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Introduction.to.Stochastic.Processes.with.R

于 2020-12-10 发布
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An introduction to stochastic processes through the use of RIntroduction to Stochastic Processes with R is an accessible and well-balanced presentation of the theory of stochastic processes, with an emphasis on real-world applications of probability theory in the natural and social sciences. The uINTRODUCTIONTO STOCHASTICPROCESSES WITH RINTRODUCTIONTO STOCHASTICPROCESSES WITH RROBERT P DOBROWWILEYCopyright o 2016 by John Wiley Sons, Inc. All rights reservedPublished by John Wiley Sons, Inc, Hoboken, New JerseyPublished simultaneously in CanadaNo part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form orby any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, scanning, or otherwise, except aspermitted under Section 107 or 108 of the 1976 United States Copyright Act, without either the priorwritten permission of the Publisher, or authorization through payment of the appropriate per-copy fee tothe Copyright Clearance Center, Inc, 222 Rosewood Drive, Danvers, MA,(978)750-8400, fax978)750-4470,oronthewebatwww.copyright.comRequeststothePublisherforpermissionshouldbe addressed to the Permissions Department, John Wiley sons, Inc, lll River Street, Hoboken, NJ07030,(201)748-6011,fax(201)748-6008,oronlineathttp://www.wiley.com/go/permissionsLimit of liability/ Disclaimer of warranty While the publisher and author have used their best efforts inpreparing this book, they make no representations or warranties with respect to the accuracy orcompleteness of the contents of this book and specifically disclaim any implied warranties ofmerchantability or fitness for a particular purpose. No warranty may be created or extended by salesrepresentatives or written sales materials. The advice and strategies contained herein may not be suitablefor your situation. You should consult with a professional where appropriate. Neither the publisher norauthor shall be liable for any loss of profit or any other commercial damages, including but not limited tospecial, incidental, consequential, or other damagesFor general information on our other products and services or for technical support, please contact ourCustomer Care Department within the United States at(800)762-2974, outside the United States at(317)572-3993 or fax(317)572-4002Wiley also publishes its books in a variety of electronic formats. Some content that appears in print maynot be available in electronic formats. For more information about Wiley products, visit our web site atwww.wiley.comLibrary of Congress Cataloging-in-Publication Data:Dobrow. Robert p. authorIntroduction to stochastic processes with r/ Robert P. Dobrowpages cmIncludes bibliographical references and indexISBN978-1-118-74065-1( cloth)1. Stochastic processes. 2. R( Computer program language)I. TitleQC20.7.S8D6320165192′302855133-dc232015032706Set in 10/12pt, Times-Roman by SPi Global, Chennai, IndiaPrinted in the united states of america1098765432112016To my familyCONTENTSPrefaceAcknowledgmentsList of Symbols and Notationabout the companion Website1 Introduction and review1.1 Deterministic and stochastic models. 11. 2 What is a Stochastic Process? 61. 3 Monte Carlo Simulation. 