基于混合遗传算法的flexray总线静态段实时调度-研究

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1、J-东北大学硕士学位论文摘要基于混合遗传算法的FlexRay总线静态段实时调度研究摘要随着“线控"(X-by-wire)系统的发展，要求车载网络具有传输速度高、可靠性好和支持分布式控制的性能。目前车载网络大多使用的是基于事件触发的CAN总线，但由于CAN总线的最高速率不超过IMb／s，带宽利用率较低，很难在有大数据量交换要求的应用中取得优势，它无法提供下一代线控系统应用所需的容错功能或带宽。因此，由BMW、Daimler-Chrysler、Freescale、Bosch和Philips等公司组成的FlexRay联盟建立了FlexRay系统标准。新一代汽车总线FlexRay具有数据传输速率高、可

2、靠性高和实时性好等优点，从而比以往的汽车协议具有更大的优势，主要应用在汽车安全系统，例如刹车或转向系统。FlexRay协议由静态段和动态段组成，FlexRay协议的静态段基于时分多址访问(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)技术，传输的是周期性消息，而动态段采用的是柔性时分多址访问(FlexibleTDMA，FTDMA)技术，传输非周期性消息。FlexRay静态段的任务调度以及创建静态调度表是设计高效FlexRay系统的关键，本文主要针对FlexRay静态段的实时调度进行研究。本文在分析FlexRay协议及其实现方式的基础上，设计了FlexRay静态段实时调度的应用

3、模型，并定义了性能指标——带宽利用率，对静态段实时调度的约束问题进行了详细分析，重点分析了传输路径的响应时间约束，保证路径传输在截止期限之前传输完毕。FlexRay静态段实时调度采用静态调度策略生成静态调度表，属于NP完全问题，本文首先采用装箱算法生成静态调度表，接着使用遗传算法对其求解，由于遗传算法存在早收敛、局部搜索能力弱等缺点，最后本文将装箱算法与遗传算法相结合形成混合遗传算法，从而能更快的找到最优近似解。本文最后将所提出的调度算法应用到车辆自适应巡航控制系统、汽车电动助力转向、汽车牵引力控制等汽车安全系统中，从而验证了算法的可行性。关键词：FlexRay总线；静态段；混合遗传算法；实时

4、调度一II一Ⅺ～●ResearchonReal-．timeSchedulingforStaticSegmentinFlexRaySystemsBasedonHybridGeneticAlgorithmAbstractWiththedevelopmentofX-by-wnsystem，highspeedtransmission，reliabilityandsupportingdistributedcontrollingal'easkedforin-vehiclenetwork．Mostofthecurrentin．vehiclenetworksarebasedontheCANbuswhichis

5、triggeredbyevents．SincetheCANdoesnotexceed1Mb／smaximumspeedanditsbandwidthutilizationislow,itisdifficultforCANtoobtaintheadvantagesinalargeamountofdataswitchingapplication．ThusCANisunabletomeettherequirementofthefault-toleranceandhighbandwidthinnextgenerationX-by-wiresystemapplications．Therefore，BMW

6、,Daimler-Chrysler,Freescale，BoschandPhilipssetupFlexRayUniontobuildtheFlexRaystandardprotoc01．FlexRay,thenewgenerationvehiclebus，hastheadvantagesofhighspeed，dependabilityandreal-timetransmission．TheFlexRayprotocoloffersvariousbenefitsovertheexistingin-vehiclenetwork．anditCanbesuccessfullyusedforsafe

7、ty-criticalautomotiveapplicationssuch嬲network-basedbrakingorsteeringsystems．FlexRayprotocolisconstitutedbythestaticsegmentandthedynamicsegment，whilethestaticsegmentisbasedonTimeDivisionMultipleAccess(