全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)車載設(shè)備可靠性分析與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本文利用動(dòng)態(tài)故障樹法對(duì)采用雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO的車載設(shè)備可靠性進(jìn)行了研究，并且在RM48微處理器的基礎(chǔ)上完成了雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。最后詳細(xì)分析了ATO的切換時(shí)間，并構(gòu)建了用于測試ATO切換性能的測試平臺(tái)。通過對(duì)車載設(shè)備可靠性的分析和ATO硬件和軟件設(shè)計(jì)，可以得出:
　　(1)雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO能有效提高車載設(shè)備可靠性
　　采用動(dòng)態(tài)故障樹法對(duì)雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO結(jié)合不同結(jié)構(gòu)ATP的車載設(shè)備可靠性

2、進(jìn)行了對(duì)比分析。通過分析可以看出，采用車頭/尾冗余結(jié)構(gòu)VOBC、三取二冗余結(jié)構(gòu)ATP、雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO的車載設(shè)備可靠性指標(biāo)M(I)BF達(dá)到了3.45×107小時(shí)、M(I)TR為4小時(shí)、A為99.99998840％。研究結(jié)果還表明，由于VOBC的可靠性受到ATO的限制，其可靠性MTBF最高能達(dá)到106小時(shí)左右，要獲得更高的VOBC可靠性指標(biāo)，只有提高ATO的可靠性，即通過對(duì)ATO進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)來提高整個(gè)VOBC的可靠性，從而提高車載設(shè)

3、備的可靠性。
　　(2) ATO硬件設(shè)計(jì)可監(jiān)測微處理器工作狀態(tài)和CAN通信狀態(tài)
　　基于雙核浮點(diǎn)鎖步微處理器RM48開發(fā)了雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO。該設(shè)計(jì)不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)RM48微處理器的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且還能夠?qū)AN通信狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。如果檢測到故障發(fā)生，立刻實(shí)施切換機(jī)制。在具體實(shí)現(xiàn)上，設(shè)計(jì)了RM48外圍電路（包括電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、CAN接口電路等）;
　　(3) ATO軟件設(shè)計(jì)可保證主備機(jī)之間的切換

4、和數(shù)據(jù)同步
　　在ATO硬件電路的基礎(chǔ)上，完成了ATO軟件的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)通過檢測CAN總線消息ID來判斷處理單元A和處理單元B的工作狀態(tài)。并采用基于任務(wù)的同步方式來保證切換過程的平穩(wěn)性。
　　(4) ATO切換性能符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　通過切換流程的分析，可以發(fā)現(xiàn)處理單元A出現(xiàn)ESM故障信號(hào)或CAN總線通信故障需要切換到處理單元B作為ATO主機(jī)時(shí)，切換時(shí)間小于200ms。這個(gè)切換時(shí)間低于ATO工作周期(200ms)，符合

5、設(shè)計(jì)要求。隨后搭建了用于測試ATO切換性能的測試平臺(tái)，并對(duì)可能出現(xiàn)的ESM故障信號(hào)和CAN通信故障進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，切換過程能夠?qū)崿F(xiàn)無縫切換，符合ATO的設(shè)計(jì)要求。
　　本文的工作已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，但由于時(shí)間限制和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的不足，所做工作還有許多需要完善和改進(jìn)的地方，因此，后續(xù)工作將針對(duì)以下幾部分展開:
　　(1)本文在車載設(shè)備可靠性的分析中，只考慮了車載ATO、ATP，以及用于列車頭尾VOBC通信的SWC，而且A

6、TO和ATP的可靠性分析只考慮到運(yùn)算單元，并沒有將它們的輸入板、輸出板、電源板納入分析范圍之內(nèi)，但是在實(shí)際分析中，影響車載設(shè)備可靠性的因素更多，包括速度傳感器、應(yīng)答器、VOBC工作電源等。因此，全面分析車載設(shè)備的可靠性是接下來需要完成的工作。
　　(2)實(shí)際應(yīng)用的ATO硬件設(shè)備比較復(fù)雜，包括輸入板、輸出板、電源板等，并且輸出板輸出模擬量信息，所以ATO硬件電路設(shè)計(jì)還需要改進(jìn)和完善，為現(xiàn)場測試做好準(zhǔn)備。
　　(3)本文搭建的A