文摘
如今,功耗和可靠的重复数据收集是造成故障的主要问题或碰撞控制器区域网络(可以),它有一个很大的影响在智能城市设计自主车辆。每当智能车辆与多个传感器节点设计,物联网(物联网)模块是通过链接可以对消息的可靠传输避免碰撞,但这是失败的沟通由于通信延迟和碰撞的消息从源节点到目标框架。一般来说,新兴的物联网和车辆作用无疑为明天的城市带来了新的路径。本文提出的方法用于获得容错能力通过概率自动重发请求(PARQ)和概率自动重发请求(PARQ-FI) (PARQ)与断层的影响,除了提供最优功率分配可以为提高传感器节点性能的过程,也极大地表演一个角色让未来智能城市。多个消息框架需要重新传送的报文PARQ和故障影响(PARQ-FI)计算每个节点的消息和响应概率。
1。介绍
最近几天,避免智能城市的交通拥堵已经成为一个主要的研究趋势1,2]。物联网的自治性质带来虚拟表示形式和独特的识别设备、应用程序和服务帮助未来智能城市的构建块(3,4]。新兴的智能传感系统和车辆特性使其巨大的使用像巨大的数据收集和处理,网络的节点之间的数据传输,节点的连通性,决策和工作相应的设备(5,6]。由于这个原因,设计一个智能车辆包含一些传感器节点,Arduino单片机也可以使用控制器区域网络(可以)。可以协议提供了一个串行总线通信的可靠和健壮的平台传播和接收一条消息从一个传感器节点到另一个(7,8]。使用CAN总线智能管理还提供了一个主干或汽车系统发动机控制单元(ecu)、刹车和其他组件(9]。这个协议也可以用于提高性能通过分布式控制和监视拥堵的发送优先级消息从各个单位的车辆9,10]。在此系统中,载波监听多路访问/冲突检测(CSMA / CD)协议和优先级消息调度实现整体控制通信,从而减少延误的原因(11]。
可以包含机制设计一个实时系统的容错通信时发生一个错误(12]。这个系统通常在电子环境下工作,而沟通是影响电磁干扰(EMI)或任何内部/外部噪声(13]。这种噪声会导致减少性能的汽车(13,14]。有一个原因导致一个错误或故障由于意外使用自动重发请求(ARQ) [15]。在这里,损坏的消息帧需要转播的,但在这种情况下,廉洁的消息也同样reforwarded,导致低效率的利用系统资源(16]。所以,它还需要更多的时间来发送消息,因此,此消息的响应时间可以增加导致一个错误。系统效率和整体性能减少由于停止前进,等待风暴过去重发策略和错误的分配消息长度的CAN总线17]。本文旨在提高性能,通过添加一个错误位,取决于有缺陷或损坏的消息所带来的影响(18]。同时,可以通过分析沟通过程也提高概率自动重发请求(PARQ)与断层的影响(PARQ-FI)重传之前可以验证消息优先级的信息。
这个智能车辆与Arduino控制器来管理各种消息从一个传感器节点传输到另一个(19]。当这与CAN总线控制器是集成的,那么它的传播的方法是增强。还有其他因素,比如车辆布线模式,不必要的重传,和穷人的能源与不同的传感器节点通信(20.,21]。由于碰撞,数据包消耗多余的能量,需要重新发送错包让一个没有错误的系统。能量收集在当今世界正在实现从环境的能源,如太阳能、热,和振动,增加传感器节点从可再生能源的来源22- - - - - -24]。因此,可以协议使用一些断层控制机制等填料,确认核实,循环冗余校验(CRC),和故障信号,从而节省电力传输的帧(25]。
1.1。问题陈述
最近几天,交通事故发生的主要原因非常困倦和粗心驾驶。当汽车司机突然变得有意识的制动,然后消息数据包的碰撞发生时各节点通信的现有的车辆系统。一般情况下,数据包丢失或损坏,还延迟响应,导致消息传输错误。由于,这需要计划智能自主车辆,以避免碰撞与物联网集成模块和串行总线协议可以减少许多交通事故。所以,它是用来实现一个高效的容错协议与一个能量收集方法来避免碰撞的原因的时候开车。添加一个自治运动是非常需要一个现有的车辆系统主张道路安全以及未来智能城市。
