车载控制器局域网络安全协议

针对汽车智能化、网联化快速发展,攻击者通过逐渐开放的接口向汽车发动攻击,严重威胁驾驶者的人身和财产安全,进而引发的车载信息安全问题,提出了一种车载控制器局域网络安全协议(SPOCAN)。SPOCAN包含2个模块,启动阶段的安全模块采用公钥体系认证机制,在车辆点火启动的过程中进行初始化认证,保证了待通信节点身份的真实性;通信阶段的安全模块采用对称加密算法及信息摘要算法,在车辆正常运行时保障了节点间通信的安全,保证了数据机密性、消息正确性和数据完整性,并通过递增的序列号实现了防重放保护。通过搭建控制器局域网络车载控制系统的硬件平台对所提出的安全协议进行评估,实验结果表明,该协议能够从汽车点火启动阶段到运行通信阶段有效地为车载控制器局域网络提供安全保障,提高了网络的信息安全级别。

车载控制器局域网络总线的动态口令身份认证方法

针对车载控制器局域网络(CAN)总线存在缺陷、严重威胁车载信息安全的问题,提出了一种基于挑战/应答模式的车载CAN总线动态口令身份认证方法。该方法考虑到CAN总线是使用极为广泛的标准车载总线及广播形式发送消息的特点,通过利用身份认证技术来确认消息的身份,保证了总线上消息传输的可信任性;根据对身份认证实现模式的研究,采用基于挑战/应答模式的动态认证方法,由于每次认证的挑战值都是随机的,因此每次生成的口令都是不同的;在每次通信时,所使用的认证码都是根据口令生成的,并通过哈希函数生成下次使用的口令。实验结果表明,与传统的CAN总线的方法相比,使用该方法后可以在保证CAN总线真实性的同时,保证传输消息的完整性,从而大幅度提高了车载信息安全级别。

基于车车通信的列车控制系统线路资源管理策略研究

作为下一代城市轨道交通信号系统,基于车车通信的列车运行控制系统已在深圳、青岛等城市得到了初步应用。为进一步挖掘该系统的通行潜力,提高城轨线路的运营效率,需深入研究线路资源有效管理的方法、流程和策略。在分析线路资源类型的基础上,提出线路资源管理目标及原则;结合系统整体架构,分析线路资源管理流程;基于相对制动距离的追踪间隔计算模型,研究区间追踪场景、车站追踪场景的线路资源管理策略;在分析道岔资源细化管理方法的基础上,提出汇合、分岔、折返3种场景下道岔资源管理策略。该研究成果对于列车自主运行系统中线路资源管理系统的设计、开发和优化具有一定参考价值。

车载通信控制器电磁干扰特性分析与优化

车载通信控制器是实现人车互联的核心器件,对整车电磁环境影响较大。基于车载通信控制器的功能和组成特点,研究了其电磁干扰的测试方案,并根据其干扰特性,提出了抑制干扰的措施,满足了整车使用要求。

车载控制局域网的安全服务协议研究

随着智能汽车、车联网的快速发展,攻击者可以通过对外开放的接口实施攻击,引发车载信息安全问题,严重威胁车辆乘坐人的生命及财产安全的问题。为此提出了一种车载控制局域网安全服务协议,包括启动阶段和通信阶段两个模块协议。启动阶段的初始化身份认证过程采用公钥加密体系及数字签名技术,在车辆点火启动时完成各节点的初始化认证,保证各通信节点身份的可靠性;通信阶段采用动态口令及消息摘要技术,保证了消息的机密性和完整性,并利用单次有效的动态口令实现对重放攻击的抵抗。通过搭建车载控制局域网总线仿真平台,模拟多种不同的攻击场景。实验结果表明,该协议能够为车辆提供可靠的初始化身份认证及通信安全,提高了系统安全服务水平。总线负载开销及消息时延也在合理水平。

域控制器架构车载通信安全测评技术及对策探究

随着汽车逐渐呈现“新四化”的发展趋势,其电子电气架构趋于模块化、集中化,出现了以域控制器架构为代表的集中式电子电气架构。文章首先从产生背景、典型架构设计和实际应用情况对域控制器架构进行了概述,其次分析了在域控制器架构下车载通信的安全威胁。基于存在的安全威胁,结合实际测试用例介绍了域控制器架构下车载通信安全的测评技术。最后从硬件安全模块、通信加密和认证、域间隔离三个角度提出了加强域控制器架构通信安全的合理建议。

