CN103885441A - 一种控制器局域网络的自适应故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种控制器局域网的自适应故障诊断方法，以解控制器局域网总线通信中由于节点故障而可能发生的问题，从而确保整个系统的安全性。本发明提供了一种对控制器局域网故障节点检测的方法，通过自适应故障检测算法实现对系统安全性的保证。本发明所述自适应故障检测算法可以有效减少系统的硬件需求，使系统在不增加硬件的基础上达到预定功能。本发明所述自适应故障检测方法充分考虑了基于分布式控制器局域网络的工作特点，有效弥补了控制器局域网体系中信息冗余的不足，降低总线负载，提高传输效率。
Description
技术领域
本发明涉及控制器局域网工作过程中发生故障时的一种诊断方法，通过系统中各节点之间的相互测试，然后对测试结果的分析，判断出有故障的节点，并对节点进行诊断，从而保证系统正常稳定运行，属于分布式系统、自动控制、计算机网络和实时技术交叉技术应用领域。
背景技术
控制器局域网（CAN，ControllerAreaNetwork）为串行通信协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。CAN的应用范围很广，从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN。在汽车电子行业中，使用CAN连接发动机控制单元、传感器、刹车系统等等。CAN具有以下属性：报文的优先权、保证时间延迟、设置灵活、时间同步的多点接收、系统宽数据的连贯性、多主机、错误检测和标定、只要总线处于空闲，就将自动破坏的报文重新
传输、将节点的暂时
性错误和永久性错误区分开来并且可以自动关闭错误的节点等。
基于分布式系统的控制器局域网络在工作时节点可能会发生故障，这些故障需要被检测到并标定出来，本发明提出了一种应用于控制器局域网的新型方法--自适应故障诊断方法，它适用于低成本的，资源紧张的分布式嵌入体系中。本发明方法可以探测出控制器局域网络中的故障节点，允许加入新的节点，同时允许已经诊断的错误节点的再入。
自适应故障诊断方法在控制器局域网中的应用是用来提供较高的容错率以及确保通信的可靠性，该方法将用一定数量的测试回合和信息来完成一个诊断循环。
发明内容
技术问题：控制器局域网被广泛应用于实时控制和自动化应用领域。控制器局域网在处理节点故障时有很高的效率，当节点处于以下三种状态，即活跃状态、被动状态或总线关闭状态时，故障的限制取决于节点的行为，故障限制是控制器局域网协议的一部分。随着在节点级故障诊断和故障隔离能力的增加，基于分布式嵌入式体系的控制器局域网需要一个在网络层上的高效的故障诊断方法，才能保证系统的可靠通信，以实现系统的预期功能。可靠性可以通过在节点级或通道级提供冗余来达到，但这些附加硬件的使用增加了成本，本发明将自适应故障诊断方法应用于控制器局域网以有效解决上述问题。
技术方案：本发明所述一种控制器局域网的自适应故障诊断方法包括如下过程：节点初始化、首个无故障节点的发现、节点测试、故障诊断。
控制器局域网的自适应故障诊断方法具体步骤如下：
1）节点初始化
12）为控制器局域网中的每个节点分配唯一的编号ID，所述控制器局域网由n个节点组成，n为控制器局域网节点的总数量；
13）为控制器局域网分配一块存储空间作为信息段，所述信息段用于存放所有节点的信息，所述节点信息包括节点ID及其状态指示信息，所述状态指示信息包括“有故障”、“无故障”、“待测试”，该存储空间的大小根据控制器局域网节点的总数量确定；
14）建立节点集，并将所有节点加入节点集；
15）建立故障节点集，初始化为空；
2）首个无故障节点的发现
21）设置以下测试模型：节点A测试节点B的过程是节点A向节点B发送测试帧，当节点B收到测试帧后能正确应答，表明节点B正常，节点A测试节点B的测试结果为0；当节点B收到测试帧后不能正确应答，表明节点B有故障，节点A测试节点B的测试结果为1；
22）从节点集中选取一个节点μ0作为源节点；
23）从节点集中选取另一节点μ1作为受测节点，源节点μ0向受测节点μ1发送测试帧，若源节点μ0测试受测节点μ1的测试结果为1，则转向步骤23），否则转向步骤24）；
24）受测节点μ1向源节点μ0发送测试帧，若受测节点μ1测试源节点μ0的测试结果为0，则确定源节点μ0为无故障节点，停止测试；若受测节点μ1测试源节点μ0的测试结果为1，则转向步骤22）；
3）节点测试
31）把选出的无故障节点作为测试源，该测试源用于测试其他节点；
32）从节点集中按ID选取未测试节点作为当前受测节点；
33）从测试源向受测节点发送测试帧；
34）若测试结果为0，将受测节点标记为无故障，更新信息段中当前测试节点的状态指示信息，并且转向步骤35），否则转向步骤4）；
35）判断节点集是否为空，若不为空则转向步骤32），若不为空，则完成测试；
4）进行故障节点的诊断修复
42）系统对当前未通过的受测节点进行诊断修复，诊断通过则将其重新加入节点集，转向步骤32），否则转向步骤42）；
43）将当前受测节点标记为有故障，更新信息段中当前测试节点的状态指示信息，将此故障节点加入故障节点集，转向步骤35）。
