汽车PEPS测试系统的设计及其可靠性研究

摘 要:随着汽车技术的不断进步以及对汽车的需求不断增强，尤其是中国对汽车的需求量在不断的增加，人们对汽车的各种功能和舒适性的要求不断提高，汽车的各种电子模块也在不断的更新和发展，因此，汽车的系统也在逐渐的更新和完善。汽车PEPS系统就是近年来在国内逐渐兴起和发展的汽车进入和启动系统。汽车的安全性对汽车尤为重要，因此，汽车PEPS测试系统的研究也显得尤为重要。
　　　本课题主要是对汽车PEPS测试系统进行研究。主要从以下三个方面进行分析和研究的：
　　　论文首先介绍了汽车PEPS系统及汽车PEPS测试系统，然后阐述了汽车PEPS测试系统的基本结构和工作原理，利用CANoe软件建立汽车PEPS测试系统所需的仿真环境和利用LabVIEW软件设计出汽车PEPS测试系统的自动测试平台，实现对汽车PEPS测试系统的上位机软件平台的界面，配合测试台架、CAN线收发装置等完成整个测试平台。
　　　本论文对汽车PEPS测试系统的软件可靠性进行一定的研究，通过建立可靠性增强模型和测试、利用可靠性评估方法对汽车PEPS测试系统软件的可靠性进行评估等研究来提高汽车PEPS测试系统软件的可靠性，增强汽车PEPS测试系统的实用性和安全性。
　　　综合整篇论文，主要是利用CANoe软件和LabVIEW软件设计汽车PEPS测试系统，并对硬件进行配置；然后通过可靠性增长模型及可靠性评估方法对设计出的汽车PEPS测试系统的可靠性进行研究，从而实现课题的需求。
图[80] 表[2] 参[39]
关键词：汽车PEPS系统；CANoe软件；自动测试；软件可靠性
分类号：TM464
Abstract
　　　Along with the economic development and social progress，the demand of energy decreasing gradually is increasing in countries， at the same time， lots of fossil energy used cause great damage to the environment of human society， what makes a serious of
Figure [80] table [2] reference [39]
Keywords： Single-phase grid-connected inverter； Improved Hysteresis Comparative method； Grid-connected control strategy； Phase-locked loop
Chinese books catalog： (TM464)
1绪论
　　　本章主要介绍了目前本课题的研究背景，对汽车PEPS系统及其发展状况作简单介绍，阐述了汽车PEPS测试系统的状况和研究意义，最后介绍本研究的主要工作和内容。
　　　随着通信技术及电子技术的飞速发展，控制器局域网CAN(Control Area Network)的应用越来越广泛，在汽车电子领域，发展更为迅速。各种各样的电子控制单元（ECU）逐渐应用到汽车领域，随着人们对汽车功能和舒适度的要求越来越高，汽车的车载网络也变得越来越复杂。
1.1选题背景与意义
　　　随着现代科学技术的不断提高，通信技术及电子模块的飞速发展，汽车产业的迅猛发展，汽车的功能及舒适性也在不断提高，人们对汽车智能化人性化的要求不断增加。原有的汽车进入和启动系统已经不能满足人们的要求。由于汽车本身结构比较复杂，对汽车安全性要求也非常高，因此，汽车PEPS系统应运而生。
　　　近年来随着汽车电子技术迅猛发展，汽车无钥匙进入和启动(Passive Entry Passive Start)系统同样得到了广泛的应用，PEPS系统作为整个汽车电子技术的核心之一，在汽车技术不断迅速发展技术背景下，对其诊断测试系统提出了更高的要求，在汽车测试诊断过程中PEPS系统需要和汽车内部其他电子系统进行大量的数据信息交流的同时构建出一个完整的系统用来模拟汽车电子单元的其他系统，在测试过程中测试方式过于复杂，汽车电子单元的异常模拟复杂度较高，都在一定程度上限制了PEPS诊断系统的应用与拓展。本课题利用虚拟仪器对汽车PEPS系统进行模拟和仿真测试，开发汽车PEPS系统的测试仿真环境，为虚拟汽车电子系统测试系统提供了一个可靠的平台，该系统具有极大的灵活性。因而相应的汽车系统及功能的测试也变的越来越复杂。
