基于可靠性建模技術的車載通信過程模型

基于可靠性建模技術的車載通信過程模型

以車輛子系統為例，利用Petri網建立基于以太網的車載通信過程模型。Petri網由以下基本元素組成。①地點，表示車輛可能的狀態，且包含標記。②轉換，模擬可能的狀態變化。在特定前提條件下激活，可以進行一次轉換，轉換后將刪除原地點標記的狀態特征并創建新狀態的特征標記。如果轉換是定時轉換，則在啟動和激活之間存在時間延遲。在隨機Petri網中，時間延遲可以隨機分布。③弧直接連接轉換和地點，映射相互之間的邏輯關系。④標記，是Petri網中唯一的動態元素。標記表示建模系統的當前狀態，會隨著轉換的觸發而改變。簡單Petri網模型包括兩個標記，分別表示狀態“可操作”和“失敗”。兩個標記定時轉換表示組件的隨機壽命及其維護時間。

首先基于通信網絡的實時特性獲得Petri網模型的可靠性參數，然后通過比特錯誤率分析數據的傳輸持續時間，最后根據輸出結果分析網絡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，則網絡重傳率和傳輸故障率不一定相關，因為存在重傳機制，且能夠及時處理數據。傳輸故障率可能是由于單個或多個故障的產生而使數據傳輸超過臨界時間限制所造成的。分析表明，在所建立的系統網絡模型中，傳輸數據速率增大會增加網絡的傳輸故障率。Petri網非常適合建立車載通信過程模型，能夠計算不同數據速率下的傳輸故障率。由于對模型進行多次重復模擬的耗時較長，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