汽車信息物理系統(tǒng)（Automotive Cyber Physical Systems,ACPS）是CPS（Cyber Physical Systems）在汽車領(lǐng)域的典型應(yīng)用,其本質(zhì)是一個(gè)能與物理環(huán)境實(shí)時(shí)交互,計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)深度融合的異構(gòu)分布嵌入式系統(tǒng)。新能源汽車如純電動(dòng)汽車是未來(lái)汽車工業(yè)發(fā)展的方向,能量資源將成為ACPS設(shè)計(jì)階段尤為重要的一項(xiàng)因素,如何實(shí)現(xiàn)低能耗并且保證ACPS中功能應(yīng)用的實(shí)時(shí)性與可靠性是研究的新熱點(diǎn)。本文從能量感知的角度出發(fā),在系統(tǒng)能量資源有限的情況下,針對(duì)ACPS中以DAG為模型的分布式功能應(yīng)用的實(shí)時(shí)性與可靠性展開研究,采用了動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)技術(shù)（DVFS）實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。主要的工作及貢獻(xiàn)如下:（1）本文首先針對(duì)ACPS中能量約束下的調(diào)度長(zhǎng)度優(yōu)化展開研究,所研究問(wèn)題可分解為能量分配以及調(diào)度長(zhǎng)度優(yōu)化兩個(gè)子問(wèn)題,提出了能量約束下的高效調(diào)度算法（ESECC）。算法采用預(yù)分配的方式實(shí)現(xiàn)功能應(yīng)用的能量約束與任務(wù)能量約束之間的轉(zhuǎn)換,引入可用能量概念進(jìn)行未調(diào)度任務(wù)的能量預(yù)分配,改進(jìn)了現(xiàn)有算法不合理的能量分配所導(dǎo)致的悲觀結(jié)果。（2）本文接著針對(duì)ACPS中能量約束下的可靠性優(yōu)化展開研究,所... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

汽車電子系統(tǒng)

能量感知的 ACPS 調(diào)度研究現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)是一個(gè)集合了計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)以及物理環(huán)境的復(fù)雜分布式。其內(nèi)部的各個(gè)處理單元通過(guò)總線以及網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，并且利用多種傳感與外界的物理環(huán)境如汽車、路邊基礎(chǔ)設(shè)施單元等進(jìn)行交互，共同協(xié)作完成功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)汽車的安全、舒適駕駛[ 5 ]。所以現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)可以看個(gè)典型的信息-物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CPS)[ 6 ]，也稱為息-物理融合系統(tǒng)(Automotive Cyber-Physical System，ACPS)[ 7 ]。如圖示，ACPS 中的 Cyber 部分包括了汽車電子系統(tǒng)中的計(jì)算和通信系統(tǒng)，通個(gè) ECU 通過(guò) CAN、FlexRay 總線乃至最新引入的以太網(wǎng)進(jìn)行通信，從而分布式任務(wù)的調(diào)度，管理硬件資源和實(shí)現(xiàn)與物理世界交互；而 Physical 強(qiáng)調(diào)對(duì)物理世界的反饋控制，主要接口為傳感器和執(zhí)行器，傳感器從物理道路、天氣、溫度等采取數(shù)據(jù)，通過(guò) Cyber 部分的高性能計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)、計(jì)算和加工，然后以控制命令的方式傳輸給執(zhí)行器，通過(guò)執(zhí)行器與物理行反饋控制。

也逐漸浮現(xiàn)一些油電混合動(dòng)力汽車以及純電動(dòng)汽車，如 Tesla Mo的比亞迪電動(dòng)車[ 1 5 ]，圖 1.3 顯示了近幾年我國(guó)新能源汽車的銷圖中可以看出新能源汽車的銷售量呈現(xiàn)較高的增強(qiáng)趨勢(shì)，而其中占了主體部分，純電動(dòng)汽車的占比率也逐年增長(zhǎng)。傳統(tǒng)汽車中汽車本能占到汽車總成本的 25%，而在新能源汽車中這一比例將達(dá)到因此在設(shè)計(jì)初期需要嚴(yán)格控制相關(guān)的資源成本。電能也是資源的式計(jì)算領(lǐng)域，綠色計(jì)算是人們倡導(dǎo)的新型計(jì)算模式，一些大型的數(shù)會(huì)消耗巨大的電能，為了節(jié)約成本，公司往往在數(shù)據(jù)中心附近修建來(lái)保障供電，同時(shí)能耗管理技術(shù)被廣泛研究與應(yīng)用[ 1 8 ]。ACPS 對(duì)然遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)中心那么高，但由于它是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，其所需源于電池，因此低能耗的研究同樣非常重要。如今計(jì)算性能的發(fā)展技術(shù)，即使近年來(lái)有許多新型材料電池被研發(fā)出來(lái)，但要真正量產(chǎn)要走很長(zhǎng)的一段路。ACPS 是一個(gè)對(duì)能量感知的系統(tǒng)[ 1 2 ]，因此 A了要考慮傳統(tǒng)的計(jì)算資源和硬件成本外，必須考慮能量資源的限制計(jì)廠商在初期需要對(duì) ACPS 中有限的能量進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)分配與使

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]信息物理融合系統(tǒng)資源調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王小樂(lè).國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]面向汽車的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化嵌入式系統(tǒng)多DAG調(diào)度研究[D]. 謝國(guó)琪.湖南大學(xué) 2014
[3]新一代汽車電子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 謝勇.湖南大學(xué) 2013

碩士論文
[1]異構(gòu)環(huán)境下基于DVFS的工作流任務(wù)節(jié)能調(diào)度算法研究[D]. 程珍珍.湖南大學(xué) 2014



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