[发明专利]基于离散错误事件的CAN总线网络故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络故障诊断方法，尤其是涉及一种基于离散错误事件的CAN总线网络故障诊断方法。

背景技术

现场总线技术，是计算机数字通信技术向工业自动化领域的延伸。控制器局域网（Control Area Network，CAN）总线是国际上应用最广泛地现场总线之一。它广泛地应用于车载电子微控制器通讯、工业网络自动化控制、重要电力系统和安防监控等诸多领域。

随着分布式网络系统架构复杂性不断增加，实际的产业化网络在通信过程中容易出现设备老化、关联点动作强度大以及作业环境强电磁辐射等诸多干扰因素，进而给CAN总线网络通信和产品质量带来影响，严重时可以引发工业生产线的系统级瘫痪甚至威胁人身安全。另一方面，由于悬挂在CAN总线上的各网络节点之间通过数据访问和共享等方式实现彼此交互，有故障的网络节点可能借助这种交互作用致使其他正常的网络节点先脱离总线，使故障的准确识别成为一大挑战。因此，需要一套合理的CAN总线网络故障诊断方法，有效监控CAN总线的运行状态和识别故障。

现有研究主要关注CAN总线网络的可靠性参数和影响控制网、设备网及以太网等网络传输性能的因素，较少研究针对CAN网络的运行状态作实时监控和故障的早期预警。从实际生产角度看，一旦有设备脱离CAN总线，那么直接更换设备往往是最常用的做法，很少能诊断出真正的故障源所在。目前，对CAN总线网络的诊断，大部分是根据网络拓扑结构搭建数据流模型，再运用Petri网、马尔科夫链、极大似然估计及因果分析等算法以统计概率的方式对故障作出诊断，藉此设计嵌入设备状态观测器或具备触发预警与自修复功能的CAN总线网络系统。基于诊断过程的高效性，诊断结果的准确性和可靠性，及诊断方法的适用性和鲁棒性，提出一种数据驱动的CAN总线网络故障诊断方法，通过找出故障发生时CAN总线上的所有错误事件之间的内在关系，分析故障对网络节点的作用机制和各网络节点之间的交互关系，实现对故障的有效诊断。

发明内容

本发明的目的在于提供基于发生频率较高的暂态性连接故障而搭建的一种基于离散错误事件的CAN总线网络故障诊断方法，通过该方法能够正确有效地采集暂态性连接故障导致的CAN总线网络上的离散错误事件，为后期CAN总线网络质量监控和故障诊断奠定基础。

本发明采用的技术方案是：

所述诊断方法通过以下方式实现：暂态性连接故障由上位机控制注入配置好的在环通信网络系统，总线状态循环监测子系统通过识别CAN总线上的错误事件触发已初始化的板卡采集CAN总线网络数据链路层数据和物理层模拟波形数据，数据校核与整合，错误事件信息存储操作步骤完成。

该方法的具体步骤如下：

步骤1.初始化通信网络系统及板卡初始化：分配扫描器和各网络节点的地址映射，设定一主多从的轮询通信模式，根据实际需求设置网络通信速率为VKb/s，设置板卡采样参数，实现板卡初始化；

步骤2.暂态性连接故障注入：步骤1所述的通信网络系统，任何两次暂态性连接故障的发生时间间隔ΔT服从公式（1）给定的分布：

P(ΔT=k)=e-μμkk!---(1)]]>

其中，μ是暂态性连接故障发生时间间隔分布的平均值，通过分布概率P反算求得的k值作为ΔT的量化值；此过程在Compact-RIO控制器RT平台上实现，通过Compact-RIO插槽内的数字I/O口输出+5V高电平给由触发器和高速模拟开关构成的芯片，进而控制网络节点与CAN总线的随机间歇性开断；