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客车是公共交通的主要运载工具,为提升其品质,逐渐使用了愈来愈多的电子控制单元(ECU)和电器装置;传统点到点连接的控制模式导致线束增多、功能不易扩展、检修困难等,阻碍了汽车电子技术的深入应用和ECU效能的发挥,反而降低了整体的安全性和经济性。
客车信息集成控制系统基于车载总线,实现各ECU和电器装置的信息共享与关联实时控制,可提高其服务质量和整体性能。本文系统深入地研究客车信息集成控制系统的关键基础技术,并以城市客车为对象,进行应用实践。论文的主要研究工作如下:
(1)针对不同的客车电子/电气(E/E)装置的应用领域,提出客车信息集成控制系统节点配置方法,设计其系统结构;根据信息流的传输方向和系统结构,设计客车信息集成控制系统的控制模型和控制方法;以典型客车电器装置传统控制方法为基础,提出客车信息集成控制规则的设计方法。
(2)在客车信息集成控制系统信号和报文的分析与表征基础上,针对信号和报文的时间特征计算问题,推导出报文周期和截止期的计算方法;从系统设计过程的需求出发,建立报文时间特征对信号时间特征的约束条件。
(3)基于实时系统调度算法,提出客车信息集成控制系统的固定优先级调度算法,建立客车信息集成控制系统的报文最糟糕情形响应时间数学模型,研究系统可调度性;基于OPNET实时性仿真平台,建立客车信息集成控制系统的实时性仿真模型。
(4)研究客车信息集成控制系统的信号组帧问题,并分析系统的信号组帧特性;在装箱问题启发式算法的基础上,提出面向帧数最优和面向带宽消耗最优的客车信息集成控制系统信号组帧计算方法,探讨信号组帧的启发式算法性能。
(5)基于SAE J1939应用层协议,提出客车信息集成控制系统应用层协议的设计方法,建立客车信息集成控制系统的应用层协议数据库;分析客车信息集成控制系统测试过程及内容,基于国家有关标准和半实物仿真技术分别提出系统环境性能和网络性能测试方法。
最后,以某型天然气城市客车为对象,开发BH型客车信息集成控制系统,验证客车信息集成控制系统基础技术的正确性和工程应用效果,该系统已应用于具体客车,应用效果良好。