一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法技术

本发明专利技术涉及一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，属于汽车控制网络的通信技术领域，具体包括以下步骤：S1：根据网络拓扑结构和节点传输特征、网络传输报文、信号量，分析网络特征，构建双层CAN网络报文传输模型，通过此模型，计算P

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法
本专利技术属于汽车控制网络的通信
，涉及一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法。
技术介绍
人们对汽车功能要求不断提高，各大汽车生产商不断开发具有新型功能的汽车，不断增添电子控制单元(ElectronicControlUnit，ECU)。为了使不同ECU可以在相同的环境下协调工作，提升汽车的电气性能、控制性能、安全性能和舒适性能，网络对ECU通信性能要求也越来越高，CAN(ControllerAreaNetwork)网络的通信矩阵也越来越复杂。零部件供应商和整车厂在增添新功能时，为节约成本往往采用逆向开发设计，在网络中增添新报文信号后，再去验证网络的通信性能。随着智能汽车的发展，对ECU的实时性要求越来越高，该方法没有从系统的角度考虑ECU通信之间的相互影响，导致网络通信矩阵的潜在设计缺陷在设计仿真阶段中难以发现。这种潜在的设计缺陷可能会导致网络的实时性降低，无法满足汽车网络的控制要求，使某个功能无法实现，从而影响网络的稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，构建双层CAN网络的报文传输模型，计算报文各传输逻辑所占权重比，估算传输模型中报文的传输时间，提高网络的利用率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，构建双层CAN网络的传输模型，计算报文各传输逻辑的权重比，通过二进制序列模型得到单个报文传输时间均值，最后估算出传输模型中报文传输时间；具体包括以下步骤：S1：根据网络拓扑结构和节点传输特征、网络传输报文、信号量，分析网络特征，构建双层CAN网络报文传输模型，通过此模型，计算Pi种报文传输逻辑权重比；S2：构建二进制序列模型，计算报文的填充位数分布均值，得到单个报文传输时间，根据单个报文传输时间和报文各传输逻辑的权重比，估算网络报文传输时间。进一步，步骤S1中，所述双层CAN网络报文传输模型包括：按网络拓扑结构，划分为Pi种网络层传输逻辑，i取1～5，P1指网段内部传输、P2指单层网络对单层网络传输、P3指单层网络对双层网络传输、P4指双层网络对单层网络传输、P5指双层网络对双层网络传输；按节点传输特征，划分为Cj类传输类型，其中j取1～4，C1指单节点对单节点传输、C2指单节点对多节点传输、C3指多节点对单节点传输、C4指多节点对多节点传输。进一步，所述Pi种报文传输逻辑权重比的取值采用分层分析法，所述分层分析法为：按照Cj类报文重要等级，构建判断矩阵A，计算Cj类报文在网络中的权重比；按照Pi种报文对Cj类报文的重要等级，构建判断矩阵Bj，对C1，C2，C3，C4，依次构建判断矩阵B1，B2，B3，B4，计算Pi种报文相对于Cj类的权重比；由判断矩阵的特征向量近似解求得Pi种传输逻辑的权重比。进一步，步骤S2中，发送节点在发送的比特流中检测到5个相同极性的位流时，插入一个极性相反的位作为填充，即为位填充；所述填充位数分布均值是指数据域字节长度Lg取值不同时，报文填充个数的分布均值在CAN网络标准帧中，参与填充的位包括帧起始、仲裁域、控制域、数据域及CRC域，长度为34+8Lg位；报文位数d＝34+8Lg+10，加入填充位数之后，报文的总位数进一步，步骤S2中，报文传输时间的均值指报文的总位数d'传输时间均值，其中，τbit表示网络的波特率。进一步，步骤S2中所述网络能够提前设置报文传输逻辑的权重比，报文传输时间均值能按照报文的总位数计算得到。进一步，步骤S2中，所述估算报文传输时间具体计算包括以下步骤；S21：构建二进制序列模型为F(Sf,d)，由M个d位的二进制序列Sf(f∈[1,M])组成，M为大于4000的随机个数；其中二进制序列由一系列数据报文组成，包含报文的帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC域、应答场、帧结束；S22：确定二进制序列模型数据报文的值，其中，帧起始位(StartOfFrame，SOF)、远程传输请求位(RemoteTransmissionRequest，RTR)、标识符扩展位(IdentifierExtensionflag，IDE)和保留位r0均为显性位，取值0；S23：生成二进制序列；S24：统计填充位数N的概率λN，λN服从正态分布；参与填充的共有34+8Lg位，填充位数数据域的字节长度Lg中g取0～8，表示报文的数据域长度为0～8字节；分别统计数据域字节长度Lg在0～8个字节时，报文填充位数的概率λN；S25：计算填充位数分布均值根据填充位数概率分布，求得填充位数均值每个二进制序列数据报文位数d＝34+8Lg+10，加入填充位数均值后，报文的总位数是则报文传输时间均值τbit表示网络的波特率；S26：计算Pi种报文传输逻辑的权重比；采用分层分析法，选取Pi种传输逻辑最优的权重比；S27：估算网络控制过程报文的传输时间。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过优化报文各传输逻辑权重比，计算报文传输时间均值，实现了对报文传输时间的预估，提高网络利用率。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术所述网段内部报文传输逻辑示意图；图2为本专利技术所述单层网络对单层网络的报文传输逻辑示意图；图3为本专利技术所述单层网络对多层网络的报文传输逻辑示意图；图4为本专利技术所述多层网络对单层网络的报文传输逻辑示意图；图5为本专利技术所述多层网络对多层网络的报文传输逻辑示意图；图6为本专利技术所述计算Pi种报文传输逻辑权重比的业务流程图；图7为本专利技术所述预估CAN标准帧报文的传输时间的业务流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，其特征在于：构建双层CAN网络的传输模型，计算报文各传输逻辑的权重比，通过二进制序列模型得到单个报文传输时间均值，最后估算出传输模型中报文传输时间；具体包括以下步骤：/nS1：根据网络拓扑结构和节点传输特征、网络传输报文、信号量，分析网络特征，构建双层CAN网络报文传输模型，通过此模型，计算P

