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A Distributed Computing Environment for Cyber-Physical Systems Based on Mesh-Based Distributed Processing Models

Research Project

Project/Area Number 21K11815
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60040:Computer system-related
Research InstitutionTokyo City University

Principal Investigator

Yokoyama Takanori  東京都市大学, 情報工学部, 教授 (60386357)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywordsサイバーフィジカルシステム / 組み込みシステム / 分散処理 / リアルタイム処理
Outline of Research at the Start

本研究では、車々間通信や路車間通信を利用した高度な自動車制御システムのように、多数のセンサ情報を利用してリアルタイム制御を行うサイバーフィジカルシステム向けのリアルタイム分散処理環境を開発する。本分散処理環境は、時刻情報を付加したデータを用いるとともに論理時間に基づくスケジューリングを行うことで、全ノードでの時刻同期を必要とせずに、通信時間の変動を許容しながら応答時間の制約を守ることのできるリアルタイム分散処理を実現する。

Outline of Final Research Achievements

The research has developed a real-time distributed computing environment for cyber-physical systems, such as distributed embedded control systems, which utilize distributed sensor inputs. This environment consists of a distributed computing platform and a distributed computing software development environment. The former is based on a meshed distributed computing model and comprises a real-time operating system and distributed computing middleware, which maintain temporal data integrity. The latter includes a model transformation tool that supports application development.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した分散処理環境は、従来の逐次型分散処理モデルに代えてメッシュ型分散処理モデルを採用するとともに、論理時間やタイムスタンプを用いることでデータの時間的整合性を保証するとともに、入力から出力までの端点間応答時間の制約を満たす動作が可能である。これにより、分散された多数のセンサ情報を収集してリアルタイム制御を行う分散制御システム等のサイバーフィジカルシステムを容易に開発可能とした。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022

All Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Presentation] A Logical Time-Triggered Distributed Computing Environment for Cyber-Physical Systems2023

    • Author(s)
      Kenji Shimabukuro, Takanori Yokoyama, Myungryun Yoo
    • Organizer
      6th International Conference on Information Science and Systems
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Logical Time-Triggered Distributed Computing Environment for Cyber-Physical Systems with V2X Wireless Communication2023

    • Author(s)
      Shunsuke Nakajima, Kenji Shimabukuro, Eiya Takehara, Takanori Yokoyama, and Myungryun Yoo
    • Organizer
      17th International Conference on Information Technology and Applications
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Real-Time Operating System for Physical and Logical Time-Triggered Distributed Computing2023

    • Author(s)
      Koki Takado, Takanori Yokoyama, Myungryun Yoo
    • Organizer
      6th Asia Pacific Information Technology Conference
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Simulink to UML Model Transformation Tool for Distributed Embedded Control System Development2023

    • Author(s)
      Taiga Nishimura, Takanori Yokoyama, Myungryun Yoo
    • Organizer
      4th International Conference on Computer Communication and Information Systems
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Linux上のリアルタイムOSエミュレータ2023

    • Author(s)
      川田陸、竹原永也、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会 第85回全国大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] GNSSを用いた協定世界時同期機能を有するリアルタイムOS2023

    • Author(s)
      小日向大祐、飯田友樹、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会 第85回全国大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 物理時間駆動と論理時間駆動に対応したリアルタイムOS2023

    • Author(s)
      小林万里、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会 第85回全国大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] デッドラインに基づくスケジューリングが可能なCAN通信ソフトウェア2023

    • Author(s)
      橋本優太、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会 第85回全国大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] アスペクト指向プログラミングによる並列・分散アラーム管理機能を有するリアルタイムOSの実現2022

    • Author(s)
      溝呂木裕規、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会 第60回組込みシステム研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] アスペクト指向プログラミングによる並列・分散アラーム管理機能を有するリアルタイムOSの実現2022

    • Author(s)
      溝呂木裕規、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会第84回全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 無線ネットワーク環境向けアラーム管理機能を有する分散リアルタイムOS2022

    • Author(s)
      菊池優輔、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会第84回全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 物理時間駆動と論理時間駆動に対応したリソース管理機能を有するリアルタイムOS2022

    • Author(s)
      高堂航希、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会第84回全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 分散処理に対応したSimulink・UMLモデル変換ツール2022

    • Author(s)
      西村太凱、横山孝典、兪明連
    • Organizer
      情報処理学会第84回全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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