CAN总线在运载火箭控制系统中的应用分析

随着总线技术发展以及“航班化运输”对低成本、高可靠电气系统的需求日益增强,现场总线(Field Bus)逐渐受到航天领域的青睐。CAN总线作为应用最广泛的现场总线之一,已在导弹和火箭中有一定研究与应用,考虑到运载火箭与导弹的不同,针对CAN总线在运载火箭控制系统中的应用进行阐述。分析了研究必要性,并分别给出了适用于中大型、小型运载火箭的典型CAN拓扑,相应介绍了CAN中继技术以及CAN总线重构技术,随后结合某新一代运载火箭总线实际传输数据码流进行了CAN总线效率与负载率计算,并与同等条件下1553B总线进行了比较,其结果可为运载火箭电气系统设计人员提供更直接的参考。

基于CAN和REST物联网技术的智能矿山安全检测系统研发

针对矿井安全生产检测数据传输效率低下和共享性差的特点,综合考虑开发成本与工作环境要求,基于CAN(Controller Area Network)和REST(Representational State Transfer)物联网技术提出了智能矿山安全检测方法,设计了矿山安全检测判别程序,采用最大熵模型算法开发了数据信息预警程序。结合CAN总线技术,将多传感器信息进行有机融合并进行安全数据检测,将井下传感器设备相关信息经过判断分析后传输至总机。将所提安全检测方法进行了系统开发,并在淮北某矿进行了应用。结果表明:基于CAN和REST物联网技术的安全检测方法能够实现多点测量,并可随机增减检测设备,可实现数据实时传输和共享,有助于实现矿山安全实时检测。

基于CAN通信实现MBD代码下载的DSP Bootloader开发

为了实现DSP嵌入式系统在实际应用中便捷下载MBD(model-based design)代码的需求,文章设计了一种基于CAN通信实现MBD代码下载的Bootloader方案。以TMS320F28335为例,通过对MBD代码的结构进行分析,设计了Boot程序与MBD程序的内存划分方案,确保程序下载的有效性和稳定性;开发了相应的Boot程序和上位机程序,详细介绍了Bootloader的实现流程,并对关键步骤函数进行了分析与解释,利用CAN通信实现了程序的下载。实验结果表明,该方法稳定可靠且具有实用性,为DSP嵌入式系统在实际应用中的MBD代码下载提供了一种可行且高效的解决方案。

基于特征信息熵与支持向量机的智能网联汽车CAN总线异常检测技术

本文结合CNA报文的结构特点,探究了基于特征、信息熵的异常检测技术和基于支持向量机的异常检测技术。基于特征、信息熵的异常检测技术,将CAN ID作为特征,统计包含该特征的所有报文并计算信息熵。根据信息熵确立阈值标准,对比CAN总线报文的熵值是否在阈值范围内,从而检测是否存在异常。仿真结果表明,在报文数量较少的情况下,该技术的异常检测率可以达到100%。基于支持向量机的异常检测技术,将异常报文预处理后输入到支持向量机中训练,得到异常检测指标。利用该指标与CAN总线报文进行对比,从而检测是否存在异常。实验结果表明,该技术对多种CNA报文的异常检测率在90%以上。

应用于远程配电组件系统的改进型CAN总线设计与验证

为了将CAN总线应用于国产大飞机的远程配电组件系统,设计了一种改进型的CAN总线应用方案。针对国产大飞机远程配电组件系统的特殊性设计要求,选择合适的网络拓扑结构和通信速率,对CAN的标识符和数据域结构进行合理划分,并定义CAN消息转换为ARINC664报文的格式,然后设计附属RPDU和网关RPDU的通信模块。其中,基于ARINC825协议改进了CAN通信的可用性和完整性,基于TTCAN协议改进了ARINC825的通信调度机制,保证了CAN通信的确定性。实验结果证明所提方案满足设计要求,具有可行性。

