高可靠性CAN总线网络的冗余设计

随着现场总线技术的不断发展,CAN总线广泛应用于分布式检测和控制系统中。虽然CAN的基本协议在可靠性方面提供了一些策略和保证,但在工作环境恶劣、要求高可靠性的场合,为了工程实际应用的需要,有必要进行高可靠性CAN网络的设计。本文从电路的硬件设计、电磁兼容、总线长度、通讯协议等几方面分析了其对网络可靠性的影响,并加以改进,设计了基于单片机和独立CAN总线控制器的双冗余多功能节点,进行了硬件及程序的开发,实现了冗余CAN通信功能。     

车身舒适系统CAN总线网络测试与仿真分析

为了研究车载CAN总线网络系统的网络性能指标,选用通用CAN总线软硬件整合组成低成本车载CAN总线网络测试与仿真分析系统.对大众宝来车身舒适系统CAN总线网络进行测试与仿真分析.测试结果表明:大众宝来车身舒适系统CAN总线的节点平均发送CAN数据帧时间间隔为20ms,教据长度为2～5位,网络通讯波特率为62.5 kBd,正常工作时网络负载为30%,系统后备能力强、可靠性高;仿真结果表明:车载CAN总线网络系统设计时节点测控数据定义较少的发送CAN数据帧时间间隔与数据长度、系统采用较高的网络通讯波特率,可以提高车载CAN总线网络系统性能.     

具有VME总线的车载安全计算机MVB通信板卡

在研究多功能车辆总线MVB、轨道交通车载ATP安全计算机系统的基础上,开发了基于VME总线接口、2乘3取2冗余结构的MVB网络通信控制板,可靠地实现车载ATP安全计算机系统中MVB接口通信功能.在对比了几种冗余结构的基础上,建立数学模型,分析了系统的可靠性和安全性,并详述了VME总线Slave接口的设计及在3取2表决中的同步和容错技术,最后对通信板卡进行了安全测试,在满足IEC61375-1标准的同时,也实现了冗余容错机制,为车载安全计算机控制网络的进一步研究奠定基础.     

“复兴号”动车组网络控制系统冗余设计

为解决高速动车组网络系统在冗余性设计上的安全性及可靠性等问题,以“复兴号”动车组网络控制系统冗余设计需考虑的因素为基础,提出了高速动车组网络控制系统在硬件及软件上的冗余性设计原则、措施及方法.通过动车组的批量应用验证了网络控制系统冗余设计在保证动车组安全性、可靠性及可用性方面的良好效果.     

基于以太网的列车通信网络冗余结构可靠性分析

列车通信网络是轨道车辆可靠安全运行的重要保障,具有可靠性高、实时性强、故障切换与恢复时间短等特点.提出基于PRP和HSR的列车通信网络结构,实现网络故障零恢复时间.在此基础上依据系统可修性和功能相关性及冗余性特点,采用DFTA对其进行可靠性建模;引入BDD和Markov矩阵分解静态子树和动态子树以优化传统故障树分析的计算量;针对具体算例对PRP、HSR、RSTP协议的可靠性指标进行量化求解与对比分析.研究结果表明:提出的PRP与HSR冗余结构和RSTP相比,平均故障间隔时间分别增长了5 764h与5 269h,有效提升了网络可靠性.     

PROFIBUS网络的实时性能

综述PROFIBUS现场总线实时性能研究方法.从PROFIBUS现场总线的网络数据传输技术、介质访问控制技术等方面对网络实时性能指标进行了论述,并分析网络负载对网络系统实时性能的影响,论述和对比应用图论和Petri网技术对网络实时性进行建模研究的方法.建立合理的系统网络结构、采用先进的控制技术以提高网络分布式节点的快速响应性,以及选择合适的网络系统建模与仿真方法,是今后对PROFIBUS网络实时性能研究的主要方向.     

基于总线以太网的控制协议改进

为了解决实时控制网络应用中的通讯实时性和确定性问题,提出在总线以太网上实现一种CSMA/CD-Master/Slave切换混合协议,并在其上构建UDP/IP协议,同时对该混合协议的实时性和可靠性进行计算机仿真分析.在实时控制网络应用中,当网络轻载时,采用CSMA/CD访问控制方式;当网络重载时,自动切换到Master/Slave方式,实现自动调节达到对介质的有限争用.仿真表明CSMA/CD-Master/Slave切换混合协议的应用能够提高通讯实时性和可靠性,可以保证控制网络的稳定性和实效性.     

坠范冲击环境下引信保险系统的可靠性仿真

安全性是引信最基本的要求之一。该文以某引信冗余保险系统为例 ,对其进行了不同落高、水泥、沥青、土壤和钢板介质、45°倾斜坠落实验。在此基础上 ,建立引信独立冗余保险系统的动力学模型 ,并进行了可靠性数值仿真。仿真结果对深入研究引信安全系统的可靠性具有参考实用价值     

生成树协议与交换网络环路研究

交换网络环路是为交换网络提供冗余链路时形成的,环路的存在导致了交换网络中广播风暴的产生,致使交换网络的MAC地址系统失效,这是冗余链路所不期望产生的.现代化的网络要求交换网络中必须具备冗余链路,以避免因单点故障引起的网络中断所带来的损失.本文讨论生成树协议在具有冗余链路的交换网络中的工作实现,及随着网络应用要求而改进的生成树协议技术,即快速生成树协议和多生成树协议的工作实现,从而达到在交换网络中既保障了网络冗余链路,又避免了环路危害的目的.     

