The intermittent connection（IC）of the field-bus in networked manufacturing systems is a common but hard troubleshooting network problem,which may result in system level failures or safety issues.However,there is no ...The intermittent connection（IC）of the field-bus in networked manufacturing systems is a common but hard troubleshooting network problem,which may result in system level failures or safety issues.However,there is no online IC location identification method available to detect and locate the position of the problem.To tackle this problem,a novel model based online fault location identification method for localized IC problem is proposed.First,the error event patterns are identified and classified according to different node sources in each error frame.Then generalized zero inflated Poisson process（GZIP）model for each node is established by using time stamped error event sequence.Finally,the location of the IC fault is determined by testing whether the parameters of the fitted stochastic model is statistically significant or not using the confident intervals of the estimated parameters.To illustrate the proposed method,case studies are conducted on a 3-node controller area network（CAN）test-bed,in which IC induced faults are imposed on a network drop cable using computer controlled on-off switches.The experimental results show the parameters of the GZIP model for the problematic node are statistically significant（larger than 0）,and the patterns of the confident intervals of the estimated parameters are directly linked to the problematic node,which agrees with the experimental setup.The proposed online IC location identification method can successfully identify the location of the drop cable on which IC faults occurs on the CAN network.展开更多
An autonomous vehicle operates in a dynamically changing environment,where multiple sensors must work in a cooperative mode. In these scenarios reliability of the communication protocol carries a lot of importance in ...An autonomous vehicle operates in a dynamically changing environment,where multiple sensors must work in a cooperative mode. In these scenarios reliability of the communication protocol carries a lot of importance in real time data transfer. In this paper, CAN communication is used to demonstrate sensor integration using a LIDAR and a camera. Also demonstrated is a novel method for object detection, obstacle avoidance and navigation of an autonomous RC vehicle.展开更多
为了支持智能汽车车载网络(In-Vehicle Network,IVN)更高的数据速率,引入具有灵活数据速率的控制器局域网络(Controller Area Network with Flexible Data rate,CAN-FD)。为了使电子系统的电子功能保证稳定性,CAN-FD发送器应该在控制器...为了支持智能汽车车载网络(In-Vehicle Network,IVN)更高的数据速率,引入具有灵活数据速率的控制器局域网络(Controller Area Network with Flexible Data rate,CAN-FD)。为了使电子系统的电子功能保证稳定性,CAN-FD发送器应该在控制器局域网(Controller Area Network,CAN)总线上辐射低的电磁发射(Electromagnetic Emission,EME),为差分信号提供良好的对称性。基于此,提出一种具有低电磁发射的CAN-FD发送器。该发送器是采用0.18μm BCD(Bipolar-CMOSDMOS)工艺设计的。通过将功率级分成高、低侧30个N/PMOS电流源单元,通过由30个延时同步驱动构成的异步移位寄存器依次启用或禁用,实现总线信号完全反对称。仿真结果表明:发送器电路符合国际标准规范,在不使用共模扼流线圈的情况下也具有较好的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)性能,符合汽车制造商的要求,可应用于高速CAN总线通信中。展开更多
为了提高控制器局域网络(controller area network,CAN)通信的实时性,文章基于时间触发CAN(time-triggered CAN,TTCAN)协议,采用verilog硬件描述语言设计实现TTCAN总线控制器。该控制器可在经典CAN模式与TTCAN模式之间进行切换,同时兼...为了提高控制器局域网络(controller area network,CAN)通信的实时性,文章基于时间触发CAN(time-triggered CAN,TTCAN)协议,采用verilog硬件描述语言设计实现TTCAN总线控制器。该控制器可在经典CAN模式与TTCAN模式之间进行切换,同时兼容可变速率CAN(CAN with flexible data rate,CAN FD)协议下的高速通信。实验结果证明,相较于经典CAN总线控制器,该TTCAN总线控制器能够减少在高总线负载率下周期性报文的发送延时,在全波特率范围内且总线负载率大于等于60%的情况下,能够减少75%以上的CAN报文发送延时。展开更多
随着无人机在社会生产中的广泛应用,其安全问题逐渐凸显,特别是在通信与网络安全领域。机载CAN(Controller Area Network)总线网络设计时缺乏安全机制,容易被恶意设备利用,导致通信数据可能被篡改或监控,带来严重的安全威胁。这一问题...随着无人机在社会生产中的广泛应用,其安全问题逐渐凸显,特别是在通信与网络安全领域。机载CAN(Controller Area Network)总线网络设计时缺乏安全机制,容易被恶意设备利用,导致通信数据可能被篡改或监控,带来严重的安全威胁。这一问题的根源在于CAN总线最初设计时侧重于通信效率和低资源消耗,而忽视了安全需求,难以应对当前复杂的安全形势和多样化的攻击手段。此外,无人机平台受限的资源环境使得传统的身份验证和加密技术难以直接应用于CAN总线网络。为解决这一问题,提出了一种基于增强型生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的无人机机载CAN总线网络入侵检测方法。该方法利用生成器和判别器之间的博弈机制生成伪样本,以增强判别器的训练效果,从而提高检测性能。基于此方法,构建了实验框架,并在资源受限的环境下验证了其有效性与可行性。实验结果表明,增强型GAN模型在精确率、召回率和F1分数上分别较其他3个先进深度学习模型平均提升约5.56%、3.93%和4.34%,展现了其在无人机CAN总线入侵检测中的高效性与可靠性,为无人机系统安全提供了重要技术支持与参考价值。展开更多
