消耗不仅带来了芯片设计布线的难度，也使得其成本与能耗大大增大，因此在并行系统中必须在保证性能的条件下竟可能的优化DSPU的硬件资源。比如在相移键控（PSK）以调整格式的系统中使用坐标旋转数字计算方法（CORDIC）将数字信号转换为角度替代复数，这样虽然增加了一个数字处理模块，然后之后的乘法运算就可以转换为简单的加减法运算而减少资源消耗。
除了上述由并行通道带来的问题外，实时DSPU设计还必须考虑到数字信号处理位宽对系统性能及系统功耗的影响。在相干光系统实时数字信号处理中，均采用整形数制对数字信号进行处理[14]，而整形数制运算的一个重要特点是所需位宽会随着运算过程随之增加。例如对两个5比特的整形数据进行加减法运算，为了避免溢出带来的错误，其结果必须用6比特来表示。相干光系统的数字处理部分是由许多复杂的运算单元组成的，若不在运算过程中进行位宽限制，其位宽的迅速增长会使得硬件资源的消耗迅速增加；同时，过度的限制位宽必然会带来部分运算结果的溢出而导致系统整体性能的下降。因此，实时DSPU必须同时考虑硬件资源消耗与系统性能从而计算出每一部运算过程合适的位宽。
2 实时相干光通信的信号
处理
对于实时单载波相干光通信和实时相干光OFDM通信，在接收端的信号处理过程中都需要进行采样、信道估计、频偏估计、相位噪声估计等操作，但两者在处理方法和处理顺序上却有所不同。相比于单载波的信号处理过程，相干光OFDM的信号处理有额外的处理步骤：时间同步、去掉循环前缀、快速傅里叶变换（FFT）等。对于实时相干光OFDM通信，接收端的信号处理首先在时域上进行，在时间同步之后便进行频偏估计，随后通过FFT变换之后转换到频域上再进行信道估计、相位噪声估计以及最终的信号检测；而实时单载波相干光接收端的信号处理过程则全是在时域上进行的，首先进行的是信道估计，随后才进行频偏估计。可见，两者的信号处理过程及算法均有所区别，下面就两者的信号处理过程分别进行详细介绍。
2.1 实时CO-OFDM信号处理
图3所示为一个双偏振相干光正交频分复用（CO-OFDM）系统DSPU的结构图，其包括以下数字处理模块：帧同步、频差估计与纠正、FFT、信道估计、相位噪声估计。
（1）帧同步模块
由于CO-OFDM系统是以FFT符号为单位进行数据处理，因此CO-OFDM系统往往会引入帧结构。帧同步有多种方法来实现，比较常见的有Schmidl算法，Minn算法以及Park算法。这3种算法各有其特点，然而究其根本都是使用到了相邻相同符号间自相关运算来确定OFDM帧的起始位置。自相关运算在串行系统中可以简单的使用待反馈结构的递归算法来实现，然而在并行系统中，该递归算法不再适用，而若采用直接算法来实现，随着并行通道数量的增加，其硬件资源消耗将会非常的巨大。在文献[9]中使用了一种特殊结构的帧头来简化并行结构下帧同步复杂度；文献[12]提出了一种适用于并行通道自相关运算的递归算法以减少硬件资源消耗。
（2）频差估计与纠正
在相干光通信中，发送端激光源与接收端激光源会存在频差从而导致接收信号再频域上出现偏移而影响OFDM子载波间的正交性。因此，在接收端DSPU必须对频差进行估计与补偿。一种广泛使用的频差估计方式使用了帧同步中的帧头进行估计，然而该方法仅能纠正1个OFDM子载波频率大小范围内的频差，相对于激光器的频差远远不够。在文献[15]中介绍了一种适用于相干光OFDM通信能够估计更大范围频差的方法。由于估计出的频差必须由复数形式转换为角度形式以便构建下变频所需的正余弦信号，在实时OFDM的DSPU设计中往往使用CORDIC算法来完成该步骤以节约硬件资源。频差估计之后必须进行对信号下变频运算以纠正频差。在并行系统中需要构建与并行通道数量相等的正余弦信号与下变频复数乘法器以实现对信号的处理，该步骤不仅需要数目庞大的硬件资源，且正余弦信号的位宽与下变频后结果的位宽对系统的性能影响极大。因此，很多实时OFDM实验均采用了发送接收同光源的结构来避免频差模块，只有少量的实时OFDM实验加入了频差估计的模块。在文献[16]中一种自相关光OFDM的结构被提出并实现了240 Gb/s的多通道实时OFDM传输实验。
（3）FFT模块
在实时OFDM实验中，有两种方式实现FFT模块，一种是全并行输入输出的FFT模块，另一种是串行入串行出的FFT模块。第一种方法虽然需要大量的乘法器资源然而其与并行结构的契合度较好且不需要更多的控制单元。第二种方法只需要少量的乘法器，然而其需要一个储存器来进行串并转换，所需储存器的大小随着并行通道数量的平方线性增加。因此，在FFT模块结构的选择上必须结合并行通道数量多少以选择更适合的结构。除此之外，FFT内旋转因子与输出结果的位宽也必须仔细考量以满足系统性能要求。
