CAN网络暂态性连接故障定位方法研究

发布时间：2017-06-07 06:03

  本文关键词：CAN网络暂态性连接故障定位方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文受国家自然科学基金项目(51005205)资助,在对CAN总线容错机制和暂态性连接(IC)故障特性准确认知的基础上,提出基于数据驱动的故障定位方法。暂态性连接作为一种普遍且隐秘的线路连接不可靠现象,能引发数据丢失和干扰带宽,直接影响网络服务质量甚至造成系统瘫痪。如何在高速通信网络中对暂态性连接故障予以在线定位,是工业界亟待解决的难题。所述定位方法首先通过总线数据监测采集系统同步获取离散错误事件,再应用广义零膨胀泊松统计模型对分类定义的节点错误事件进行优化拟合,然后在最佳拟合曲线的基础上作模型参数置信区间估计,最后,结合故障判据和参数区间对零点的包络情况实施故障定位。实验研究结果从定位的正确性、适用性、稳定性方面验证了本论文所提故障定位方法的有效性。 本论文分五章,各章内容分述如下。 论文第一章系统地介绍了故障诊断定位的国内外研究现状,归纳出工业环境下CAN网络故障定位的难题和现实意义；简要介绍了暂态性连接故障的现有研究手段；最后概述论文的研究目标和主体内容。 论文第二章从CAN协议的容错方式着手,分析了IC故障的网络错误产生机制；设计基于错误帧触发的IC故障仿真注入与数据监控采集系统,同步捕获数据链路层的时间戳与物理层电压信号。结合节点ID解码和模式分类,将数据链路层和物理层的参数进行准确映射,整合得到基于时序的离散错误事件信息,包括错误发生的时刻,被中断数据包的源节点、首发错误帧的节点、及叠加的错误帧长度。 论文第三章直接基于上章获取的离散错误事件,结合广义零膨胀泊松(GZIP)统计模型特征与IC故障特性,通过网络节点的错误事件分类定义,在最佳GZIP拟合曲线基础上作参数似然估计,实现了利用置信区间对零点的包络情况进行故障定位的方法。该定位方法在实验研究中进行了验证。实验结果表明,基于GZIP模型的参数化故障定位能有效保证定位的正确性。 论文第四章,以定位的正确性为指标,讨论了故障定位的性能。分析了GZIP建模过程中模型结构对定位性能的影响,为建模提供了优化方案；安排对比实验,针对不同类型与强度的IC故障展开了GZIP模型适用性研究；在时间划分窗口宽度和样本容量发生改变时,正确的IC定位表明定位的稳定性也能得到保持。 论文第五章对本论文的工作作了全面的总结,阐明研究结论与特色之处,对本研究的不足和未来工作作出展望。 附录A直接继承IC故障定位中的GZIP模型,在对发送错误计数器TEC进行状态估计的基础上提出节点脱离总线的剩余时间预测模型；实验表明,该方法可以在节点总线会话的全过程实现对TEC的脱离总线剩余时间估计。
【关键词】：暂态性连接 离散错误事件 GZIP模型 数据驱动 故障定位 定位性能
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP273
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 插图10-12
• 表格12-13
• 目录13-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 工业网络故障诊断研究概述16-22
• 1.2.1 网络性能及可靠性研究17-19
• 1.2.2 故障定位现状研究19-22
• 1.3 课题研究意义及研究内容22-23
• 1.3.1 课题的来源及研究意义22
• 1.3.2 研究内容22-23
• 1.4 本章小结23-25
• 第二章 基于离散错误事件的数据处理系统25-33
• 2.1 问题阐述25-26
• 2.2 基于错误帧触发的错误事件捕获26-28
• 2.3 不同网络层数据的融合28-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 基于数据驱动的节点故障定位研究33-59
• 3.1 总体方案33-34
• 3.2 模型34-43
• 3.2.1 GZIP模型应用分析34
• 3.2.2 事件定义34-39
• 3.2.3 参数初值选取方式39-41
• 3.2.4 迭代算法约束条件41-43
• 3.3 IC故障定位判据43-47
• 3.3.1 GZIP参数区间估计43
• 3.3.2 支路IC定位判据43-44
• 3.3.3 主干IC定位判据44-46
• 3.3.4 混合IC定位判据46-47
• 3.4 故障定位实验研究47-58
• 3.4.1 基础实验Ⅰ：单支路IC47-51
• 3.4.2 基础实验Ⅱ：多支路IC51-53
• 3.4.3 基础实验Ⅲ：单主干IC53-56
• 3.4.4 综合实验：混合IC情形56-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 故障定位算法性能研究59-71
• 4.1 模型结构对定位性能的影响59-63
• 4.1.1 基于高阶次模型的复合建模59-62
• 4.1.2 节点合并虚化原理62-63
• 4.2 模型适用性研究63-66
• 4.2.1 对比实验Ⅰ：不同类型的错误注入63-64
• 4.2.2 对比实验Ⅱ：不同的IC故障强度64-66
• 4.3 定位稳定性研究66-70
• 4.3.1 时间划分窗对定位稳定性的影响66-68
• 4.3.2 样本容量对定位稳定性的影响68-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 论文总结71-72
• 5.2 研究展望72-73
• 参考文献73-79
• 附录A 网络节点剩余寿命研究79-87
• A.1 问题阐述79-80
• A.2 状态模型80-81
• A.3 实验研究81-85
• A.3.1 故障性节点在低故障强度下脱离总线81-83
• A.3.2 故障性节点在高故障强度下脱离总线83-84
• A.3.3 正常节点在同等故障强度下脱离总线84-85
• A.4 附录小结85-87
• 攻读硕士学位期间的成果87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：428296