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轿车信息集中控制系统的关键技术研究

金海松  
【摘要】:现代轿车电子控制单元多为相互独立的系统,各单元间又往往存在着关联 性和时序性的控制需求。如何对这些电子控制系统实施有效、有序和安全方便 的集中控制,综合利用它们的信息己成为将电子技术应用于轿车上和轿车技术 发展迫切需要解决的理论和应用问题。 本文以多个项目为支撑,特别是在法国洛林国家信息及其应用研究实验室 (LORIA:Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications) 实验室的技术支持下,针对轿车电子控制系统存在的问题,立足于提高轿车整 体性能,基于将轿车中各种独立的功能系统关联信息集中传递和控制的思路, 采用当前先进的车载网络,研究轿车信息集中控制系统(CICCS:Car Information Central Control System)及其主要关键技术。 在研究CICCS定义、特征和构建准则的基础上,构建CICCS的总体结构 和节点结构,通过比较分析,确定了CICCS结构中的网关模型。 提出了CICCS的控制方法——基于规则和分级递阶的控制方法。对于带 有轿车信息集中控制器的CICCS两种方法都可以采用;而对于在网关中没有集 成轿车信息集中控制功能的系统,只能采用分级递阶控制方法。 在对轿车行驶外控因素进行分类分析的基础上,对交通环境进行了分类, 建立了CICCS控制规则的层次结构;在对制动过程进行合理的分解后,研究了 轿车直线行驶和坡路行驶时的安全制动距离:提出了轿车撞车、火灾事件的控 制规则;以环型交叉路口和非环型交叉路口为例,研究了轿车转向的控制规则, 从而说明了CICCS控制规则的产生过程与主要方法。 在对CICCS实时性分析的基础上,结合Bosch公司开发的供不同等级网 络通信用的通用工作负荷特性表,设计了若干状态下CICCS需要传递的信息; 分别采用RM算法和DM算法分配信息优先级,依此计算出系统的worst-case 响应时间,并进行了对比分析。结果显示,当高速CAN(ControllerArea Network) 上的速率达到500Kbit/s,低速CAN上的速率达到100 Kbit/s时,不论是采用 RM(Rate Monotonic)算法还是采用DM(Deadline Monotonic)算法,所有的 信息都能满足其截止期要求。 采用分布式实时系统的可靠性技术分析了CICCS的故障类别和可靠性要 求,提出了CICCS的可靠性体系,得出了CICCS的可靠度计算公式。 选用Kvaser Navigator作为CICCS性能分析仿真平台,面向事例,对CICCS 进行了实时性和可靠性仿真。其结果验证了CICCS的可行性、实时性和可靠性。 对比了下坡行驶时驾驶员和CICCS制动的安全制动距离。计算结果显示,在同 等条件下,采用CICCS制动能明显改善轿车的制动情况。


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