面向汽车的CPS中混合关键级调度模型及算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61502405
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0204.计算机系统结构与硬件技术
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Several functions with different criticalities will be integrated into the same platform in mixed-criticality cyber-physical system, and they have different requirements on real-time, safety and reliability. While the current design methodology of embedded system assumed that all functions are with the same level of criticality, thus mixed-criticality cyber-physical system put forward great challenges for existing computation theory and technology of embedded system. To tackle these challenges, this project research on function-level mixed-criticality scheduling model, which can formally model and describe the relation between criticality and real-time, system's resources and cost; research on mixed-criticality scheduling algorithm that combines the time-triggered and event-triggered scheduling approaches, so as to realize the integration of system resource's static configuration and dynamic management, and the united optimization of several non-funtional properties; research on safe and accurate end-to-end real-time analysis algorithm, and to solve the uncertainty problem in real-time brought by networking and integration of functions. Finally, a physical prototype system is constructed to analyze and verify the effectiveness of the proposed models and algorithms. Through this project, it can realize the safety guarantee of mixed-criticality cyber-physical system, and also improve the resource efficiency and service provision. The research achievements of this project will promote the application of mixed-criticality cyber-physical system in key industries such as automotive and aviation, and also be used as the theory basis for the next stage of the development of itself.
混合关键级CPS的同一硬件平台上将同时集成具有不同关键级的多个功能,它们在实时性、安全性和可靠性等方面具有不同要求,但是现有嵌入式系统设计假设系统中所有功能的关键级相等,因此混合关键级CPS对已有嵌入式计算理论和方法提出了严峻挑战。为此,本项目研究功能级的混合关键级调度模型,对关键级与实时性、系统资源和成本之间的关系进行形式化的建模和描述;研究融合时间触发和事件触发的混合关键级调度算法,实现系统资源的静态配置和动态管理之间的有效融合和多个非功能属性的联合优化;研究安全、准确的端到端实时性分析算法,解决网络化和集成化带来的实时性不确定性问题。最后,通过搭建物理原型平台,对提出的模型和算法的有效性进行分析和验证。通过本项目的研究,可在保障混合关键级CPS安全、可靠运行的同时,促进其高效实现和提高其服务质量。研究成果可为混合关键级CPS在汽车、航空等关键工业领域的应用和其下一步发展提供理论依据。

结项摘要

汽车CPS的同一硬件平台上将同时集成具有不同关键级的多个功能,它们在实时性、安全性和可靠性等方面具有不同要求,但是现有嵌入式系统设计理论和方法不支持上述混合关键级系统的设计和实现,因此汽车CPS对已有嵌入式计算理论和方法提出了严峻挑战。为此,本项目拟从调度模型、调度算法、实时性分析和优化算法和汽车CPS原型系统构建技术等方面展开研究,以实现系统资源的静态配置和动态管理之间的有效融合和多个非功能属性的联合优化,解决网络化和集成化带来的实时性不确定性问题和信息安全问题,可在保障汽车CPS 安全、可靠运行的同时,促进其高效实现和提高其服务质量。本项目提出了面向车内CAN网络的混合安全调度模型、CAN多维非功能属性集成优化模型、可实现带宽利用率优化的CAN/CAN FD设计算法、汽车CPS实时性分析和优化算法,并采用英飞凌Aurix多核处理器平台等设计和实现了汽车CPS原型系统。基于上述研究成果,共发表了13篇学术论文(SCI4篇、国内权威期刊3篇)、授权了2项发明专利和2项软件著作权。相关研究成果可为CPS在汽车、航空等关键工业领域的应用和其下一步发展提供理论依据。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
基于网络编码的车联网数据分发策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    湖南科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
  • 通讯作者:
面向车载CAN网络的多维非功能属性集成优化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算机工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢勇
  • 通讯作者:
    谢勇
WCRT Analysis of CAN Messages in Gateway-Integrated In-Vehicle Networks
网关集成车载网络中 CAN 消息的 WCRT 分析
  • DOI:
    10.1109/tvt.2017.2737035
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Vehicular Technology
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Xie Guoqi;Li Renfa;Zeng Gang;Zeng Gang;Kurachi Ryo;Takada Hiroaki;Li Zhetao;Li Keqin;Li Zhetao;Li Keqin;Li ZT;Li ZT
  • 通讯作者:
    Li ZT
Security/Timing-Aware Design Space Exploration of CAN FD for Automotive Cyber-Physical Systems
汽车网络物理系统 CAN FD 的安全/时序感知设计空间探索
  • DOI:
    10.1109/tii.2018.2851939
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS
  • 影响因子:
    12.3
  • 作者:
    Xie, Yong;Zeng, Gang;Xie, Guoqi
  • 通讯作者:
    Xie, Guoqi
An optimized design of CAN FD for automotive cyber-physical systems
汽车信息物理系统CAN FD优化设计
  • DOI:
    10.1016/j.sysarc.2017.10.008
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Journal of Systems Architecture
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Xie Yong;Zeng Gang;Kurachi Ryo;Xie Guoqi;Dou Yong;Zhou Zhili
  • 通讯作者:
    Zhou Zhili

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其他文献

GF-1卫星WFV影像间匀色方法
  • DOI:
    10.11947/j.agcs.2016.20160248
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    测绘学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩杰;谢勇
  • 通讯作者:
    谢勇
瓦楞纸箱提手孔位置对抗压强度的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    包装学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡亚萍;谢勇
  • 通讯作者:
    谢勇
斜装液浮陀螺一次项漂移系数系统级分离算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    万彦辉;刘明雍;郭林肖;谢勇
  • 通讯作者:
    谢勇
音频大地电磁法强干扰压制试验研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    肖晓;李晋;张林成;谢勇
  • 通讯作者:
    谢勇
重大工程工厂化建造管理创新:集成化管理和供应商培育
  • DOI:
    10.19744/j.cnki.11-1235/f.2019.0047
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    管理世界
  • 影响因子:
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  • 作者:
    祁超;卢辉;王红卫;谢勇;曾伟;张劲文
  • 通讯作者:
    张劲文

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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