控制器局域网故障分析（1）

1983年博世公司率先采用了汽车控制器局域网络技术，并立即得到了奔驰公司的响应，很快这一技术便在各品牌汽车中普及开来。控制器局域网络是以功能相关的控制单元构成局域控制网络．在这个网络中，各控制单元通过串行数据总线，采用同一通信协议来传递数据。通信协议由国际标准ISO11898进行了标准化。

车载卫星相控阵天线波束控制器的设计与实现

本文对车载卫星相控阵天线的波束指向角进行了推导，给出了最后结果和说明。另外还介绍一种由８０９８单片机组成的车载卫星相控阵天线波束控制器的设计原理、硬件制作和接口。

AUV运动控制器CAN通信模块在RT-Thread上的设计与实现

随着自主式水下潜航器(AUV)的功能越来越复杂、智能化程度越来越高,对控制系统软件的可靠性、稳定性、实时性和可维护性要求也越来越高。针对上述问题,设计了基于实时多线程(RT-Thread)操作系统的AUV运动控制器的控制器局域网络(CAN)通信模块。控制器将STM32F407作为硬件平台,实现AUV的航向、深度和航速控制。控制器内部集成有TJA1050收发器和CAN控制器。AUV运动模拟器通过USB CANⅡ分析仪与AUV运动控制器连接,进行通信测试。使用Env工具和STM32CubeMX软件对RT-Thread操作系统裁剪和配置,实现了RT-Thread操作系统的CAN驱动移植和CAN通信软件开发。AUV运动控制器与运动模拟器的对接测试表明,该通信模块有效地提高了控制器的可靠性,满足了设计要求,为实现AUV的长期、有效航行控制奠定了基础。

CBTC测试平台车载控制器控车功能测试的设计

针对基于通信的列车控制(CBTC)测试平台被测设备群中的车载控制器(VOBC),设计了仿真车辆与其在几种常见列车运行场景下的交互流程,以测试其控车功能。利用计算机仿真技术,通过Microsoft Visual Studio开发工具及C#语言进行编程以实现仿真车辆子系统、车载接口适配器等与VOBC物理设备的通信,完成了VOBC设备功能测试框架的构建。在紧急制动、限制向前人工驾驶模式(RMF)选择及列车自动驾驶(ATO)3种运行场景下,分别设计了仿真车辆与VOBC设备的交互流程,通过实际项目测验,该设计能完成对VOBC控车功能的测试。这为VOBC设备功能的测试提供了可行的技术方案,也为CBTC测试平台被测设备群中其它设备的测试提供了参考。

车载控制器诊断数据实时记录共享系统研究

城市轨道交通现有CBTC(基于通信的列车控制)系统中VOBC(车载控制器)缺乏诊断数据记录功能,列车在运营过程中若发生瞬态故障,往往难以准确查明原因,由此产生安全隐患。对VOBC诊断数据实时采集、记录和共享的需求进行分析,提出VOBC诊断数据实时记录共享系统的功能与逻辑框架,讨论具有故障-安全特性的接口设计方法,并进行了硬件设计及程序编写。经实验室初步测试,该设备实现了预期的诊断数据采集、处理和无线共享等功能。

车载控制器集成测试新模式的探索

城市轨道交通车载控制器与信号系统其他子系统具有多种类型接口,进行系统集成测试时存在测试环境搭建复杂、故障注入难以实现等问题,鉴于此,提出一种车载控制器集成测试的新模式,即主要采用仿真模拟的技术手段来构建集成测试平台,实现其他子系统的虚拟化和模块化控制,有利于实现故障精准注入,并引入部分实体设备以还原真实工作环境。对车载控制器仿真测试平台环境部署和实现方式进行简单的阐述,并将该方法在单轨车载控制器的集成测试中进行了实践和应用,辅助车载控制器通过了SIL4安全认证,大幅度降低测试人员及设备场地费用,同时也提高测试效率,具有良好的用户体验与经济效益。

