本文關鍵詞：面向時間觸發(fā)網(wǎng)絡的車載控制系統(tǒng)調度優(yōu)化方法與輕量級消息認證協(xié)議研究　出處：《吉林大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化進程的快速發(fā)展在促進安全、節(jié)能、舒適和高效行駛的同時,也為車載控制系統(tǒng)的設計帶來新的挑戰(zhàn)。一方面系統(tǒng)智能化程度的提高使其內部應用的數(shù)量和復雜度,單個節(jié)點上被分配的任務數(shù)量以及通信網(wǎng)絡上的信號數(shù)量都隨之急劇增加。為了同時滿足系統(tǒng)內多個并發(fā)實時控制應用的時間約束和網(wǎng)絡通信協(xié)議的約束,一個優(yōu)化的系統(tǒng)級調度成為了系統(tǒng)功能正常運行的必要保證。另一方面,系統(tǒng)網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展使其被攻擊的可能性隨之增大,信息安全已經成為系統(tǒng)設計面臨的一個緊迫問題。為此,本文針對面向時間觸發(fā)網(wǎng)絡的車載控制系統(tǒng)從調度優(yōu)化和輕量級消息認證兩個方面開展了研究工作。首先,本文分別研究了基于Flex Ray總線和TTEthernet兩種主要時間觸發(fā)網(wǎng)絡的車載控制系統(tǒng)的調度優(yōu)化問題,包括信號到消息幀的封裝以及信號和任務的協(xié)同調度。為了解決上述問題,本文提出了對應的基于整數(shù)線性規(guī)劃(Mixed-Integer Linear Programming,MILP)的調度優(yōu)化方法。提出的方法以應用的時間性能和網(wǎng)絡的可擴展性為優(yōu)化目標。本文通過一個現(xiàn)實汽車線控子系統(tǒng)及多個合成測試案例的實驗結果,證明了該方法在各種不同情況下的有效性和高效性。隨后,本文為面向時間觸發(fā)網(wǎng)絡的車載控制系統(tǒng)提出了一個輕量級消息認證協(xié)議,并同時提出了該協(xié)議在系統(tǒng)上的優(yōu)化執(zhí)行方法。提出的協(xié)議建立在多層分級單向密鑰鏈延遲揭露的理念基礎上,能夠在安全性、實時性和資源約束之間提供一個恰當?shù)臋嗪�。大量的性能評估結果證明了該協(xié)議的可行性、輕量性和可擴展性。最后,本文分別研究了基于Flex Ray和基于TTEthernet的車載系統(tǒng)控制應用和消息認證應用的協(xié)同調度優(yōu)化問題,以提高支持消息認證機制的車載系統(tǒng)的服務質量。本文提出了相應的基于MILP的方法來解決該協(xié)同調度優(yōu)化問題。提出的方法仍然以應用的時間性能和網(wǎng)絡的可擴展性為優(yōu)化目標。實驗結果證明了該方法的有效性和高效性,同時再次證明了提出的認證協(xié)議的可行性和輕量性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U463.6;TP273

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本文編號：1310154