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面向无人驾驶ATO设备冗余机制的设计和实现
| 论文题名： | 面向无人驾驶ATO设备冗余机制的设计和实现 |
| 关键词： | 无人驾驶ATO设备;四模冗余;时钟同步;数据一致性;SMV验证;功能测试;轨道交通系统 |
| 摘要： | 随着科学技术的发展以及自动化程度的提高，世界上城市轨道交通系统的运行模式也在发生变化。全自动无人驾驶系统作为一种全新理念的、先进的城市客运交通模式，它代表着城市轨道交通新的发展方向。然而，全自动驾驶系统的安全完善度等级为4，可靠性指标要高于99.99％。因此车辆上的一些控制系统设备需要考虑冗余。而车载ATO设备本身是非故障安全的，故根据需要，需要对车载ATO设备进行可靠性和安全性设计。 本文以全自动无人驾驶系统中的ATO车载设备作为研究对象，引入拜占庭容错理论，并结合ATO系统的整体需求分析，给出了四余度ATO冗余系统的详细设计方案，来保证ATO系统的高可靠性和高安全性。 论文引入IEEE1588时钟同步技术，提出一种改进的高精度时钟同步方法。通过握手机制和对测量数据的处理，有效减弱各种因素的影响，使得ATO冗余系统能够达到亚微秒级的时钟同步精度。 引入数据一致性协议，解决ATO冗余系统的输入一致性、输出一致性的问题。通过两轮信息交换，来实现四个通道间的协调一致性，保证系统可以容忍一个拜占庭故障。 引入符号模型检验工具SMV，对时钟同步算法和数据一致性协议建立模型，并进行形式化验证。通过验证结果和分析，证明了建立模型的安全性，以及设计方法的正确性。 最后在实验室环境下，构造了一个模拟测试系统。针对ATO冗余系统的基本功能进行实验室模拟测试。根据测试结果，表明论文设计的ATO冗余系统是可行和有效的。 |
| 作者： | 陈海燕 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 穆建成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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