1.2。对这个工作
高效的容错和最优功率分配系统实现智能自主车辆通过物联网模块使用Arduino控制器和CAN总线系统的各种传感器节点。故障处理机制的控制是通过PARQ和PARQ-FI申请分配的优先级传输的消息帧传输数据到刹车的车辆避免碰撞。它也提供一个最优功率分配的方法来增强网络可以通过实现能源成本模型重新传输数据包。通过有效的数据包路由和拥堵监测的方法,提出论文优化减少电力使用和数据丢失。
剩下的纸是相应安排。讨论了文献综述部分2。部分3提供了一个更详细的概述部分提出的系统和方法4。部分5描述了测试和解释的结果。部分6总结这篇文章一起为未来可能的范围。
2。文献综述
一种有效的容错算法控制器区域网络(可以)讨论了26),提供了一种技术来检测在运行时错误。这种诊断算法开发一种低成本的综合系统,它可以检测所有有缺陷的节点都可以。然后,这些错误的节点在检测过程中修复。单行,它提供了一个沟通过程的帮助下标准可以用可靠的通信协议的消息。这种方法只能检测所有错误的节点在一个特定的时期。当测试过程不同步,那么它的性能降低,因此可以通过一个新的感知增强的算法很好的修复逻辑通过适当的同步时间。作者在27)提出了容错卷积神经网络(cnn)纠正严重的实时系统中的错误。这种技术提供了关键安全软错误是由于过多的电压、温度和异常能量分词的形成。这些软错误的主要原因是通过控制三种方法的实现使用校验和的技术、标准矩阵与矩阵的乘法,ImageNet使用CNN模型的评估方法(AlexNet、VGG-19等)。但是这些实验可以检测软错误在限制的情况下一个执行的开销降到最低。这就是为什么进一步计划扩展他们的工作通过更多CNN模型的实现框架。
提出了一种新的识别技术(28),在物理层上运行的车辆可以网络。本文的目的是检测错误的电气信号的电子控制单元(ecu)的消息。这个过程提供了一种有效的方法提高可以标准网络最优检测正确的ecu和即兴的逻辑调整和检测ecu的损坏的框架,这是一个至关重要的要求,避免表面攻击,道路安全,司机和灵活性。因此,它不提供标准的最优帧格式可以无需修改ecu的体系结构,因此,它可以提供更好的性能提高的帧格式。动态能量收获扭矩技术能够提供一个向量的过程控制和提高电机的效率轮运动了(29日]。这个向量过程算法能够有效地优化功耗和执行力的工具,可以非常迅速地降低了运行时计算负荷,从而合理分配为双方车辆的车轮转矩空间。非线性优化临界迅速转化为最优转矩分配每一个方面,它提供了更好的优化减少功率损耗在13.9%和18.9%之间,它也需要一个更高级的方法限制车轮的扭矩的范围;否则,它就会失败。
一些安全工具嵌入在互联网上的车辆在[详细30.)集成物联网与CAN总线模块。本文动态检测任何恶意攻击和黑客的控制车辆,导致司机和乘客的安全问题。所以,这些安全测量工具可以用于评估车辆的风险区域和主要关键情况的乘客。在这里,这个系统消耗更多的能量来处理他们的一些传感器节点和汽车ecu。适应性强的网络协议(可以)汽车通信过程中用于检测不规则连接故障,提出了(31日]。随机电缆连接在车里生成一个沟通的问题,削弱了网络系统的效率。摘要故障检测是有效的,以及经济上检测到基于树的检测过程,它能够显著地找到故障节点的位置整体沟通。当计数器发送数据包错误穿过阈值导致的失败系统,它是通过基于树的经济成本法纠正。因此,这种基于树的过程需要优化定位内部碰撞,从而检测故障的各种关键拓扑环境。
