车载网络系统优化理论与方法研究

来源 :中国科学院电工研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengj5817
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车载网络技术作为汽车电子的关键技术之一,已经在汽车上得到广泛应用。本文针对目前应用最广泛的CAN总线网络和极具发展前景的FlexRay总线网络,通过理论分析、仿真与实验验证相结合的方法,对这两种典型网络在优化设计中存在的问题进行研究,为车载网络设计提供理论指导。   基于CAN总线通信仿真模型,提出加入周期修正系数和错误模型修正系数的消息响应时间计算公式,以优化单网段CAN总线系统的消息初始发送时刻、优先级和周期三个参数。应用遗传算法优化消息初始发送时刻,以减少消息冲突,提高总线实时性;结合修正系数错误模型提出p-优先级分配策略,在满足实时性的基础上确保消息丢失截止期的概率最小;基于加入周期修正系数的响应时间计算公式,在周期取值范围内优化消息周期,以最小化消息响应时间之和。   以负载率优化作为切入点提出双网段CAN总线系统优化设计方法。采用整数规划根据系统中ECU之间的消息交互进行网段划分,使得各网段满足实时性需求,并且网关负载率最小,为CAN总线多网段优化设计提供参考。   提出FlexRay总线静态段和动态段优化设计方法。静态段中时槽复用时,合理安排消息时槽,得到占用时槽数目最少的消息调度表安排。时槽非复用时,考虑控制任务的执行次序安排消息时槽,使控制链路的延迟时间最小;基于消息响应时间计算公式设计FlexRay总线动态段ID优化分配策略,最小化动态段消息响应时间之和。   以消息响应时间和总线负载率作为实时性评价指标,以系统失效概率作为可靠性评价指标,从网络负荷、物理故障和高斯噪声三个方面对CAN总线和FlexRay总线性能进行全面测试研究。在线控转向平台的测试结果表明,双通道FlexRay总线从实时性和可靠性上都明显优于CAN总线。
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