有益效果：本发明所述的控制器局域网络的自适应故障检测方法，它适用于低成本的，资源紧张的分布式嵌入体系中。这里提出的方法将探测出控制器局域网络中的故障节点，它允许加入新的节点，同时允许在诊断循环中应经修复的错误节点的再入。本发明所述的方法具有如下的有益效果：
（1）本发明提供了一种对控制器局域网故障节点检测的方法，通过自适应故障检测算法实现对系统安全性的保证。
（2）本发明所述自适应故障检测算法可以有效减少系统的的硬件需求，使系统在不增加硬件的基础上达到预定功能。
（3）本发明所述自适应故障检测算法充分考虑了基于分布式控制器局域网络的工作特点，有效弥补了控制器局域网体系中信息冗余的不足，降低总线负载，提高传输效率。
（4）本发明所述的自适应故障检测算法从突发错误方面对控制器局域网帧传输进行验证，能够较为完整地给出控制器局域网工作过程中存在的问题，有助于改进控制器局域网的性能。
附图说明
图1控制器局域网的自适应故障诊断方法流程图，
图2控制器局域网系统抽象图，
图3适应故障诊断结果示意图。
具体实施方式
根据图1，控制器局域网的自适应故障诊断方法，具体实施方式为：
1.节点初始化
设当前系统节点个数为5，如图2，为每个节点分配唯一的节点编号ID，并将它们加入节点集{μ0，μ1，μ2，μ3，μ4}。为系统分配一块存储空间作为信息段，所述信息段用于存放所有节点的信息，所述节点信息包括节点ID及其状态指示信息，状态指示信息可为故障、无故障、待测试所述节点信息。建立故障节点集，初始化为空。
2.首个无故障节点的发现
在具体实施中，设置以下测试模型：节点A测试节点B的过程是节点A向节点B发送测试帧，当节点B收到测试帧后能正确应答，表明节点B正常，节点A测试节点B的测试结果为0；当节点B收到测试帧后不能正确应答，表明节点B有故障，节点A测试节点B的测试结果为1；
1)从节点集中选取一个节点μ0作为源节点；
2)从节点集中选取另一节点μ1作为受测节点，源节点μ0向受测节点μ1发送测试帧，结果显示为1，无法确定无故障节点，再选择μ2作为受测节点，源节点μ0向受测节点μ2发送测试帧，结果显示为0；
3)由受测节点μ2向源节点μ0发送测试帧，测试的结果也为0，则确定源节点μ0为无故障节点，停止测试；
3.节点测试
把无故障节点μ0作为测试源节点，用于测试其他节点，再从节点集中任意选取一个节点作为受测节点。测试源节点发送测试帧，如果在特定的时间内受测节点没有接收到测试帧，表明受测节点出现故障，并初始化诊断过程。受测节点如果没有故障，它将接收到测试帧，其状态信息中的测试标记为无故障。如图3，μ0,μ2,μ4均为无故障节点，而μ1，μ3是有故障节点。测试同时，更新信息段中的当前测试节点的标识信息状态。诊断过程初始化以后，受测节点将诊断结果发送到的处理器。从受测节点接收诊断结果帧后，处理器读取结果帧中的诊断信息。
4、故障诊断
系统在工作过程中，故障节点在得到处理后能重新加入系统。处理器对故障节点诊断修复，若诊断通过，则将节点重新加入节点集中，否则将受测节点标记为故障节点，更新信息段中当前测试节点的状态指示信息，并将当前故障节点加入故障节点集。
5、完成测试
系统按照3、4步骤不断测试，直到所有节点测试完毕。
Claims (1)
1.一种控制器局域网的自适应故障诊断方法，其特征在于该方法包含以下步骤：
1）节点初始化
12）为控制器局域网中的每个节点分配唯一的编号ID，所述控制器局域网由n个节点组成，n为控制器局域网节点的总数量；
13）为控制器局域网分配一块存储空间作为信息段，所述信息段用于存放所有节点的信息，所述节点信息包括节点ID及其状态指示信息，所述状态指示信息包括“有故障”、“无故障”、“待测试”，该存储空间的大小根据控制器局域网节点的总数量确定；
14）建立节点集，并将所有节点加入节点集；
15）建立故障节点集，初始化为空；
2）首个无故障节点的发现
21）设置以下测试模型：节点A测试节点B的过程是节点A向节点B发送测试帧，当节点B收到测试帧后能正确应答，表明节点B正常，节点A测试节点B的测试结果为0；当节点B收到测试帧后不能正确应答，表明节点B有故障，节点A测试节点B的测试结果为1；
22）从节点集中选取一个节点作为源节点；
23）从节点集中选取另一节点作为受测节点，源节点向受测节点发送测试帧，若源节点测试受测节点的测试结果为1，则转向步骤23），否则转向步骤24）；
24）受测节点向源节点发送测试帧，若受测节点测试源节点的测试结果为0，则确定源节点为无故障节点，停止测试；若受测节点测试源节点的测试结果为1，则转向步骤22）；
3）节点测试
31）把选出的无故障节点作为测试源，该测试源用于测试其他节点；
32）从节点集中按ID选取未测试节点作为当前受测节点；
33）从测试源向受测节点发送测试帧；
34）若测试结果为0，将受测节点标记为无故障，更新信息段中当前测试节点
的状态指示信息，并且转向步骤35），否则转向步骤4）；
35）判断节点集是否为空，若不为空则转向步骤32），若不为空，则完成测试；
4）进行故障节点的诊断修复
44）系统对当前未通过的受测节点进行诊断修复，诊断通过则将其重新加入节点集，转向步骤32），否则转向步骤42）；