自主车辆最佳执行活动复杂路口路边映射的问题,提出了在32]。摘要称,交通控制信号不会有效地管理和进度的作用很多车辆在最近的情况;这就是为什么它现在有效的分布式算法和调度方法,控制道路的十字路口道路通过最小化的可能比十字路口延误。因此,复杂的交通系统和先进先出(FIFO)调度观察到有明显减少的比例延迟。此外,利用故障检测技术可以提高性能。作者在33)描述了一种时钟同步,在CAN总线故障避免机制。本文主张提供了最佳的精度,支持减少传输和操作开销时,数据包的交换。在实时实现,该系统是归档更好的性能没有交换组件的系统。然后,能源消费的影响在消息包和几个调度标准中未使用的时钟同步系统。
电动汽车动力系统的设计与集成方法,是坚定不移地与汽车发动机和变速箱,这是中提到(34,35]。这种机制是改善通过强大的规模和优化能源效率减少收获。使用这种技术,振荡阻尼的原因以及线性矩阵不等式在车辆系统可以解决。如果执行机构和参数变化不正常工作,就需要加强在该控制器。可以网络代表了网络攻击的威胁中详细(36),它可以评估证券的乘客和车辆的比例。本文能够检测异常和关键信息数据包通过看到下面成了一个分类,实现了一种先进的分类器(图像处理)分配一个容错处理机制的系统,而这个单一类型分类器只是测试的随机参数可以包。但这不是可行的轮测试,这是至关重要的发现系统的故障。传统的车载网络遭受各种技术问题在实现和管理技术的发展和智能车辆数量的增长。这些挑战包括缺乏灵活性、可伸缩性、连通性差,和智力不足。由于大量的汽车在路上,交通事故,道路拥堵、燃料消耗和污染都成为重要的全球问题。
3所示。提出了系统
这个提议系统提供动态和灵活的环境,以避免任何类型的发生碰撞,发动机故障,通信错误。物联网模块的自动化是实现使用像Arduino控制器,电机控制器,不同的传感器节点,并且可以协议,除了改善交流平台的能源供应系统的不同的节点。
3.1。控制器区域网络(可以)建议的体系结构
IoT-based模块用于最大化重组方法和动态变化通过其硬件和软件(37,38]。这是实现CAN总线控制器,除了位流控制器(BSC)和PARQ / PARQ-FI用于传输优先级消息的子块可以协议。这个提议可以架构如图1。该控制器控制传输,传输错误的优先级消息和接收帧通过各种介质访问控制(MAC)或逻辑链路控制(LLC)通过添加CRC现场和额外的控制领域。
沟通的时候处理读写过程中配置缓冲充当注册,使用的是单片机。发送端(TE)和接收端(重新)单位访问,保持独立的缓冲区沟通的消息使用一个验收滤波器(AF)。可以协议引擎同步发送和接收消息通过使用时钟模块和二元同步通信模块。
3.2。重传的消息框
故障处理技术有效地用于通信的消息可以通过自动重发请求(ARQ)方法,这是一个错误或错误处理机制的重新发送错误消息的应答和超时的观察数据传输(39- - - - - -41]。冗余比特和CRC位用于发送消息流故障或错误检测,确保可靠的数据通信链路从源到目标节点(14]。
发送消息帧的时候在一个嘈杂的环境中,那么它与故障检测分为小数据包编码。如果一个错误为零,数据包将被接受没有错误的接收器。这表明该接收机是成功得到积极承认收到一条消息。但如果没有确认收到,然后发送方等待指定的时间之前重新发送消息包(42,43]。然而,消极的确认(纳)将被转发到发送方重新发送相应的数据包,如果接收方错误并不等于零。一般情况下,接收方节点等待更正消息包来代替一个损坏的消息包。使用的确认反馈故障或错误处理技术通知是否沟通是正确完成。
发送消息包1,接收机接收到的时候,发现无过错,那么它将积极的确认(ACK)转发到信号成功收到包(43,44]。所以沟通继续收到消息包2错误然后,它发送一个负的承认(纳),如图所示2。
图3解释提出PARQ / PARQ-FI通信技术,它结合了自动纠错(AEC)和ARQ故障处理方法允许一个损坏的包重新发送到接收节点。但损坏包保存在缓冲区修正后重新发送。如果一个错误收到数据包,然后发出一个新的请求,检查通过原子能委员会和故障处理ARQ的方法,让电源损坏的包从一个缓冲区,以避免碰撞45,46]。这种技术进行沟通的三种方式如下:(我)丢弃一个错误消息包,接收转播的数据包。(2)冗余比特用于实际重新发送消息包使用原子能委员会。(3)自译码的过程方法用于恢复丢失的信息碎片。
