汽车控制系统中数据更新方法应用研究

论文摘要

当前高档汽车广泛使用嵌入式处理器、现场总线和控制软件等电子技术实现和控制汽车部分功能,形成复杂的分布式控制系统,并且安装了越来越多的智能传感器,其所需处理的信息大约以每年7%的速度在增长。汽车控制系统是典型的实时系统,且需要管理大量实时数据,因此需要研究如何在实时系统中维护数据一致性问题。汽车中大量数据和控制程序均具有实时要求,并且数据间具有依赖关系。当控制系统使用实时数据库管理数据时,实时数据库需要提供保持数据和控制程序一致性的功能。本文分析并研究汽车控制系统中数据的特性及数据管理的需求,着重研究在数据间有依赖关系的条件下如何保持数据一致性的方法,提出一种改进的按需更新数据算法。同时本文将数据间的依赖关系扩展到多个电子控制单元中,形成扩展数据依赖图,并在扩展数据依赖图基础上,研究如何在更新数据的同时尽量减少跨节点之间的数据传输方法。本文做的主要贡献有：(1)汽车控制系统使用实时数据库管理数据,并负责维护数据一致性。但是目前实时数据库中通用的更新算法会启动过多数据更新事务,加大数据库开销。本文提出一种改进的按需更新算法应用于动态改变的数据依赖图中。(2)本文将实时数据库中数据依赖关系扩展到多个电子控制单元中,进而提出基于扩展数据依赖图的分布式更新方法。此方法在分析CAN总线特性的基础上,结合评估系统运行负载,提出在汽车控制程序执行前预取实时数据,降低错过截止期的事务数目。此方法适用于分布式实时数据库环境,并且可以降低网络数据传输量。(3)本文分析车身控制子系统的结构、功能,研究汽车控制系统使用实时数据库管理数据需求。本文根据项目需求研究汽车车身控制子系统仿真验证环境,开发仿真数据库模块实现数据管理功能,并且在仿真内存实时数据库中验证本文提出的两种数据更新方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 汽车控制系统的数据管理
• 1.2.2 维护数据一致性
• 1.3 主要研究目标
• 1.4 主要研究内容
• 1.4.1 汽车控制系统中的数据管理分析
• 1.4.2 数据动态更新方法
• 1.4.3 分布式结构中数据更新方法
• 1.5 本文结构
• 1.6 小结
• 第2章 汽车控制系统中的数据管理
• 2.1 汽车控制系统简介
• 2.1.1 汽车控制系统
• 2.1.2 体系结构
• 2.1.3 汽车控制系统的数据传输-CAN总线
• 2.2 汽车控制系统中的数据管理
• 2.2.1 实时数据库管理汽车控制系统中的数据
• 2.2.2 分布式实时数据库数据管理
• 2.3 数据更新方法
• 2.3.1 数据一致性
• 2.3.2 更新方法
• 2.4 小结
• 第3章 基于数据依赖图的动态更新方法
• 3.1 引言
• 3.2 相关概念
• 3.2.1 实时数据库模型
• 3.2.2 数据特点
• 3.2.3 数据和事务模型
• 3.3 基于数据依赖图的动态更新算法
• 3.3.1 数据更新规则
• 3.3.2 基本思想
• 3.3.3 方法描述
• 3.4 小结
• 第4章 基于扩展数据依赖图的更新方法
• 4.1 引言
• 4.2 相关概念
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 事务模型
• 4.3 分布式更新方法
• 4.3.1 基本思想
• 4.3.2 负载计算
• 4.3.3 通信代价分析
• 4.4 小结
• 第5章 实时数据库更新方法验证环境
• 5.1 引言
• 5.2 仿真验证环境模型
• 5.2.1 车身验证环境描述
• 5.2.2 系统结构模型
• 5.2.3 验证环境实时性
• 5.3 实验及分析
• 5.3.1 车身控制系统仿真实验
• 5.3.2 Dyanmic OD更新方法性能分析
• 5.3.3 分布式更新方法性能分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文及参与的科研项目）