91.4 Conditional Probability, 101. 5 Conditional Expectation, 18Exercises. 342 Markov Chains: First Steps402.1 Introduction. 402.2 Markov Chain Cornucopia, 422.3 Basic Computations, 522. 4 Long-Term behavior-the Numerical evidence, 592.5 Simulation. 652.6 Mathematical Induction*. 68Exercises. 70CONTENTS3 Markov Chains for the long term763.1 Limiting Distrib763.2 Stationary Distribution, 803.3 Can you find the way to state a? 943.4 Irreducible markov Chains. 1033.5 Periodicity, 1063.6 Ergodic Markov Chains, 1093.7 Time Reversibility, 1143.8 Absorbing Chains, 1199 Regeneration and the strong markov property 1333.10 Proofs of limit Theorems*, 135Exercises. 1444 Branching processes1584.1 Introduction. 1584.2 Mean Generation Size. 1604.3 Probability Generating Functions, 1644.4 Extinction is Forever. 168Exercises. 1755 Markov Chain Monte Carlo1815.1 Introduction. 1815.2 Metropolis-Hastings Algorithm, 1875.3 Gibbs Sampler, 1975.4 Perfect Sampling*, 20.55.5 Rate of Convergence: the Eigenvalue Connection*, 2105.6 Card Shuffing and Total Variation Distance. 212Exercises. 2196 Poisson process2236.1 Introduction. 2236.2 Arrival. Interarrival Times. 2276.3 Infinitesimal Probabilities. 2346.4 Thinning, Superposition, 2386.5 Uniform Distribution. 2436.6 Spatial Poisson Process, 2496.7 Nonhomogeneous Poisson Process. 2536.8 Parting Paradox, 255Exercises. 2587 Continuous- Time markov Chains2657.1 Introduction. 265

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The goal is to introduce anew development methodology, a new architecture and new functionalities to face the challenge ofthe increasing complexity of Automotive E&.E. I am glad that AuTOSaR grows step by step andis accepted by automotive industry more and more. AUTOSAR achieved success in Europe firstly,and then was recognized by USA and Japan. Now it is ChinaThe good thing is: now the engineers in Europe, USA, Japan and China are usingAUTOSAR or studying autosar because they know it will be useful tomorrow. Moreand more Chinese engineers want to know AUTOSAR in detailed and practically. The badthing is: the tremendous growth of functionality from AUTSOAR release 1.0 to 4.3 reflectsthe complex requirements of automotive electronics and their fast increase directly. Thee newtechnologies like Multi-core, Functional Safety, Ethernet and Security raise the entry levelof AUTOSAR. The beginners may feel confused and painfulI totally understand the importance of native language to ease the access to new technologiesSo i really appreciate the work by Dr. Zhu Yuan, Dr. Wu Zhihong, Mr. Lu Ke and theirteam at CDHK Tongji University- Vector Automotive Technology Joint Laboratory. IaImsure that the first Chinese AUTOSaR book written by Dr. Zhu Yuan, Dr. Wu ZhihongMr. Lu Ke and their team is great news for Chinese engineers and students. With the help ofthis book, readers will get the system overview of AUtOSaR and learn how to create anAUTOSAR project with OS, BSWM, ECUM and so on. In the same time, I also thankInfineon Technologies and Shanghai Dajun Technologies, Inc. for their great supportI wish all readers a lot of fun reading this book and a lot of success when implementing theAUTOSAR approach in their projectsDr. Gunther HelingDirector for Embedded Software and SystemsVector Informatik gmbh前言为应对日益复杂的汽车电子软件开发、更新和维护的问题, AUTOSARAUTomotiveOpen System ARchitecture(汽车开放系统架构)联盟应运而生。