1.2汽车PEPS系统及其测试系统的发展现状
　　　随着汽车的普及，人们对汽车性能的要求也越来越高，同时对舒适性和智能化要求也日益汽增加。无钥匙进入、启动系统作为舒适性和智能化的重要部分，在国外中高档车型上取得的巨大成功也激励了国内研发此系统。同时，因国内各主机厂队无钥匙进入、启动系统的青睐，使得系统供应商对无钥匙进入和启动系统充满信心，从而加大研发投入，研发周期也相应缩短。系统供应商在设计前期充分调研个主机厂的需求后，设计出符合各主机厂的无钥匙进入和启动系统平台，从而将高昂的研发费用得以分摊，因此，中、低档车型也相继出现无钥匙进入和启动系统当中。
　　　汽车PEPS系统首先在国外兴起和发展，近年来，随着汽车PEPS系统在国内的兴起，各大汽车品牌逐渐将汽车系统升级为PEPS系统，汽车PEPS系统将成为新车型的主流和通用的方案之选。相比于欧美等发达国家，我国的汽车PEPS系统起步比较晚，因此，汽车PEPS测试系统的研究并不是十分成熟，目前，在国内只有少数高校和研究所以及个别汽车系统供应商有过相关的测试研究，并且研究的程度并不是很深入和完善。
　　　国内虽然有一些汽车方面的测试系统，但这些测试系统虽然能够实现测试的目的，但是测试速度不够快，数据实时处理差强人意，而且系统的可扩展性不强，测试界面不够友好，维护成本也相对较高。基于这个原因和项目中的实际情况，要求我们设计一个性能优越而且用户界面友好的测试系统。
　　　相比于欧美等发达国家，我国的汽车PEPS系统起步比较晚，因此，汽车PEPS测试系统的研究并不是十分深入，目前，在国内只有少数高校和研究所以及个别汽车系统供应商有过相关的测试研究，并且研究的程度并不是非常深入和完善。
1.3课题的研究内容和意义
　　　汽车PEPS系统的测试一直是其研发过程中的重要步骤，通过测试发现系统的问题或漏洞，从而对系统进行进一步改进和优化。由于汽车PEPS系统所要实现的功能比较多、各种电子元器件和模块也很多，硬件电路的设计也比较复杂，以往的汽车PEPS系统的测试都需要投入大量的人力和物力。汽车PEPS系统的测试过程中存在很多的难点，主要有以下几点：
　　　1 测试的内容多，测试工程量十分巨大；
　　　2 测试的内容比较复杂 ；
　　　3 测试的要求比较高；安全性高，准确度高，重复率高。
　　　4 测试中对时间的确定比较困难，测试过程中有很多的间隔时间，短则几毫秒，长则几天，靠人为确定非常困难。
　　　5 汽车系统的测试所需的设备较多，有些设备成本非常昂贵。
　　　6 部分测试内容人为操作难以实现和观察，人为手动测试难度比较大等。
　　　由于存在以上这些的难点，因此本课题中的汽车PEPS测试系统的设计开发出自动测试系统，通过设计开发的自动测试系统能有效解决很多测试过程中出现的问题，充分提高测试的效率及准确性。本课题还将对设计开发的测试系统进行可靠性的分析，在很大程度上提高该测试系统的可靠性。
1.4本研究的主要工作和内容安排
　　　本课题研究的主要工作有以下几点：1利用LabVIEW软件和CANoe软件设计开发汽车PEPS测试系统，并进行仿真及运行使用，包括整个测试系统的构成，数据库的创建，软件开发，面板设计等，2针对设计的软件通过算法来提高和改善该测试系统，使得测试系统更加高效方面安全的运行，3利用各种模型对设计的测试系统进行可靠性的研究，通过模型的建立和运用，提高测试系统的可靠性，使得测试系统更加完善可靠。
　　　本课题研究的内容安排如下：
　　　绪论部分主要介绍了本课题的背景及研究意义，介绍了汽车PEPS系统以及汽车PEPS测试系统，简单阐述了汽车PEPS测试系统存在的问题及本课题的解决途径，以及本课题研究的主要工作和内容安排。
　　　介绍了PEPS系统及其基本组成和结构，以及汽车PEPS测试系统的基本结构和工作原理、主要的测试内容等。