基于极大代数的MVB网络过程数据通信建模与分析

采用离散事件动态系统中常用的极大代数方法考虑多功能车辆总线（MVB）网络过程数据的动态行为. 先基于过程数据在MVB上通信的过程构建一个数学模型, 再通过数学计算和仿真实验分析和验证在引入周期输入控制的条件下, MVB网络过程数据通信的无阻塞条件, 解决了过程数据在通信中可能出现的阻塞问题. 实验结果表明, 过程数据传输系统是否阻塞由过程数据时间矩阵值及总线管理器在通信存储器上读取主帧的时间间隔决定, 后者的值大于等于前者的最大值, 且整个网络会进入周期为1的周期稳态, 有效提高了多功能车辆总线网络过程数据通信的可靠性.     

基于CAN总线的电子调速器可靠性设计

电子调速器的可靠性指标作为众多性能指标的一种,受到了普遍的重视,尤其在军事领域,更是衡量调速器性能的首要标准.为提高系统的可靠性水平,从CAN总线的技术特点出发,把CAN总线和冗余技术结合起来,提出了基于CAN总线的电子调速系统的双机冗余设计方法,并对冗余前后的2个系统进行可靠性计算和对比分析,结果表明冗余后的可靠性指标较冗余前有明显的提高.     

基于遗传算法的桥式网络可靠度和冗余度分配优化

针对桥式网络系统,提出子系统可靠度指标和冗余个数一体化并发设计问题,并建立优化模型,将Matlab遗传算法应用于复杂系统可靠度和冗余数的最优分配这类非线性连续变量和离散变量混合问题的求解,为实际问题中的网络系统提供设计方法,最后通过算例结果验证该模型的有效性和实用性.     

利用冗余技术提高通信系统可靠性

冗余技术可以提高通信系统可靠性。本文从时间冗余、数据冗余和设备冗余三个方面,并结合全向信标机(VOR)及战术近程导航系统——“塔康”,加以讨论,从中得出,利用冗余可以换取通信系统可靠性。     

基于VxWorks的实时双冗余系统设计

阐述了基于VxWorks操作系统下的CPCI总线实时计算机双机冗余的特点。从增加实时计算机系统可靠性的角度对实时计算机进行了双冗余总体设计。结合软硬件实现了双冗余实时计算机输入、输出接口的逻辑控制,给出了故障监测、智能切换的硬件与软件框图。最后略述了基于VxWorks操作系统下的CPCI总线实时双冗余计算机在自动控制系统中的应用情况。     

面向飞行控制系统应用的容错计算机系统设计

在设计飞控计算机时采用了冗余技术(4余度容错计算机)，保证系统实现人以两次故障工作，三次故障安全(fo／fo／fs)．采用完善的余度管理技术和余度表决监控算法，进行故障的隔离定位和屏蔽，飞控计算机采用多速率任务调度策略，保证了系统的实时性．作者详细地描述了该容错计算机的软件／硬件设计结构、系统调度策略和余度管理算法，     

一种RAID评价新方法

引入时间冗余度对冗余磁盘阵列（ＲＡＩＤ）并行存储系统的速度特性给予直观描述，分析讨论为提高可靠性而付出的冗余时间开销程度，探索和建立一种ＲＡＩＤ评价新方法。这种方法以解析表达式给出时间冗余度与阵列结构特性参数间的关系，一方面可用作估计系统的带宽、比较不同系统的速度特性；另一方面可用以指导系统的优化设计。     

基于ARM7 的汽车CAN 总线冗余网关设计

针对目前汽车内部连接ECU（Electronic Control Unit）的单线结构CAN(Controller Area Networks)总线网关, 一旦CAN总线线束损坏, 无法保证汽车各ECU之间稳定通信的问题, 提出了一种基于ARM7的冗余网关设计方案。该方案以ARM7处理器为中控网关控制器, 利用总线冗余的设计思想, 为主CAN总线备用辅助的CAN总线, 采用支持多任务实时调度的μC/OSⅡ作为实时操作系统, 在ADS（ARM -Developer- Suite）上软件编程完成各节点与网关之间的数据通信、 网关对数据中继转发、 总线故障切换。实验室组网测试表明, 该网关不但能与普通节点之间进行数据通信, 而且具有高低CAN总线节点之间的数据通信的中继转发功能, 在主CAN总线出现故障时及时切换到辅助CAN总线, 使整个车载CAN网络稳定可靠运行。     

具有相依性的加权n中取k系统的热分配问题

研究具有相依性的加权n中取k系统的热分配问题.假设工作元件的寿命具有随机排列递增的相依性,建立不同冗余分配策略下加权n中取k系统的可靠性大小关系.结果表明:将较好的冗余元件分配给权重较大、性能较差的工作元件,系统的可靠性能随机地提高.