CAN总线错误检测系统设计与分析

为尽早发现CAN总线上数据传输时发生的错误、及时修复故障节点,设计了一种以FPGA为核心控制器的CAN总线错误检测系统。系统使用Verilog硬件描述语言编写CAN控制器,实现CAN总线协议的解析功能。分析总线上发生错误的类型,能够对位错误、填充错误、校验错误、格式错误和应答错误进行检测。检测结果以固定格式封装于UDP数据段,通过UDP驱动程序发送至上位机进行显示。模拟CAN通信环境对系统进行测试,结果表明,系统能够正确检测出CAN总线上发生的错误,对保障总线通信的稳定性方面具有一定的应用价值。

基于CAN的现代车辆入侵检测

现代汽车广泛使用CAN总线结构控制车辆内的各种电子部件,但标准的CAN协议存在漏洞,易受到拒绝服务、模糊攻击和重放等攻击,而传统的基于IP协议的入侵检测技术不能直接应用于现代车辆。于是分析CAN结构,找到其缺陷;针对CAN的攻击技术,分析CAN总线特征后,融合基于频率检测、机器学习和统计检测三种异常检测方法对车辆进行入侵检测,通过实验验证,可以总体上提高现代车辆入侵检测系统的性能。

基于MobileViT轻量化网络的车载CAN入侵检测方法

车载控制区域网络(controller area network,CAN)总线因缺少安全措施而易被攻击,因此入侵检测系统(intrusion detection system,IDS)在保护车载CAN总线免受网络攻击中发挥着重要作用.现有基于深度学习的车载CAN总线入侵检测方法存在资源开销大和延迟较高的问题.为减少检测延迟,提高检测率,提出一种利用改进的轻量化MobileViT模型对车载CAN总线进行入侵检测的方法.首先,将攻击流量可视化为彩色图,再使用GELU替换MobileViT的MV2模块中常规ReLU6,从而作为该模块的激活函数,可有效解决神经元死亡问题,提升模型收敛速度.使用指数衰减自动更新学习率,并通过迁移学习加速训练过程实现对彩色图分类,从而达到对入侵行为的检测.基于CAR-HACKING DATASET数据集的实验表明,改进后的MobileViT在消耗较少算力的情况下对入侵行为的检测准确率为100%,模型参数仅为2.12 MB,平均响应时间仅为1.6 ms,节省了训练资源,并保证了检测的准确率.

基于FPGA的CAN总线加密系统设计

CAN总线作为应用最为广泛的车载通信总线,其数据以明文传输的特性,提升了车内通信效率的同时,也增加了信息泄露并被篡改的风险。对此,文中提出了基于国密SM3算法的车载CAN总线数据加密方式,利用FPGA硬件设备实现车载信息的收集、处理、加密、通信和控制,以满足在不降低总线通信效率的前提下,提升车载通信的安全性。根据设计要求,采用软硬件结合的方式对该方案进行了验证,实验结果表明,以SM3算法加密时,在Quartus 13.0平台上最高时钟频率可达94.7 MHz,吞吐量约为757.6 Mbit/s,造成约0.67μs的时延,达到设计目的。

基于CAN协议的服务化安全通信方案

针对CAN(controller area network)协议安全性及防护能力不足的问题,提出基于CAN总线的服务化安全通信方案,采用软件加强的方式满足车内通信的安全要求。通过对功能进行服务化定义、采用随机密钥与Seed-Key认证的方式,使CAN总线具有机密性、真实性和抗重放攻击的能力,同时不会增加网络负载。利用蓝牙模块和车身模块作为试验平台,针对蓝牙解锁功能,对所提出的CAN安全通信方案进行了验证,并采用不同的算法(AES128、、HMAC)满足信息安全防护要求和客户感知要求,同时该协议表现出良好的可靠性。

混合动力汽车CAN总线近似拟合解析方法

为了了解市场上主流混合动力汽车的工作特性,介绍了一种基于近似拟合的CAN总线解析方法。通过这一解析方法,可以近似获得混合动力汽车动力总成的控制信息。以某混合动力汽车作为分析对象,证明了该解析方法的有效性。