（4）信道估计模块
在CO-OFDM系统中，信道估计往往是基于训练序列在频域上对信道响应进行计算。在双偏振CO-OFDM系统中，需要使用2×2个训练序列同时完成解偏振与信道估计的工作。由于OFDM信号是基于FFT长度的周期性信号，其信道均衡可以很简单的在频域上用ZF算法来实现，并且只需要一个复数乘法器，这种结构使得CO-OFDM系统的信道估计模块能够很好的适应高速系统中的多通道并行结构。必须指出的是：与单载波系统所采用的基于CMA的多拍自适应滤波器结构相比，CO-OFDM在高速并行通道信道估计模块上的结构要简单的多。
（5）相位噪声估计模块
由于激光器的相位噪声以及频偏估计中的残余误差，在信道估计之后，每一个OFDM符号的星座图相对原始的位置会产生一个整体的偏转，在CO-OFDM系统中，一种典型的做法是在每一个OFDM符号内选取一定数量的子载波加载已知的导频信号用于纠正这种相位偏移。同信道估计模块类似，由于相位噪声的纠正也仅需要一个复数乘法器，其DSPU的结构也很容易实现。相位噪声估计后的输出结果可以按照信道编码的需要输出软码或硬码至后续的解码模块进行最后的信息解调工作。
2.2 实时单载波信号处理
单载波PSK/QAM相干接收机的信号处理基本流程如图4所示，经过模数转换后，累计的信道色度色散需要被补偿，接着需要进行偏振跟踪及信道均衡，最后，在判决电路前需要进行载波的相位恢复和频率恢复。
图4的信号处理流程中各部分的功能和算法具体描述如下：
（1）色散补偿模块
对接收信号的均衡分两步进行：首先分别在每个偏振支路上进行静态或者慢速的自适应均衡，然后在两个偏振支路上进行联合的快速自适应均衡。第一个均衡器一般选择具有较长冲激响应，以补偿准静态的色散或者光前端的频率响应。第二个均衡器一般选择较短的冲激响应和较快的自适应速率，用以做偏振跟踪、偏振模色散（PMD）均衡、以及静态均衡器未补偿的剩余色散。
（2）偏振跟踪及信道均衡模块
偏振跟踪用来补偿两个偏振通道之间的串扰。偏振跟踪通常需要使用两进两出的自适应滤波器来实现。一个自适应滤波器可分为3个部分：滤波部分、误差估计部分和滤波系数的更新部分。滤波部分通常有较短的冲击响应，由于它需要跟踪任意的偏振旋转，滤波系数必须能快速更新。第二步，进行误差估计。误差估计的方法有很多，如插入训练序列，决策反馈；或者测量已知信号的属性。前一种方法有良好的跟踪性能，但需要在反馈环路中进行载波同步。后一种方法有更小的环路延迟，可提供更快的跟踪速度，如CMA算法[17]。CMA通过纠正信号的恒定幅值来均衡后信号的振幅的偏差，可以很好的分开两个偏振通道，不仅适用于PSK信号。也可以用于QAM信号，但会带来噪声和收敛速度变慢的代价。第三步，从误差估计的结果更新滤波系数。已知的算法如Wiener-Hopf方法，最陡下降法。从实现的角度来说最实用的方法是LMS算法[18]。LMS算法的基本思想是通过求均方误差同滤波系数的导数来估算误差梯度。滤波系数则通过每次加上一个负误差梯度的比例项来更新。权重因子μ再用于控制滤波器的自适应速度以及滤波系数的剩余误差。
（3）载波同步模块
载波同步即载波的频差校正和相差校正，是任何基于数字信号处理的相干接收机都需要实现的部分。频差校正和相差校正在概念上非常相似，都包含误差估算，对估算结果滤波，数据恢复3部分。频率恢复的具体方法在文献[19]中提出。相位恢复通常包含两步：首选，去除调制信息得到一个瞬时的相位估计；然后对相位估计进行滤波以去除噪声的影响。在大多数通信系统中，调制信息的去除采用直接判决法，信号判决前后之差作为相位误差的瞬时估计值。但直接判决法通常用到反馈结构，这对并行流水线和块处理的实现结构来说是一个挑战，因为反馈时延会并行通道数量增加，过多的并行通道会导致相位噪声容忍度的降低。而前项反馈技术不仅可用来改善其性能[20]，也能够较容易的在块处理结构中实现。
3 结束语
相干光通信系统已成为100G和更高速率的超高速光通信系统的主要解决方案，其最重要的核心技术就是接收机数字信号处理技术。本文首先对实时数字信号处理技术的发展现状进行了介绍；随后就实时数字信号处理技术的难点及挑战进行了分析；并分别对相干光通信系统中的两种主流调制格式（单载波及OFDM）所采用的实时数字信号处理技术进行了描述。
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