单端和差分信号处理可以收发器(CANH和CANL)。在完美的条件,可以高,低线是2.5伏特。主要在可以是逻辑“0,”和隐性位逻辑”。“主要是沟通的时候,可以高上升到3.5伏特和低降至1.5伏,导致2伏差动电压。隐性位发送时,可以高,低线都是驱动2.5伏特,表明隐性位的差分电压为0伏特。为了消除信号反射,120欧姆的CAN总线终端电阻应放置到物理CANH和CANL行结束。
4所示。方法
实现动态和自适应容错方法避免碰撞的时候在CAN总线消息包传输的实现最优能量采集技术;这是本文的目的。
4.1。故障/错误处理方法
的消息从一个节点传送到另一台,一些消息在CAN总线框架损坏由于碰撞47,48]。所以它需要使用故障或错误处理技术找到错误并请求重新发送消息的数据包(39]。所以,可以协议是用于错误处理详细如下。(我)当总线信号不同的传输信号,然后发送者将一个错误消息转发数据包,由一些监测分析领域。(2)当五个连续相等位发现,然后一点一点把分配一个互补的框架的位置。(3)固定的帧格式时收到的消息不符合协议的要求,发送损坏的帧的接收方接收到的帧并不是接受。因此,它需要验证消息帧格式。(iv)确认检查是检查的主要框架槽的数据和遥远的框架。(v)循环冗余校验(CRC)位访问故障探测的帧的开始(转炉)消息包的字段。
标准的消息帧格式如图4。
以下4.4.1。和循环冗余校验(CRC)错误
分析难达到可以被认为是当时的通讯信息比特从源节点(49]。一旦第一个集传播,一些错误检测每一个传输节点可以发生。相应的网络无法理解时间设置为所需的最佳时间信号错误: 在哪里来标示错误检测的通信网络的持续时间,证实了沟通的第一位流,用于发现错误的沟通,然后呢用间歇字段来标示消息数据包的通信。
CAN总线使用15位CRC帧比特分隔符,这是需要检查数据传输的正确性。然后,通信网络的无法理解时间表示为
在这里,实际的数据帧被表示为和的时间段来标示end-of-frame (EOF)领域。
4.1.2。一些错误的东西
可以访问协议、数据传输和远程帧比特流进行通过填料系统直到最后一点的CRC 15位序列。帧接收实体必须监控这一点一点流并提供接收解码和错误检测50]。当一个接收节点监视器连续的水平,下一个收到(东西)是自动删除。删除一些显示了一个极性相反的错误下上面的操作,如果违反了这个条件,将产生一个错误报告在汽车总线错误帧开始。应找到难接近的沟通时间,由于东西错误,表示为
4.2。传感器节点的最优功率分配模型
单个传感器节点需要传输和接收能量。最初的能量(E)也可以为每个传感器节点51]。每个节点需要一个低水平的能量感知和计算,这样我们可以忽略它们。我们需要考虑能源消耗在节点,如负载平衡网络(52]。智能车辆的传感器节点lb包收到一些消息= 通过一阶代表了消耗功率的广播模型。这里的象征代表发送所有必要的权力 - - - - - -一些消息数据包的发射机或接收机传感器节点。的通信能量消耗从而在下列方程表示: 在哪里利用信号的功率和传输半径表示 ,和组件是由传播损失 ,在哪里 。这个模型包含了统一的传感器节点数据包的长度然后需要为每个消息数据包传输相同的功率范围。
4.2.1。准备传感器节点的消息流保护吗
在这里,网络中的数据传输速率以及如何发送通过流守恒方程进行了讨论。 在上面的方程表示如下:(我) 是指消息的节点的流量传感器。(2) 代表每个传感器节点获得的信息率的传感器节点(TR)我和接收者节点(RN) 。(3)米代表所有的传感器节点集,我=传输TR和jRN =接收。
4.2.2。估计的能源成本系统
网络生活是依赖于传感器节点能源消耗和活动节点调度时间 。的能量每预定时间沟通包含和 。计算能量的和 。