AUTOSAR标准的CAN网络休眠异常诊断机制研究

汽车网络管理旨在保证节点间的通信状态同步及网络故障检测,是可靠的车载网络的重要组成部分。针对AUTOSAR网络管理中对于偶发的休眠异常难以定位与复现的问题,提出了一种基于唤醒链的网络休眠异常诊断机制,将管理报文在网络中出现的先后顺序与节点唤醒的先后顺序相对应,通过在网络管理报文中携带位置信息,实时记录网络节点在唤醒链中的位置,在偶发性故障出现时,将相关信息存入非易失性内存,之后通过重建唤醒链,恢复故障发生时网络中各节点的唤醒顺序及相关运行状态信息,帮助更准确高效地定位引发故障的节点,一定程度上解决了休眠异常难以复现和检测的问题。同时利用控制器局域网络CAN总线在实验平台CANoe上验证了该方法的有效性。

基于STM32与LabVIEW的CAN总线创新实训平台设计

基于STM32处理器设计了用于课程实训的虚拟仪器LabVIEW数据采集板硬件电路,同时在嵌入式Keil编译器环境下实现了各个模块的接口功能。上位PC机通过LabVIEW软件使用事先定义的CAN应用层协议对采集板模拟I/O、数字I/O以及RFID、MPU6000传感器的信息进行采集处理。该实训平台目前已经在某公司六关节协作型机器人末端接口系统测试应用,结果表明采集板实训平台稳定性、精度都能满足接口设计要求。

一种基于联合规划的CAN-TSN网关实时性分析方法

控制器局域网络(Controller Area Network)CAN-TSN(Time Sensitive Networking,时间敏感网络)网关是下一代车载网络架构中关键业务数据端到端传输路径上的重要环节,其实时性直接影响跨异构网络系统传输报文的可调度性。针对CAN-TSN网关实时性分析,现有研究存在网关处理延时组成要素不全、缺乏对TSN网络的调度规划结果的联合分析等亟待解决的问题,导致利用现有研究获取的可调度集往往无法满足端到端的截止时间约束。针对上述问题,提出一种基于联合规划的CAN-TSN网关实时性分析方法。该方法基于现有CAN-TSN网关架构设计构建通用框架,分析网关处理延时组成,获取处理延时的参数化模型;联合TSN网络的规划调度结果,推导满足报文端到端可调度性的网关延时上界;搭建CAN-TSN网关原型系统,使用真实车载CAN消息集进行可调度率分析。实验结果表明,基于联合规划的CAN-TSN网关实时性分析方法,能够收紧真实环境中CAN消息集的可调度范围,使得可调度率收紧约6.7%,同时能够对网关实时性架构优化起指导作用。

基于Wnt/β-catenin/TRPC6/CaN通路探讨淫羊藿苷对激素抵抗性肾病综合征大鼠泼尼松抵抗的作用机制

目的观察淫羊藿苷对激素抵抗性肾病综合征(SRNS)大鼠泼尼松抵抗的改善作用,及对Wnt/β-catenin/TRPC6/CaN通路表达的影响。方法将50只SD大鼠分为空白组、模型组、泼尼松组(6.3 mg/kg)、淫羊藿苷组(50 mg/kg)和联合组,每组10只。采用2次尾静脉注射阿霉素建立SRNS大鼠模型,分别予相应方式干预6周。观察大鼠一般状态,检测24 h尿蛋白定量(24 h-UTP)、尿17-羟皮质类固醇(17-OHCS)及血清生化指标,Masson染色观察肾组织病理形态及超微结构,RT-PCR、Westernblot检测肾组织Wnt/β-catenin/TRPC6/CaN通路相关基因及蛋白表达。结果与空白组比较,模型组大鼠体质量、进食量、饮水量均明显减少,24 h-UTP增加、尿17-OHCS含量减少(P<0.01),血肌酐(SCr)、血尿素氮(BUN)、血清总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)含量升高(P<0.01),血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)含量降低(P<0.05,P<0.01);肾小球增大,基底膜增厚,球囊壁增厚伴纤维化,足细胞空泡变性,有大量胶原纤维沉积,胶原容积分数(CVF)增加(P<0.01);Wnt、β-catenin、TRPC6、CaM、CaN、NFAT1 mRNA和蛋白表达均明显升高(P<0.01),F-actin、MYH9mRNA和蛋白表达明显降低(P<0.01)。与模型组比较,联合组大鼠体质量、饮水量明显增加,24 h-UTP降低、尿17-OHCS含量增加(P<0.01),SCr、BUN、TG含量降低(P<0.01);肾组织纤维化程度减轻,CVF减少(P<0.01),足突融合现象明显好转,足细胞结构趋于正常;肾组织Wnt、β-catenin、TRPC6、CaM、CaN、NFAT1 mRNA和蛋白表达明显降低,F-actin、MYH9 mRNA和蛋白表达明显升高(P<0.01,P<0.05)。结论淫羊藿苷可能通过抑制Wnt/β-catenin/TRPC6/CaN通路,上调骨架蛋白F-actin、MYH9基因和蛋白表达,进而保护足细胞结构、减缓足细胞损伤,改善SRNS大鼠泼尼松抵抗。

