基于可靠性建模技术的车载通信过程模型

基于可靠性建模技术的车载通信过程模型

以车辆子系统为例，利用Petri网建立基于以太网的车载通信过程模型。Petri网由以下基本元素组成。①地点，表示车辆可能的状态，且包含标记。②转换，模拟可能的状态变化。在特定前提条件下激活，可以进行一次转换，转换后将删除原地点标记的状态特征并创建新状态的特征标记。如果转换是定时转换，则在启动和激活之间存在时间延迟。在随机Petri网中，时间延迟可以随机分布。③弧直接连接转换和地点，映射相互之间的逻辑关系。④标记，是Petri网中唯一的动态元素。标记表示建模系统的当前状态，会随着转换的触发而改变。简单Petri网模型包括两个标记，分别表示状态“可操作”和“失败”。两个标记定时转换表示组件的随机寿命及其维护时间。

首先基于通信网络的实时特性获得Petri网模型的可靠性参数，然后通过比特错误率分析数据的传输持续时间，最后根据输出结果分析网络重传率和传输故障率之间的差异。对于所建立的车载通信过程模型而言，如果在传输过程中只有单个帧传输失败，则网络重传率和传输故障率不一定相关，因为存在重传机制，且能够及时处理数据。传输故障率可能是由于单个或多个故障的产生而使数据传输超过临界时间限制所造成的。分析表明，在所建立的系统网络模型中，传输数据速率增大会增加网络的传输故障率。Petri网非常适合建立车载通信过程模型，能够计算不同数据速率下的传输故障率。由于对模型进行多次重复模拟的耗时较长，因此未来将采用蒙特卡罗加速方法提高模拟的效率。

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

编译：朱会