基于可靠性建模技術(shù)的車載通信過程模型

以車輛子系統(tǒng)為例，利用Petri網(wǎng)建立基于以太網(wǎng)的車載通信過程模型。Petri網(wǎng)由以下基本元素組成。①地點，表示車輛可能的狀態(tài)，且包含標(biāo)記。②轉(zhuǎn)換，模擬可能的狀態(tài)變化。在特定前提條件下激活，可以進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后將刪除原地點標(biāo)記的狀態(tài)特征并創(chuàng)建新狀態(tài)的特征標(biāo)記。如果轉(zhuǎn)換是定時轉(zhuǎn)換，則在啟動和激活之間存在時間延遲。在隨機(jī)Petri網(wǎng)中，時間延遲可以隨機(jī)分布。③弧直接連接轉(zhuǎn)換和地點，映射相互之間的邏輯關(guān)系。④標(biāo)記，是Petri網(wǎng)中唯一的動態(tài)元素。標(biāo)記表示建模系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，會隨著轉(zhuǎn)換的觸發(fā)而改變。簡單Petri網(wǎng)模型包括兩個標(biāo)記，分別表示狀態(tài)“可操作”和“失敗”。兩個標(biāo)記定時轉(zhuǎn)換表示組件的隨機(jī)壽命及其維護(hù)時間。

首先基于通信網(wǎng)絡(luò)的實時特性獲得Petri網(wǎng)模型的可靠性參數(shù)，然后通過比特錯誤率分析數(shù)據(jù)的傳輸持續(xù)時間，最后根據(jù)輸出結(jié)果分析網(wǎng)絡(luò)重傳率和傳輸故障率之間的差異。對于所建立的車載通信過程模型而言，如果在傳輸過程中只有單個幀傳輸失敗，則網(wǎng)絡(luò)重傳率和傳輸故障率不一定相關(guān)，因為存在重傳機(jī)制，且能夠及時處理數(shù)據(jù)。傳輸故障率可能是由于單個或多個故障的產(chǎn)生而使數(shù)據(jù)傳輸超過臨界時間限制所造成的。分析表明，在所建立的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型中，傳輸數(shù)據(jù)速率增大會增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸故障率。Petri網(wǎng)非常適合建立車載通信過程模型，能夠計算不同數(shù)據(jù)速率下的傳輸故障率。由于對模型進(jìn)行多次重復(fù)模擬的耗時較長，因此未來將采用蒙特卡羅加速方法提高模擬的效率。

Nika Nowizki et al.2016 Annual Reliability and Maintainability Symposium (RAMS),2016.

編譯：朱會