CAN总线型电磁阀控制器设计与运行特性分析

针对工程机械PLC对电磁阀控制时,控制点数难扩展和由于控制线束过长而导致的电磁阀控制线路安装复杂、控制信号衰减等问题,本研究设计一种基于STM32单片机的CAN总线型电磁阀控制器,介绍了控制器的电气硬件组成并采用LabVIEW软件设计了电磁阀控制器测控系统。该控制器具备数字量输出、电比例输出、电压型模拟量输出、CAN总线配置等功能,其能够实时采集电磁阀电流并采用PID控制算法有效提高了电比例输出的控制精度,经验证控制器电流控制精度误差在±1%以内,满足PLC对电磁阀控制的点数扩展,实现了工程机械PLC对安装距离过长的电磁阀的精确控制。

基于CAN总线的收获机整车网络架构设计

为满足中国一拖研制的15公斤喂入量的大型智能谷物联合收获机的控制与通讯需求,提出并设计了一种联合收获机智能CAN总线方案及其应用系统。该系统以CAN 2.0B协议为基础,设计了基于CAN总线应用层协议的制定原则、方法及其实现。整车验证与田间试验结果表明:该网络架构不仅实现了谷物联合收获机的整车控制和智能化监控,而且在250 kb/s波特率下,所有总线的负载率均小于33%;系统稳定可靠,具有极强的移植性、扩展性,在其他大型农业机械或工程机械的智能监控与控制系统中具有通用性。

液位检测实验装置的CAN总线通信系统设计

为了实现多个液位传感器能够同时给上位机进行数据的传输,并且对于数据进行分析后可对仪器进行标定,该文设计了一个基于CAN总线和虚拟仪器LabVIEW的液位检测的实验装置。选用STM32F107单片机作为微处理器,利用单片机内部的AD转换电路设计模拟信号与数字信号的转换,加入TJA1050作为CAN收发器,设计了CAN总线的通信接口。系统使用USB-CAN分析仪将硬件与PC机相接,使得可以使用LabVIEW设计人机交互界面进行数据的接受与分析,从而准确检测出实时液位高低与电压电流大小。由于传感器会受到环境因素的影响,另外还有人工测量的误差和仪器本身的误差,所以在系统中还使用了Matlab对数据进行拟合,达到了对仪器进行标定的目的。CAN总线与LabVIEW相结合,使得设计的系统可以同时连接多个传感器,并且可以方便的连接不同的传感器进行测量。

基于UVM的CAN收发器故障诊断模块的验证

本文介绍了基于UVM验证方法学对带有保护和诊断功能的车载CAN收发器中故障诊断模块的验证平台设计。该验证平台针对不同的故障事件产生对应的随机激励,来模拟实际应用场景中可能发生的故障事件,并且具有良好的复用性。验证结果覆盖了预期的功能点,功能覆盖率达到100%,代码覆盖率达到98.55%,为带保护和诊断功能的CAN收发器的开发提供参考。

基于CAN总线的掘进机智能监控系统设计

本文对掘进机智能监控及通信技术进行研究,提出了一种基于CAN总线及MCU控制的掘进机智能监控系统设计方案。系统可对掘进机截割部及液压系统等关键部位运行状态进行实时监测,通过CAN总线对通信网络进行架构,实现监测数据高速可靠传输,进一步提高掘进机智能监控水平。