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，其特征在于：构建双层CAN网络的传输模型，计算报文各传输逻辑的权重比，通过二进制序列模型得到单个报文传输时间均值，最后估算出传输模型中报文传输时间；具体包括以下步骤：
S1：根据网络拓扑结构和节点传输特征、网络传输报文、信号量，分析网络特征，构建双层CAN网络报文传输模型，通过此模型，计算Pi种报文传输逻辑权重比；
S2：构建二进制序列模型，计算报文的填充位数分布均值，得到单个报文传输时间，根据单个报文传输时间和报文各传输逻辑的权重比，估算网络报文传输时间。


2.根据权利要求1所述的用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，其特征在于：步骤S1中，所述双层CAN网络报文传输模型包括：按网络拓扑结构，划分为Pi种网络层传输逻辑，i取1～5，P1指网段内部传输、P2指单层网络对单层网络传输、P3指单层网络对双层网络传输、P4指双层网络对单层网络传输、P5指双层网络对双层网络传输；按节点传输特征，划分为Cj类传输类型，其中j取1～4，C1指单节点对单节点传输、C2指单节点对多节点传输、C3指多节点对单节点传输、C4指多节点对多节点传输。


3.根据权利要求2所述的用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，其特征在于：所述Pi种报文传输逻辑权重比的取值采用分层分析法，所述分层分析法为：按照Cj类报文重要等级，构建判断矩阵A，计算Cj类报文在网络中的权重比；按照Pi种报文对Cj类报文的重要等级，构建判断矩阵Bj，对C1，C2，C3，C4，依次构建判断矩阵B1，B2，B3，B4，计算Pi种报文相对于Cj类的权重比；由判断矩阵的特征向量近似解求得Pi种传输逻辑的权重比。


4.根据权利要求1所述的用于汽车CAN网络的报文传输时间预估方法，其特征在于：步骤S2中，发送节点在发送的比特流中检测到5个相同极性的位流时，插入一个极性相反的位作为填充，即为位填充；
所述填充位数分布均值是指数据域字节长度Lg取值不同时，报文填充个数的分布均值在CAN网络标准帧中，参与填充的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程安宇，沈小娜，刘唐铭，吴柳辰，杨帜，柯俊安，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50