在机械电源管理领域,高效的监控和控制系统是提升能效与保证设备可靠性的关键。文章详细探讨了基于控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线技术的机械电源管理系统优化方法,包括数据传输与处理的高效化、智能控制算法的集成...在机械电源管理领域,高效的监控和控制系统是提升能效与保证设备可靠性的关键。文章详细探讨了基于控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线技术的机械电源管理系统优化方法,包括数据传输与处理的高效化、智能控制算法的集成、故障预测与响应机制的优化以及系统可靠性与安全性的强化。通过这些策略,展示了如何通过CAN总线技术显著提高机械电源管理系统的性能和可靠性,同时详细描述了系统测试,证实了所提方法的有效性和实用性。展开更多
新能源汽车通信环境复杂,控制器局域网(Controller Area Network,CAN)总线通信超时故障频发,影响车辆性能与安全。为此,提出新能源汽车CAN总线通信超时故障检测方法。通过获取CAN总线通信数据,采用分段三次Hermite插值法进行数据拟合,...新能源汽车通信环境复杂,控制器局域网(Controller Area Network,CAN)总线通信超时故障频发,影响车辆性能与安全。为此,提出新能源汽车CAN总线通信超时故障检测方法。通过获取CAN总线通信数据,采用分段三次Hermite插值法进行数据拟合,并对比拟合曲线斜率和预设阈值,检测是否存在故障。实验结果显示,该方法检测平均准确率为95.56%,误报率为2.58%,具有高精度。展开更多
控制器局域网络(Controller Area Network)CAN-TSN(Time Sensitive Networking,时间敏感网络)网关是下一代车载网络架构中关键业务数据端到端传输路径上的重要环节,其实时性直接影响跨异构网络系统传输报文的可调度性。针对CAN-TSN网关...控制器局域网络(Controller Area Network)CAN-TSN(Time Sensitive Networking,时间敏感网络)网关是下一代车载网络架构中关键业务数据端到端传输路径上的重要环节,其实时性直接影响跨异构网络系统传输报文的可调度性。针对CAN-TSN网关实时性分析,现有研究存在网关处理延时组成要素不全、缺乏对TSN网络的调度规划结果的联合分析等亟待解决的问题,导致利用现有研究获取的可调度集往往无法满足端到端的截止时间约束。针对上述问题,提出一种基于联合规划的CAN-TSN网关实时性分析方法。该方法基于现有CAN-TSN网关架构设计构建通用框架,分析网关处理延时组成,获取处理延时的参数化模型;联合TSN网络的规划调度结果,推导满足报文端到端可调度性的网关延时上界;搭建CAN-TSN网关原型系统,使用真实车载CAN消息集进行可调度率分析。实验结果表明,基于联合规划的CAN-TSN网关实时性分析方法,能够收紧真实环境中CAN消息集的可调度范围,使得可调度率收紧约6.7%,同时能够对网关实时性架构优化起指导作用。展开更多
基金Supported by National Natural Science Foundation of China(Grant No51005205)Science Fund for Creative Research Groups of Nationa Natural Science Foundation of China(Grant No.51221004)+1 种基金Nationa Basic Research Program of China(973 Program,Grant No.2013CB035405)Open Foundation of State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy,Tsinghua University,China(Grant No.KF13011)
文摘The intermittent connection（IC）of the field-bus in networked manufacturing systems is a common but hard troubleshooting network problem,which may result in system level failures or safety issues.However,there is no online IC location identification method available to detect and locate the position of the problem.To tackle this problem,a novel model based online fault location identification method for localized IC problem is proposed.First,the error event patterns are identified and classified according to different node sources in each error frame.Then generalized zero inflated Poisson process（GZIP）model for each node is established by using time stamped error event sequence.Finally,the location of the IC fault is determined by testing whether the parameters of the fitted stochastic model is statistically significant or not using the confident intervals of the estimated parameters.To illustrate the proposed method,case studies are conducted on a 3-node controller area network（CAN）test-bed,in which IC induced faults are imposed on a network drop cable using computer controlled on-off switches.The experimental results show the parameters of the GZIP model for the problematic node are statistically significant（larger than 0）,and the patterns of the confident intervals of the estimated parameters are directly linked to the problematic node,which agrees with the experimental setup.The proposed online IC location identification method can successfully identify the location of the drop cable on which IC faults occurs on the CAN network.
文摘An autonomous vehicle operates in a dynamically changing environment,where multiple sensors must work in a cooperative mode. In these scenarios reliability of the communication protocol carries a lot of importance in real time data transfer. In this paper, CAN communication is used to demonstrate sensor integration using a LIDAR and a camera. Also demonstrated is a novel method for object detection, obstacle avoidance and navigation of an autonomous RC vehicle.