　　　第三章讲述了汽车PEPS测试系统的总体设计，首先介绍了CANoe软件，然后如何利用CANoe软件设计开发出汽车PEPS测试系统的仿真环境，包括整体框架的设计，程序设计以及控制面板的设计等，以及CANoe软件仿真环境中认证算法的改进及方法。还介绍了虚拟仪器及LabVIEW软件，以及通过LabVIEW软件设计开发的测试系统的系统结构、硬件设计、软件设计、及上位机人机交互界面的设计，自动测试系统的实现以及对测试系统结果的处理和分析等。
　　　第四章介绍了汽车PEPS测试系统的软件可靠性的相关理论基础，包括软件可靠性的定义、各项指标，影响的因素，以及相关的数学理论分析基础，软件可靠性建模过程，软件可靠性测试过程等。
　　　第五章主要对汽车PEPS测试系统软件可靠性进行评估以及模型分析，介绍了软件可靠性的评估方法，评估流程和具体的实施过程以及模型的拟合效果，并运用两种模型进行分析对比，最后对可靠性增长模型进行确定及结果预测。
2汽车PEPS测试系统的原理及其概述
　　　本章主要介绍的汽车PEPS系统的概念和基本结构，及汽车PEPS测试系统的原理，并对测试系统的对象作简单介绍，汽车PEPS测试系统是根据汽车PEPS系统的结构、功能和相对一般系统没有的一些特点进行测试。
2.1汽车PEPS系统
　　　汽车PEPS系统是一种在国内新兴发展起来的汽车智能化人性化的汽车进入和启动系统。其具有复杂精密的结构设计和硬件组成。使得汽车PEPS系统在新车型无钥匙进入和启动的应用中逐渐迅速地成为主流和通用的方案选择，相对于通过按遥控钥匙或者用机械钥匙去控制车门的开与关，以及通过传统的机械钥匙去启动汽车，汽车PEPS系统仅仅只需要通过车主携带智能钥匙，就可以完成以上所需的操作，大大提高了用户的舒适性和安全性。
2.1.1汽车PEPS系统的概述
　　　汽车PEPS系统，即汽车无钥匙进入和启动(Passive Entry Passive Start)系统，是采用先进的无线射频识别（RFID）技术，通过自动检测车主是否携带与汽车匹配好的有效钥匙，从而对汽车进行解锁上锁等操作。当车主携带的有效钥匙在门把手的扫描范围内，通过手握门把手来开启车门时，车主不需要拿出有效钥匙对汽车进行解锁，就会触发门把手中的解锁模块，车内的检测系统会立即检测有效钥匙是否在认证范围内，认证通过后，车主就可以打开车门进入车内。当车主携带有效钥匙进入车内将要启动车辆时，不需要拿出有效钥匙，在满足启动条件的情况下，车主只需要按动车内的启动按钮，车内的天线会在车内自动搜索有效钥匙。确认钥匙在车内之后，就会对车内的电子转向柱锁模块(ESCL)及发动机引擎控制模块(EMS)分别进行解锁认证和启动认证，当认证通过后就可以正常启动车辆。车主从车内携带有效钥匙离开时，关上车门，触摸门把手上的上锁模块，认证通过后，门锁会自动上锁并进入防盗状态。随着汽车功能的不断升级，汽车PEPS系统将逐渐替代原有的汽车进入和启动系统，发展前景十分广阔。
2.1.2汽车PEPS系统的基本结构和组成
　　6.2发展与展望
由于国内对于汽车PEPS系统的研究目前尚处于基础阶段，并不是很深入，该系统并不是十分完善，因此汽车PEPS测试系统的研究也应该会有些欠缺，需要继续不断的采集软件运行过程中的失效数据供参考和研究，来对其进行进一步的加强和改善。其次，软件可靠性的提高是有限的，也不是绝对的，不同类型的软件，软件可靠性分析的模型可能不同，目前的研究也不是非常完善，也没有成熟的结论做指导，需要不断改善软件可靠性增长模型，使之能更好的做出估计，以理论来指导软件的完善过程。本课题利用NHPP模型的最大似然估计虽然能较好地估计软件失效过程，但仍然存在着一定的误差。如何对此模型进行进一步的优化，如何选择估计方法，如何选择模型的参数，以使模型更精确地描述软件可靠性增长过程，还需要不断进行研究和探索。
参考文献
[1] National Instruments. Labview 7 Express User Manual[Z].2003
[2] National Instrument, NI PXI-2503 userguaid,2006.
[3] National Instrument, NI PXI-4701_Specifications,2006.
[4] 尚振东，王群燕，韩建海.基于LabVIEW的虚拟仪器在测试技术实验中的应用