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FlexRay静态段与动态段的消息调度优化研究
| 论文题名： | FlexRay静态段与动态段的消息调度优化研究 |
| 关键词： | 车载通信网络;FlexRay协议;消息调度;传输特点;信号装箱 |
| 摘要： | 随着现代汽车行业的高速发展，汽车电子系统将逐渐取代传统的机械和液压控制系统。这种趋势会导致电子控制单元以及电子控制单元间消息传输数量的大幅度增加，这对现代车载通信网络的带宽以及传输能力提出了更高的要求。FlexRay总线不仅满足现代车载通信网络的需求，且具有高实时性和安全性等优点。为了满足逐渐发展的车载电控系统的通信网络要求，FlexRay消息调度融合技术成为提高车载总线网络系统的安全性和可靠性的关键问题之一。本文主要研究FlexRay车载通信网络的消息调度算法，旨在优化车载通信网络的性能、提高车载网络的消息调度效率。针对FlexRay协议中静态段和动态段的传输特点，分别提出了高效的车载网络消息调度算法。 针对FlexRay车载通信网络静态段，本文主要研究消息调度算法和优化方法。首先分析了静态段的消息传输特性以及性能评价指标，以带宽利用率为约束，采用NFD(Next Fit Decreasing)算法，提出了一种信号装箱方法。然后在消息封装的基础上，构建静态FID复用的消息调度策略，使得系统所需的FID最小化。 针对FlexRay车载通信网络动态段，首先分析了动态段的传输特性，提出了一种FID分配方案。然后在动态消息均满足可调度性的情况下，利用消息截止期与消息长度的比值，来分配消息的传输优先级，以最大化动态段网络利用率为约束条件，最小化动态消息的响应时间。 为了验证所提调度算法的可行性，本文采用了基于Matlab的算法仿真验证和基于汽车总线开发平台CANoe.FlexRay的实验分析验证。算法仿真主要验证了本文针对静态段提出的基于NFD调度算法的网络性能，得到具体的消息封装组合;以及本文针对动态段提出的基于复合截止期的调度算法的性能，可有效地优化消息响应时间。实验分析验证主要基于汽车总线开发软件Network Designer.FlexRay和CANoe.FlexRay，建立了系统的通信网络模型。在静态段，本文所提出的NFD调度算法使总线负载降低了16.3％，静态段带宽利用率提高了32.8％，FID数目减少了53.8％，提高了网络的可扩展性;在动态段，本文所提出的复合截止期调度算法使动态段带宽利用率提高了5％，消息传输时间减少了59％，更好的优化网络性能。 |
| 作者： | 孔祥琦 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 许一男;孔繁辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 延边大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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