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        基于單片機(jī)的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法研究

        2020-02-03 05:48:16宋芳
        電子技術(shù)與軟件工程 2020年11期
        關(guān)鍵詞:動(dòng)態(tài)控制編碼器單片機(jī)

        宋芳

        (河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院 河南省鄭州市 451191)

        數(shù)據(jù)編碼是目前非常熱點(diǎn)技術(shù),尤其是最近小視頻的發(fā)展速度越來越快,對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)和寬帶的要求不斷提高[1-2]。國內(nèi)在不斷提高數(shù)控市場的競爭力,針對(duì)數(shù)控技術(shù)中的編碼技術(shù)加大研究力度,建立編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制模型,提高編碼的運(yùn)行速度,但是編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制模型,在運(yùn)行過程中,卻存在編碼解碼出現(xiàn)誤差[3]。因此,文獻(xiàn)[4]提出了一種基于概率預(yù)測的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制,編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法,雖然降低了算法的計(jì)算量,避免解碼誤差,但是卻存在數(shù)據(jù)投遞成功率低問題。在上述研究的基礎(chǔ)上,研究基于單片機(jī)的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法。

        1 研究基于單片機(jī)的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法

        1.1 計(jì)算編碼器位置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)間

        在編碼器中,同樣存在虛擬節(jié)點(diǎn),通過這些節(jié)點(diǎn),編碼器即可感知位置數(shù)據(jù)。因此將編碼器對(duì)數(shù)據(jù)的感知分為時(shí)間感知和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)兩種。編碼器在時(shí)間感知中,會(huì)記錄節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)相遇的標(biāo)識(shí)和相遇時(shí)間,根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間間隔即可判斷編碼器對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)能力。因此設(shè)編碼器中存在i 和j 兩個(gè)節(jié)點(diǎn),確定的起始時(shí)間為t,節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間的平均最短相遇時(shí)間間隔為P(i,j),在t 時(shí)刻后,節(jié)點(diǎn)i 與其他編碼器節(jié)點(diǎn)的相遇總次數(shù)為N,則有:

        (1)式中,null 表示空值,p(i,j,ti,null)表示在t 時(shí)刻后,節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 的最短相遇時(shí)間間隔,且。此時(shí),即可根據(jù)(1)式,獲知節(jié)點(diǎn)之間的平均最小跳數(shù),則有:

        (2)式中,G(i,j)為節(jié)點(diǎn)i 到達(dá)節(jié)點(diǎn)j 的路徑長度,g(i,j,t,null)表為t 時(shí)刻后,節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間的最少跳數(shù),且g(i,j,t,null)≠ null。此時(shí)設(shè)節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間存在最短有效路徑概率為V(i,j),存在最短有效路徑的數(shù)量集為則有:

        1.2 確定編碼器位置數(shù)據(jù)投遞成功率

        此時(shí)將(1)式帶入,設(shè)節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 的相遇節(jié)點(diǎn)存在A、B、CL,則節(jié)點(diǎn)j 最短平均相遇時(shí)間間隔從時(shí)間相遇間隔中,可以看出,節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間相遇時(shí)間間隔越小,相遇的頻繁度會(huì)不斷增高,則節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 的相遇機(jī)會(huì)越大,因此將節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 的相遇頻繁程度定義為此時(shí)將(2)式帶入,即可得到節(jié)點(diǎn)j 最短路徑長度因此設(shè)節(jié)點(diǎn)j 最短路徑長度Gmin(j)與節(jié)點(diǎn)j 的密度為Wg(i,j),則有:

        圖1:不同緩存下的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率對(duì)比圖

        從(4)式中可以看出,短路徑長度越短,則節(jié)點(diǎn)j 的密度為Wg(i,j)越高,編碼器位置數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中,所需要轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)越少,此時(shí),即會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)開銷。但是在數(shù)據(jù)傳輸過程中,與節(jié)點(diǎn)i 的相遇次數(shù)越多,編碼器位置數(shù)據(jù)在投遞的過程中,成功的概率越大。此時(shí)將(3)式帶入,則節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間的最大可達(dá)概率Vmax(j)=max(V(i,j),i=A,B,CL),此時(shí),即可將節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間的可達(dá)維度定義為從節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間的可達(dá)維度中可以看出,節(jié)點(diǎn)i 與節(jié)點(diǎn)j 之間,所存在的最短路徑越多,可達(dá)概率越有效,可達(dá)度越高,則表明編碼器位置數(shù)據(jù)對(duì)信息傳遞的成功率越高。綜合上述內(nèi)容,可以將節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的效用值定義為Q(i,j),則有:

        (5)式中, 為編碼器編碼或者解碼系數(shù)。根據(jù)(5)式,即可確定編碼器位置數(shù)據(jù),利用單片微型計(jì)算機(jī),即單片機(jī)微型控制器,即可動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù)。

        1.3 基于單片機(jī)動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù)

        編碼器位置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)在與其他節(jié)點(diǎn)相遇的過程中,會(huì)逐漸增加編碼器位置數(shù)據(jù)數(shù)量,此時(shí)即需要?jiǎng)討B(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù)的冗余度,增大編碼數(shù)據(jù)的譯碼率。但是在動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù)的冗余度的前提下,還需要保證編碼器位置數(shù)據(jù)的解碼成功率,并體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)編碼所帶來的效益。因此單片機(jī)在動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù)時(shí),編碼器位置數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議結(jié)構(gòu)。