在 AUTOSAR分层模型中软件模块及软件模块之间的接口定义更加标准化,使得整车厂、供应商、科硏机构之间可以方便地实现软件联合开发,为汽车工业的软件系统框架建立了一套开放的标准。与此同时,汽车电子控制单元对单片机的性能要求不断提高,车用32位多核处理器自2012年面世以来已逐渐广泛应用于汽车电子控制单元中。英飞凌科技和维克多( Vector)公司均为 AUTOSAR联盟的高级成员。英飞凌全新的32位多核架构单片机— AURIX引领全球最先进的车用微处理器技术,满足现在及未来汽车安全和安防所需要的应用要求; Vector在汽车电子开发工具、嵌入式软件组件和技术服务等方面具有领先地位。在上海大郡动力控制技术有限公司及徐性怡总裁的支持下,恰逢在国家重点研发计划资助课题——“电机控制器功能安全”(2016YFBO100804)中编者选用了英飞凌 AURIX产品家族系列中的单片机(TC275)和 Vector公司 AUTOSAR软件产品及工具来开发电机控制器软件系统。基于上述课题的研发经历及软件设计成果编著此书,旨在国内推广和普及遵循AUTOSAR规范的软件开发技术。本书分为基础篇和实战篇。基础篇包含1~3章。第1章概述了当前汽车电子软件的开发特点和趋势;第2章对比了多核单片机和单核单片机的特点,分析了多核单片机的优势和软件开发中的挑战;第3章介绍了 AUTOSAR的概念和架构,详细介绍了 AUTOSAR的基础软件层、实时运行环境层和应用层。实战篇包含4~9章,主要讲述基于 AURIX和 AUTOSAR的新能源汽车电机控制器的开发。其中,第4章介绍了新能源汽车发展趋势和电机控制器的开发方法,分别从控制算法、硬件结构和软件架构方面进行讲述;第5章介绍使用 VectorDa Vinci Developer开发电机控制器的软件架构,给出了配置SWC模块的实例;第6章介绍如何使用 Simulink进行应用层软件(例如控制算法)建模以及代码生成的相关内容;第7章介绍了使用 Vectorυ a Vinci Configurator Pro配置电机控制器的基础软件的详细步骤,包括CAN通信配置、MCAL配置以及其他基础软件模块配置等内容;第8章介绍了电机控制器算法的运行实体配置、 AUTOSAR多核OS设计和代码生成的相关内容;第9章介绍了软件代码的集成及其测试验证的相关内容本书由同济大学中德学院一维克多汽车技术联合实验室,同济大学一英飞凌汽车电子联合实验室编写。基础篇主要由朱元、吴志红编写,实战篇由朱元、陆科编写。全书由朱元组织统稿, Vector公司高路博士审阅。本书编写过程中得到了英飞凌科技和 Vector公司的大力支持,编者在此特别对英飞凌科技(中国)有限公司的徐辉女士、 Dirk geiger先生、杜曦先生、张立红先生、徐晶女士、陈汉顺先生,维克多汽车技术(上海)有限公司高路博士表示衷心的感谢。同时真挚地感谢 Math Works公司杜建福博士百忙之中为本书6.1和6.2章节提供了素材,并亲自编写了部分初稿。最后感谢本实验室胡力兴、赵建宁、李清晨、罗梦、王磊、董涛、王惜嘉、顾尉松、李超、张翟辉、仇里森、牛佳辉、周东东、韩光江等同学的资料整理、录人工作。本书适合具有一定嵌入式软件开发基础知识的读者,可作为高等院校本科生、研究生学习嵌入式软件开发的参考书,也可供汽车电子行业软件工程师学习和参考本书在编写过程中力求内容正确,书中所有的内容都经过英飞凌科技和 Vector专家审阅,也经过作者测试,并在科研项目中得到实际的应用。但由于我们的水平有限,编写时间紧张,缺点和错误之处在所难免,敬请读者指正著者2017年5月于同济大学目录目录Foreword前言基础篇第1章汽车电子的软件开发………………………………………………………………………………………31.1汽车电子系统简介…31.1.1概念1.1.2分类1.1.3工作原理1.1.4发展情况…………………………1.2汽车电子系统的开发…1.2.1汽车电子的组成部分:硬件和软件1.2.2硬件的开发方法5666781.2.3软件的开发方法1.3基于 AUTOSAR自顶向下地开发电机控制器1.4汽车电子系统的安全性第2章多核单片机在汽车电子系统中的应用……………………………………112.1单核单片机在汽车电子系统中的应用及局限性………………………………112.2多核单片机在汽车电子系统中的优势和软件开发中的挑战112.2.1多核处理器的优势…112.2.2多核软件开发所面临的问题122.2.3 AUTOSAR规范的应用……………………………………………………………122.3英飞凌 AURIX单片机的特点介绍132.3.1 AURIX系列单片机简介…132.3.2 AURIX的整体架构……………………142.3.3 AURIX系列单片机特色模块介绍…………………………………………………15第3章 AUTOSAR理论基础233.1 AUTOSAR简介…233.1.1目标……………………………………………………………………243.1.2、方法论263.2 AUTOSAR基础软件层…283.2.1微控制器抽象层…30基于 AUTOSAR规范的车用电机控制器软件开发3.2.2ECU抽象层……………………373.2.3服务层……………………………………………………………………………393.2.4 AUTOSAR操作系统183.2.5复杂驱动…………………………………………563.3 AUTOSAR运行时环境…………583.4 AUTOSAR应用层593.4.1 AUTOSAR软件组件593.4.2 AUTOSAR通信61实战篇第4章新能源汽车电机控制器…654.1新能源汽车及发展趋势…………………………………………………………………654.2电机控制器的开发…………………………………………………………………674.2.1控制算法674.2.2硬件结构…·:·4.2.3软件框架第5章使用 Da vinci Developer开发电机控制器软件架构………765.1 Vector相关工具链介绍5.2 Da Vinci Developer简介775.3 Da Vinci Developer入门……………785.3.1 Da vinci Developer安装方法5.3.2 Da vinci Developer界面说明……………………………………835.4使用 Da Vinci Developer配置SWC…5.4.1软件组件设计……………………………………………………………………………875.4.2通信接口设计…895.4.3通信端口设计………………………………………………………………915.4.4运行实体设计…………………………………………………………………935.4.5函数间变量设计…………………………………………………………………………95第6章使用 Simulink开发应用层6.1 MATLAR/ Simulink和 Embedded coder工具链介绍976.1.1 MATLAB/ Simulink基于模型的设计工具……76.1.2 Stateflow-建模和仿真决策工具986.1.3 Embedded coder代码生成和优化工具…………………………………996.2开发符合 AUTOSAR规范的应用层……………………………………………1006.2.1 AUTOSAR客户端、服务器…………1006.2.2 AUTOSAR标定参数…1036.2.3 AUTOSAR组件行为……………………………………………………………105
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