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 |