        表1:實(shí)驗(yàn)參數(shù)表

        假設(shè)節(jié)點(diǎn)緩存中融合編碼的原始數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為N,此時(shí)則會(huì)產(chǎn)生編碼器位置數(shù)據(jù)限制,只能接收個(gè)編碼器位置數(shù)據(jù),但是在前兩節(jié)計(jì)算編碼器位置數(shù)據(jù)相遇時(shí)間和確定編碼器位置數(shù)據(jù)路徑時(shí),發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的活躍程度越高,編碼器位置數(shù)據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)量越多,原始數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)N 也就越大,此時(shí),就需要單片機(jī)動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù),提高網(wǎng)絡(luò)性能;但是當(dāng)動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)冗余率較大,原始數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)N反而不會(huì)發(fā)生變化,此時(shí)的編碼器位置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)卻又無法接受新的編碼數(shù)據(jù),造成網(wǎng)絡(luò)中的編碼器位置數(shù)據(jù)冗余量急劇增加。

        此時(shí)的單片機(jī)動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù),會(huì)根據(jù)編碼器位置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中,冗余數(shù)據(jù)量,刪除節(jié)點(diǎn)中冗余量較高的數(shù)據(jù),從而有效接收新的數(shù)據(jù)。此時(shí)則會(huì)產(chǎn)生如下步驟:1.單片機(jī)動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù),會(huì)先判斷編碼器位置緩存過程中是否存在數(shù)據(jù),當(dāng)發(fā)現(xiàn)編碼器位置緩存過程中存在數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)控制編碼器位置丟棄緩存中存在的數(shù)據(jù),如果編碼器位置緩存過程中不存在數(shù)據(jù),會(huì)進(jìn)行第二個(gè)步驟。2.單片機(jī)會(huì)進(jìn)一步判斷編碼器位置中存在的數(shù)據(jù)類型,當(dāng)編碼器位置數(shù)據(jù)緩存過程中,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不存在編碼器位置數(shù)據(jù)中,會(huì)直接存儲(chǔ)編碼器位置數(shù)據(jù)中,存在編碼器位置數(shù)據(jù)中,則刪除;此外,還需判斷編碼器位置數(shù)據(jù)是否屬于目的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),如果屬于目的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),則針對(duì)該節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理,在處理結(jié)束后,將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在編碼器位置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)中,如果不屬于,則該段數(shù)據(jù)屬于冗余數(shù)據(jù),做刪除處理,直至編碼器位置數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)所傳遞的數(shù)據(jù),屬于傳輸數(shù)據(jù),結(jié)束刪除動(dòng)作。此時(shí)不斷重復(fù)步驟1 和步驟2,單片機(jī)即可完成對(duì)編碼器位置數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)控制。

        2 實(shí)驗(yàn)論證分析

        此次驗(yàn)證編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法,采用ONE 實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái),驗(yàn)證此次研究的基于單片機(jī)的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法有效性,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證分析。其實(shí)驗(yàn)真實(shí)場景參數(shù),如表1 所示。

        此時(shí)根據(jù)以上參數(shù),在不同緩存大小和不同數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)間間隔下,通過對(duì)比兩種方法的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率,對(duì)比此次研究的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法和傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制方法。并將此次研究的基于單片機(jī)的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法記為實(shí)驗(yàn)A 組,將引言里提到的傳統(tǒng)控制方法記為實(shí)驗(yàn)B 組。為保證仿真實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性,將實(shí)驗(yàn)次數(shù)設(shè)置為5 次,用SPSS16.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析,同時(shí)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果制作成圖,在直觀上對(duì)比兩組檢修方法。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖如圖1 所示。

        從圖1 中可以看出,編碼器位置數(shù)據(jù)在同一緩存大小下,實(shí)驗(yàn)B 組的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率,隨著緩存數(shù)據(jù)的增加,近似直線增長,在16M的時(shí)候,網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率增長才逐漸變得緩慢;而實(shí)驗(yàn)A 組的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率,隨著緩存數(shù)據(jù)的增加,卻增長緩慢,當(dāng)緩存數(shù)據(jù)達(dá)到20M 時(shí),網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率僅僅只有22M。由此可見,此次研究的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法,可以有效控制編碼器位置數(shù)據(jù),降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率,提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度。

        3 結(jié)束語

        綜上所述,此次研究的編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法,充分利用了單片機(jī)對(duì)冗余數(shù)據(jù)刪除的特點(diǎn),減少編碼器位置數(shù)據(jù)中存在的冗余數(shù)據(jù),達(dá)到動(dòng)態(tài)控制編碼器位置數(shù)據(jù)的目的。但是此次研究編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法,只計(jì)算了編碼器位置數(shù)據(jù)相遇時(shí)間,從而確定編碼器位置數(shù)據(jù)路徑,未曾考慮網(wǎng)絡(luò)中存在的動(dòng)態(tài)變化及其特有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)編碼器位置數(shù)據(jù)的影響。因此在今后的研究中,應(yīng)將網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)變化及其特有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算其中,深入研究編碼器位置數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)控制方法,提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率,滿足人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和數(shù)據(jù)傳遞時(shí)間的需求。

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