假设剩余能量是由 ,因此,t能耗的定义是 在哪里=功耗(t),=接收能量(t),=感应能量(t),=能量传输(t),=处理能源(t)。
传输一个比特的数据,从电力发射器来在一个距离(dt)是 在哪里k=路径传输损耗的指数,dt=区间传播和=常数根据 。
4.3。损坏的包和重传(PARQ / PARQ-FI)的消息
这里,消息分析实现消息错误没有错(PARQ计划),在消息解码技术一样循环冗余校验(CRC) 在哪里=无过失事件影响的概率,=信息范围,=消息损失率和=错误比特率(EBR)。同样,消息包的评价干扰故障(PARQ-FI计划)的影响,地方之间的信息交流是智能车辆的水槽节点和传感器节点。水槽节点的损失率
然后,与故障事件的概率是影响这里,重传的数量是
这里,前女友(Tr) =表示重复消息的预期数量。对于Hp-hop场景,数据损失率时检查每个节点独立传输。 惠普=啤酒花。事实上,信号的值 , , , , , , , 没有在定义所需的控制器启动主要是收敛速度慢的原因恒定的状态值。然后我们开发一个启发式进程来确定适当的值最大的四个周期传送消息(RTM)时期如算法1。
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该算法可以记录一个错误值从一开始的RTM收到k= 1。不会有错改正在等待四RTM(步骤3和5)。第三个RTM(步骤6)是用来确定输入信号和时钟误差在由于时钟误差的区别和(步骤7),时间戳和逻辑时钟(LC)然后会更新吗n。拟议的修正后的故障(9)步中使用(步骤11)。的一个主要优势是,减少时钟偏差达到四RTMs后可以节点启动时已收到。
当所有故障或损坏消息帧数据包在传输期间,收集每个错误的消息框架可以很容易地追踪和校验位校正可通过该算法技术传输之前,在图所示5。如果消息帧从一个错误或错误,那么很容易附剩余资产的帧传输之前。否则,它是转播的避免错误的情况的原因。
4.4。的概率可以消息包
传感器节点利用以下节点传播消息和包的机会将会收到其他节点的数据(25]。它还指定了消息发送的时间节点之间传送信息的机会。附近的节点接收的概率被修改。整个CAN总线节点的能量充足的转会消息为了能量收获与接收数据包的概率(53]。
必须考虑系统的性能的交货率(博士)和延迟。测量数据包的预计数除以水槽节点包节点需要定义交货率。延误的时间生产的所有实例的等待时间来完成整个透光的任务。我们必须模拟和比较PARQ PARQ-FI的方法可以找到整个过程的性能。
5。仿真设置和结果分析
智能容错和最优能量收集方法用于设计一个动态车辆通过CAN总线避免内部消息的原因几个传感器节点的通信错误,数据中描述6(一)和6 (b)。因此,活力强劲允许检测和减少碰撞发生由于嗜睡或粗心驾驶。
(一)
(b)
这个提议系统通过模拟测试设置由500个节点和1000个节点。这个设置是准备部署面积500 m×600 m大小,这两个不同的节点范围执行。通过实现的中心地带,汇聚节点分配的优化提供了能源和促进交换消息的数据包。我们假定没有发生碰撞时可以接收数据包,数据包损失不允许在整个网络。这个设置设置阈值的可靠性500个节点和1.9 = 0.9值1000个节点,以及必须设置时间深度为0在一个通道中的水槽节点中心位置。假设在模拟阶段,没有信息损失是可行的传输范围内,但缺乏一个准确的消息是一个网络碰撞,这意味着没有正确的包可以被接受。根据考虑,通信能耗分配传输结束= 77.1 MW和接收端= 84.2 MW,消息数据包发送能量=−3.2 dbm和消息数据包接收能量=−84.7 dbm。设置其他参数仿真时间= 1000年代,数据包大小设置为900比特,沟通= 255 kbps,此外,频率(f)= 2.5 GHz。这些参数用于仿真结果分析,但这一过程也取决于几个因素,讨论如下。
