全自動駕駛系統(tǒng)車載設備可靠性分析與實現(xiàn).pdf

1、本文利用動態(tài)故障樹法對采用雙機熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO的車載設備可靠性進行了研究，并且在RM48微處理器的基礎上完成了雙機熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO的硬件設計和軟件設計。最后詳細分析了ATO的切換時間，并構(gòu)建了用于測試ATO切換性能的測試平臺。通過對車載設備可靠性的分析和ATO硬件和軟件設計，可以得出:
　　(1)雙機熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO能有效提高車載設備可靠性
　　采用動態(tài)故障樹法對雙機熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO結(jié)合不同結(jié)構(gòu)ATP的車載設備可靠性

2、進行了對比分析。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、雙機熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO的車載設備可靠性指標M(I)BF達到了3.45×107小時、M(I)TR為4小時、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最高能達到106小時左右，要獲得更高的VOBC可靠性指標，只有提高ATO的可靠性，即通過對ATO進行冗余設計來提高整個VOBC的可靠性，從而提高車載設

3、備的可靠性。
　　(2) ATO硬件設計可監(jiān)測微處理器工作狀態(tài)和CAN通信狀態(tài)
　　基于雙核浮點鎖步微處理器RM48開發(fā)了雙機熱備冗余結(jié)構(gòu)ATO。該設計不但可以實現(xiàn)對RM48微處理器的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，而且還能夠?qū)AN通信狀態(tài)進行監(jiān)測。如果檢測到故障發(fā)生，立刻實施切換機制。在具體實現(xiàn)上，設計了RM48外圍電路（包括電源電路、復位電路、時鐘電路、CAN接口電路等）;
　　(3) ATO軟件設計可保證主備機之間的切換

4、和數(shù)據(jù)同步
　　在ATO硬件電路的基礎上，完成了ATO軟件的設計。軟件設計通過檢測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)設計
　　通過切換流程的分析，可以發(fā)現(xiàn)處理單元A出現(xiàn)ESM故障信號或CAN總線通信故障需要切換到處理單元B作為ATO主機時，切換時間小于200ms。這個切換時間低于ATO工作周期(200ms)，符合

5、設計要求。隨后搭建了用于測試ATO切換性能的測試平臺，并對可能出現(xiàn)的ESM故障信號和CAN通信故障進行了測試。測試結(jié)果表明，切換過程能夠?qū)崿F(xiàn)無縫切換，符合ATO的設計要求。
　　本文的工作已經(jīng)達到了預期目標，但由于時間限制和個人經(jīng)驗的不足，所做工作還有許多需要完善和改進的地方，因此，后續(xù)工作將針對以下幾部分展開:
　　(1)本文在車載設備可靠性的分析中，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)，但是在實際分析中，影響車載設備可靠性的因素更多，包括速度傳感器、應答器、VOBC工作電源等。因此，全面分析車載設備的可靠性是接下來需要完成的工作。
　　(2)實際應用的ATO硬件設備比較復雜，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硬件電路設計還需要改進和完善，為現(xiàn)場測試做好準備。
　　(3)本文搭建的A