45）将当前受测节点标记为有故障，更新信息段中当前测试节点的状态指示信息，将此故障节点加入故障节点集，转向步骤35）。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106301999A (zh) * | 2016-07-26 | 2017-01-04 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种自动化控制器、系统和跨节点访问测试方法 |
| CN106777238A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 北京交通大学 | 一种hdfs分布式文件系统的自适应容错调节方法 |
| CN111619667A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-04 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种车辆控制方法、装置和车辆 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684807A (en) * | 1991-04-02 | 1997-11-04 | Carnegie Mellon University | Adaptive distributed system and method for fault tolerance |
| CN101707541A (zh) * | 2009-12-14 | 2010-05-12 | 杭州华三通信技术有限公司 | 一种故障的诊断方法和装置 |
| CN101753368A (zh) * | 2008-12-01 | 2010-06-23 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种以太网的保护方法 |
| CN102238602A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-11-09 | 南京邮电大学 | 一种无线传感器网络故障节点检测方法 |
-
2014
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684807A (en) * | 1991-04-02 | 1997-11-04 | Carnegie Mellon University | Adaptive distributed system and method for fault tolerance |
| CN101753368A (zh) * | 2008-12-01 | 2010-06-23 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种以太网的保护方法 |
| CN101707541A (zh) * | 2009-12-14 | 2010-05-12 | 杭州华三通信技术有限公司 | 一种故障的诊断方法和装置 |
| CN102238602A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-11-09 | 南京邮电大学 | 一种无线传感器网络故障节点检测方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘月美: "无线传感器网络集中式路由优化算法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）信息科技辑》 * |
| 李冬妮: "Ad-hoc网络中移动节点系统级故障诊断的研究与仿真实现", 《万方数据》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106301999A (zh) * | 2016-07-26 | 2017-01-04 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种自动化控制器、系统和跨节点访问测试方法 |
| CN106777238A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 北京交通大学 | 一种hdfs分布式文件系统的自适应容错调节方法 |
| CN106777238B (zh) * | 2016-12-27 | 2019-10-18 | 北京交通大学 | 一种hdfs分布式文件系统的自适应容错调节方法 |
| CN111619667A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-04 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种车辆控制方法、装置和车辆 |
| CN111619667B (zh) * | 2020-06-03 | 2021-08-31 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种车辆控制方法、装置和车辆 |
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