汽车FlexRay网络静态段消息高可靠封装机制研究

发布时间：2017-09-18 14:41

  本文关键词：汽车FlexRay网络静态段消息高可靠封装机制研究

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【摘要】：随着人们对汽车安全性、舒适性的需求不断增加,现代汽车逐渐向电子化、网络化和智能化方向发展,车内电子控制单元(ECU)的数量越来越多,ECU间高速实时的通信需求也越来越大。为适应这种发展趋势,车载总线技术应运而生。相对于传统的CAN总线,具有高带宽、高容错能力的FlexRay总线更能适应现代汽车的需求,是事实上的下一代汽车总线。本课题以国家自然科学基金和企业委托项目为依托,通过查阅和收集国内外相关研究资料,对汽车FlexRay网络静态段消息高可靠封装机制进行了研究。首先,针对现有FlexRay消息封装机制不足,提出总线利用率概念,推导出帧有效负载段上下限计算公式；在此基础上,以超周期内总线利用率最高为优化目标,以满足消息可调度为约束条件,构建了FlexRay静态段消息封装模型；结合经典装箱算法,设计了消息封装的降序首次适应算法—FFD-FPBUR算法。其次,考虑到FlexRay消息发送失败情况,引入消息重传机制,给出了该机制下消息传输全局成功率与消息重传次数上下限计算方法,建立了指定可靠度下消息最优重传次数计算模型,设计了基于贪心策略的最优重传次数求解算法—SNMRTLB算法；在此基础上,以网络时间碎片最小化为优化目标,以满足消息可调度和系统可靠度为约束条件,构建了指定可靠度下消息封装模型,设计了消息封装的TSFP算法。最后,开发了FlexRay网络设计平台并对本文方法进行了仿真实验验证。实验结果表明：本文提出的方法不仅能够有效提高FlexRay网络带宽利用率,而且能够确保网络传输可靠度的要求。本论文的研究成果对于提高整车网络通信实时性和可靠性具有积极的理论意义和工程价值。
【关键词】：FlexRay总线 消息封装 可靠性 消息重传
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 汽车网络应用现状16-18
• 1.2.2 FlexRay总线研究现状18-20
• 1.3 课题来源及论文内容20-22
• 1.3.1 课题来源20
• 1.3.2 论文内容20-22
• 第二章 FlexRay总线协议22-33
• 2.1 FlexRay简介22-24
• 2.1.1 FlexRay特点22-23
• 2.1.2 FlexRay规范23-24
• 2.2 FlexRay网络拓扑及节点结构24-27
• 2.2.1 FlexRay网络拓扑结构24-26
• 2.2.2 FlexRay节点结构26-27
• 2.3 FlexRay通信协议27-32
• 2.2.1 帧编码28-29
• 2.2.2 帧格式29-31
• 2.2.3 媒体访问控制31-32
• 2.4 本章小节32-33
• 第三章 基于最优总线利用率的FlexRay消息封装机制33-45
• 3.1 静态时隙长度与总线利用率计算33-36
• 3.1.1 静态时隙长度计算33-35
• 3.1.2 总线利用率定义及计算35-36
• 3.2 FlexRay消息封装模型的建立36-41
• 3.2.1 经典装箱问题与消息封装问题的对比36-37
• 3.2.2 帧负载段长度上下限计算37-38
• 3.2.3 消息可调度判定条件38-39
• 3.2.4 消息封装数学模型的建立39-41
• 3.3 消息封装模型求解算法设计41-44
• 3.3.1 经典装箱算法分析41-42
• 3.3.2 降序首次适应算法设计42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 满足可靠性要求的FlexRay消息封装机制45-56
• 4.1 基于消息重传的FlexRay系统可靠性计算45-47
• 4.1.1 消息重传机制与可靠度定义45-46
• 4.1.2 网络全局成功率的计算46-47
• 4.2 指定可靠度下消息重传次数求解47-53
• 4.2.1 消息重传次数上下限计算47-48
• 4.2.2 消息最优重传次数建模48-49
• 4.2.3 基于贪心算法的最优重传次数求解49-53
• 4.3 指定可靠度下FlexRay消息封装机制53-55
• 4.3.1 消息封装模型的建立53-54
• 4.3.2 基于两步算法的消息封装模型求解54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 FlexRay网络设计平台开发与仿真实验分析56-74
• 5.1 FlexRay网络设计平台开发56-64
• 5.1.1 开发环境及工具56
• 5.1.2 系统设计56-57
• 5.1.3 数据库设计57-60
• 5.1.4 界面设计60-64
• 5.2 仿真实验分析64-73
• 5.2.1 实验环境介绍64-65
• 5.2.2 实验方案设计65-67
• 5.2.3 实验结果与分析67-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 论文工作总结74-75
• 6.2 下一步工作75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况80

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本文编号：876154