5.1。分析CAN总线的传感器节点数量与交货率(博士)
当传感器在CAN总线系统的数量变化,修改交货率。每个节点改变其密度达到最优数量的数据传输通过PARQ和PARQ-FI。数据7(一)和7 (b)显示比PARQ PARQ-FI执行500号和1000号传感器;如果故障并不经常发生,那么碰撞并不被认为是成功的。但交货率(博士)也通过提高可以减少消息数据包大小。
(一)
(b)
5.2。交货率分析(博士)与进料量(Ch)在CAN总线节点
CAN总线的系统效率是由充电率如图所示8(一个)和8 (b)。所以,PARQ执行比PARQ-FI 500号和1000号传感器;如果任何协议达到充电率更大,交货率也上升,但充电时间的交货率降低后一段时间。与更高的操作周期,传感器节点电荷快速充电率增加和更多的数据包传送到水槽里。
(一)
(b)
5.3。交货率分析(DR)和延迟因子(米)在CAN总线节点
在通信范围内通过PARQ PARQ-FI,传感器的每个节点为下一个邻居提供他们的信息如图9(一个)和9 (b)。PARQ-FI执行比PARQ在500号和1000号传感器已显示在数字。交货率也降低,如果协议提供了一个更高的延迟率。作为延迟因子(米)增加,数据包的协议不能保证发送。
(一)
(b)
5.4。交货率和可靠性分析阈值CAN总线节点
增加数据交付PARQ PARQ-FI数据10 ()和10 (b)描绘的PARQ-FI执行比PARQ 500号和1000号传感器如果CAN总线节点的可靠性阈值增加。传感器发送相同的消息回获得更高的可靠性,如果阈值(Th)值增加可靠性。
(一)
(b)
5.5。分析传感器节点的数量和CAN总线延迟
如果更多的传感器被放置在智能车辆领域的安装,一些传感器节点需要从CAN总线快速数据恢复。时间因素同样随着传感器节点数量的增加而增长。不同节点的延迟是评估数据(11日)和11 (b);如图所示,PARQ-FI执行比PARQ在500号和1000号的一个传感器。由于有限的时间间隔,延迟降低充电率的上升可以协议。
(一)
(b)
6。讨论
在一个测试场景中,相当一些参数如传感器节点、交货率、加料速度、延迟的因素,和可靠性阈值必须被视为从上面的分析。使用这些参数在PARQ PARQ-FI提高容错和精确的功率分配用于构建智能车辆在智能城市。PARQ-FI的分析提供了更好的性能比PARQ与传感器节点与交货率,延迟交货率与因素,交货率和可靠性阈值以及传感器节点与CAN总线延迟。但一个变化模拟结果,PARQ执行比PARQ-FI相比,传感器节点与CAN总线节点的充电率。因此,我们把500年和1000年两组不同的传感器节点摘要并检查或评估容错以及优化能源配置的车辆。为了保持识别和响应能力,以及提高数据可靠性、传输和冗余,网络往往需要高可靠性的数据。
7所示。结论
我们分析了数据包的CAN总线智能车辆的传感器节点由于增加能源消耗和传输碰撞在拟议的论文。要解决这个问题在未来的智能城市,能源效率和汽车重复消息优先级数据包收集相邻节点之间的公共汽车应该增强。这就是为什么两个方法提出了集合包,如概率自动重发请求(PARQ)和概率自动重发请求(PARQ-FI)与断层的影响。同样,数据包没有相撞,由于采用下一个节点的有效功率分布。在发送节点,接受消息数据包的概率从自己的启用或活跃时间和更大的档案交货率评估通过模拟每个协议的结果。因此,最好是使用的协议在智能城市观察智能车辆的性能。未来的研究重点是如何识别潜在的阈值和适当的跟踪/更新消息请求的区域可以创建并能模型的数值分析和协议在智能车辆各种传感器网络地区增强。
数据可用性
没有数据可用于这项研究。
的利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。