高調波ノイズを考慮して CAN の性能・信頼性を評価する新しい確率モデルの検討

研究一种新的概率模型，用于评估考虑谐波噪声的 CAN 性能和可靠性

基本信息

批准号：
21K04551
负责人：
福本聡
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年，標準車載ネットワーク CAN(controller area network) を想定して，高調波ノイズに起因する過渡故障に対処した「ハイブリッド通信プロトコル」および「バスエンフォーサ」などの能動的な高信頼化技術が提案されている．本研究では，それらの技術の有効性を評価するための数理的評価モデルを構築する．三つの研究項目，(a) 高調波ノイズによるビット誤りを記述する基礎的確率モデル，(b) CANハイブリッド通信プロトコルの評価モデル，(c) CANバスエンフォーサの評価モデル，について取り組む．2022年度には，2021年度に引き続き，研究項目(a)のモデル記述と評価尺度導出をおこない，つぎに，研究項目(b)と(c)のモデル記述を検討した．具体的には，高調波ノイズによるビット誤りを考慮した確率モデルを再構築するための検討をおこなった．故障モデルとして，昨年度と同様にネットワークのデータリンク層に現れる情報ビット誤りを前提とした．すなわち，高調波ノイズが引き起こす物理層の信号値の歪みが論理値の誤りと認識されたものを確率モデルで考察した．解析で扱った評価尺度としては，エラー処理オーバヘッド，メッセージ応答時間などであるが，CANバスへの高調波ノイズによるビット反転メカニズムの非対称性を新たに考慮した．研究項目(b)では，FECモードがもたらす実質的な通信速度向上の数理的な評価に先がけて，シミュレーションと実測による準備をおこない，そこまでの成果を発表するようにまとめた．研究項目(c)においても，多対多のノード間通信における性能・信頼性を解析するモデルのための基礎的な検討をおこなった．モデルのねらいは，バス電位矯正による誤り回避の成否を考慮したメッセージ応答時間を明らかにすることであり，昨年度に引き続きその準備としての実測評価をおこなった．

近年来，针对标准车载网络CAN（控制器区域网络）提出了处理由谐波噪声引起的瞬态故障的“混合通信协议”和“总线执行器”等主动高可靠性技术。有。在本研究中，我们将构建一个数学评估模型来评估这些技术的有效性。我们将致力于三个研究主题：(a) 描述谐波噪声引起的误码的基本概率模型，(b) CAN 混合通信协议的评估模型，以及 (c) CAN 总线执行器的评估模型。 2022年，继2021年之后，我们对研究项目（a）进行了模型描述和评估量表推导，然后检查了研究项目（b）和（c）的模型描述。具体来说，我们进行了一项研究来重建概率模型，该模型考虑了谐波噪声引起的误码。与去年一样，我们假设网络数据链路层发生的信息误码作为故障模型。换句话说，我们使用概率模型来考虑由谐波噪声引起的物理层信号值的失真，这些失真被识别为逻辑值错误。分析中使用的评估措施包括错误处理开销和消息响应时间，但我们也考虑了由于CAN总线上的谐波噪声而导致的位反转机制的不对称性。对于研究项目(b)，在对FEC模式带来的通信速度的大幅提高进行数学评估之前，通过模拟和实际测量做好了准备，并对迄今为止的结果进行了总结和呈现。在研究项目（c）中，我们对用于分析多对多节点对节点通信的性能和可靠性的模型进行了基础研究。该模型的目的是明确考虑到通过总线电位校正避免错误的成功或失败的消息响应时间，继去年之后，我们为此准备了实测评估。