基于国产SOC的车载灭火控制器设计与实现

为满足自主可控器件国产化替代的需求,利用FPGA设计一种基于国产SOC(FPGA+MCU)M7A12N5L144为控制核心的车载灭火控制器。给出车载灭火控制器的总体设计思路,详细阐述其硬件电路,通过M7A12N5L144内部集成的AD口和I/O口采集各种火焰传感器的信号和灭火瓶的状态信号。结果表明:当条件满足火警工况时,控制器驱动灭火瓶喷出灭火剂,熄灭乘员舱、动力舱的火灾,同时将火情通过CAN通信总线传递给外部系统。该控制器开发简单,性能可靠,可用于整车的动力系统、乘员舱的灭火和安全保护。

浅析日产车载局域网(CAN)故障诊断

车载网络是现代信息技术与电子技术高度发展的产物,也是故障诊断与维修过程中的难点之一,很多维修人员在碰到此类故障时往往束手无策。本文总结规律性的知识,希望对读者的维修工作有所帮助。

露天矿无人驾驶车规级智能车载控制器

无人驾驶技术在露天矿区的落地应用,需要应对复杂的地理环境与气候条件,其中不乏恶劣环境对安全生产作业的挑战。因此,北京踏歌智行科技有限公司(以下简称北京踏歌智行)自主设计开发了针对非公路矿用自卸车的3款多功能车载控制器,分别为M-Box(无人矿用卡车域控制器)、T-Box(无人矿用卡车通信网关)、V-Box(无人矿用卡车线控控制器),是目前业内唯一专为矿区研发的车规级车载智能硬件。

车载CAN和FTTCAN网络设计与调度策略

针对CAN总线不能有效处理时间触发的周期信息和事件触发信息共网实时性通信问题,考虑网络设计、调度的灵活性,将FTTCAN(flexible time triggered CAN)引入汽车动力控制系统,与车身控制系统低速CAN互联组建车载网络,给出了FTTCAN同步相调度中周期信息调度表SchT的制定方法,通过分析车载网络系统实时性与确定性,验证了该方案的可行性和优越性。

基于CAN总线技术的车载网络系统设计

CAN总线技术越来越多地被应用于车载网络系统,以实现信息与资源共享、简化布线、协调控制及提高汽车综合性能等。以TMS320LF2407A作为控制系统芯片,实现SCI与PC机的通信;使用VC++中MFC编写多线程串口通信界面程序,作为车载网络系统的测试、诊断软件;通过CAN总线实现对车身信息的实时检测及对控制部件的实时控制。

列车车载GPS智能里程表的网络化设计

本文提出了采用基于GPS的行驶里程数据采集和通过网络通信控制器WebChip进行网络化数据管理的智能里程表设计,并给出了具体设计方案。

基于CANopen通信协议的外骨骼控制系统设计研究

针对当前外骨骼机器人控制系统结构复杂、稳定性低、价格高昂等问题,搭建基于CANopen通信协议的外骨骼机器人控制系统试验平台。围绕外骨骼机器人控制系统硬件和软件两方面进行设计。依托外骨骼机器人控制系统试验平台,采用PCAN-View软件与外骨骼机器人控制系统建立通信,并以力矩过程数据对象(PDO)配置为例,实现实时扭矩传感数据的稳定采集。试验数据验证了基于CANopen通信协议的外骨骼机器人控制系统的正确性及可行性,表明基于CANopen通信协议的外骨骼机器人控制系统将成为外骨骼机器人发展方向。

基于地面无联锁及区域控制器的新一代CBTC系统方案

目前信号系统主要由联锁和区域控制器采用集中管理的方式分配道岔、路径、闭塞资源,实现列车运行控制。研究提出由列车自主管理线路资源的列车运行控制方案,无需地面联锁和区域控制器,将联锁对道岔、路径的集中控制转为列车分散控制,将区域控制器集中计算移动授权的方式变为列车分散自主计算的方式,实现了完全以车载计算为核心的CBTC(基于通信的列车自动控制)系统。针对现有系统取消地面设备和取消进路的安全行车等难点问题进行了分析,并给出了初步的解决方案。提出的新系统方案结构简单,设备少,其建设、维护具有明显优势,是未来信号系统发展的方向。