文摘为了支持智能汽车车载网络(In-Vehicle Network,IVN)更高的数据速率,引入具有灵活数据速率的控制器局域网络(Controller Area Network with Flexible Data rate,CAN-FD)。为了使电子系统的电子功能保证稳定性,CAN-FD发送器应该在控制器局域网(Controller Area Network,CAN)总线上辐射低的电磁发射(Electromagnetic Emission,EME),为差分信号提供良好的对称性。基于此,提出一种具有低电磁发射的CAN-FD发送器。该发送器是采用0.18μm BCD(Bipolar-CMOSDMOS)工艺设计的。通过将功率级分成高、低侧30个N/PMOS电流源单元,通过由30个延时同步驱动构成的异步移位寄存器依次启用或禁用,实现总线信号完全反对称。仿真结果表明:发送器电路符合国际标准规范,在不使用共模扼流线圈的情况下也具有较好的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)性能,符合汽车制造商的要求,可应用于高速CAN总线通信中。
文摘为了提高控制器局域网络(controller area network,CAN)通信的实时性,文章基于时间触发CAN(time-triggered CAN,TTCAN)协议,采用verilog硬件描述语言设计实现TTCAN总线控制器。该控制器可在经典CAN模式与TTCAN模式之间进行切换,同时兼容可变速率CAN(CAN with flexible data rate,CAN FD)协议下的高速通信。实验结果证明,相较于经典CAN总线控制器,该TTCAN总线控制器能够减少在高总线负载率下周期性报文的发送延时,在全波特率范围内且总线负载率大于等于60%的情况下,能够减少75%以上的CAN报文发送延时。
文摘随着无人机在社会生产中的广泛应用,其安全问题逐渐凸显,特别是在通信与网络安全领域。机载CAN(Controller Area Network)总线网络设计时缺乏安全机制,容易被恶意设备利用,导致通信数据可能被篡改或监控,带来严重的安全威胁。这一问题的根源在于CAN总线最初设计时侧重于通信效率和低资源消耗,而忽视了安全需求,难以应对当前复杂的安全形势和多样化的攻击手段。此外,无人机平台受限的资源环境使得传统的身份验证和加密技术难以直接应用于CAN总线网络。为解决这一问题,提出了一种基于增强型生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的无人机机载CAN总线网络入侵检测方法。该方法利用生成器和判别器之间的博弈机制生成伪样本,以增强判别器的训练效果,从而提高检测性能。基于此方法,构建了实验框架,并在资源受限的环境下验证了其有效性与可行性。实验结果表明,增强型GAN模型在精确率、召回率和F1分数上分别较其他3个先进深度学习模型平均提升约5.56%、3.93%和4.34%,展现了其在无人机CAN总线入侵检测中的高效性与可靠性,为无人机系统安全提供了重要技术支持与参考价值。
文摘在机械电源管理领域,高效的监控和控制系统是提升能效与保证设备可靠性的关键。文章详细探讨了基于控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线技术的机械电源管理系统优化方法,包括数据传输与处理的高效化、智能控制算法的集成、故障预测与响应机制的优化以及系统可靠性与安全性的强化。通过这些策略,展示了如何通过CAN总线技术显著提高机械电源管理系统的性能和可靠性,同时详细描述了系统测试,证实了所提方法的有效性和实用性。
文摘新能源汽车通信环境复杂,控制器局域网(Controller Area Network,CAN)总线通信超时故障频发,影响车辆性能与安全。为此,提出新能源汽车CAN总线通信超时故障检测方法。通过获取CAN总线通信数据,采用分段三次Hermite插值法进行数据拟合,并对比拟合曲线斜率和预设阈值,检测是否存在故障。实验结果显示,该方法检测平均准确率为95.56%,误报率为2.58%,具有高精度。
文摘控制器局域网络(Controller Area Network)CAN-TSN(Time Sensitive Networking,时间敏感网络)网关是下一代车载网络架构中关键业务数据端到端传输路径上的重要环节,其实时性直接影响跨异构网络系统传输报文的可调度性。针对CAN-TSN网关实时性分析,现有研究存在网关处理延时组成要素不全、缺乏对TSN网络的调度规划结果的联合分析等亟待解决的问题,导致利用现有研究获取的可调度集往往无法满足端到端的截止时间约束。针对上述问题,提出一种基于联合规划的CAN-TSN网关实时性分析方法。该方法基于现有CAN-TSN网关架构设计构建通用框架,分析网关处理延时组成,获取处理延时的参数化模型;联合TSN网络的规划调度结果,推导满足报文端到端可调度性的网关延时上界;搭建CAN-TSN网关原型系统,使用真实车载CAN消息集进行可调度率分析。实验结果表明,基于联合规划的CAN-TSN网关实时性分析方法,能够收紧真实环境中CAN消息集的可调度范围,使得可调度率收紧约6.7%,同时能够对网关实时性架构优化起指导作用。
