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慕尼黑技术大学:优雅退化的汽车系统的可预测定时行为

论论资讯 | 2023-01-01

Design Automation for Embedded Systems

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Predictable timing behavior of gracefully degrading automotive systems

Weiss P.; Steinhorst S.

Published:2023-01-01
DOI:10.1007/s10617-023-09271-x

研究背景

自动驾驶汽车的安全性至关重要,因为在出现故障的情况下没有驾驶员可以作为备用解决方案。在这种情况下,安全关键任务可以在其他可用的硬件资源上重新启动。优雅降级可以作为一种成本有效的解决方案,其中硬件资源在运行时从非关键到安全关键任务进行重新分配。我们允许非关键任务积极使用作为关键任务备份保留的资源,否则这些资源将不被使用,并且仅在故障情况下才需要。然而,在这种情况下,实现安全关键应用程序的可预测时间行为至关重要,以确保安全操作。在这里,必须确保即使在安全关键任务重新启动后,仍可以给出执行时间的保证。

研究内容

在这篇论文中,作者提出了一种优雅降级方法,使用可组合调度来实现安全关键分布式应用程序的时序约束分析。论文首次提出了一种性能分析方法,能够分析使用优雅降级的故障操作分布式应用程序的时序约束。作者提出了一种动态分散映射过程,该过程使用分析方法和回溯算法在运行时执行约束求解。作者通过将映射成功率与现有方法(如主动冗余和基于资源可用性的方法)进行比较来评估他们的方法。在实验中,作者的优雅降级方法可以在相同的架构上安装大约两倍数量的关键应用程序,相比之下,主动冗余方法只能安装相对较少的关键应用程序。这些方法的结合使得优雅降级的汽车系统具有动态且故障操作的行为,同时还具有成本效益的备份解决方案。

研究意义

本文提出的优雅降级方法和动态分散映射过程使得自动驾驶汽车的安全性更高,因为这些方法可以在出现故障的情况下保证安全关键任务的执行时间。这些方法还具有成本效益,因为它们可以在同一架构上安装更多的关键应用程序。这些方法的创新点在于使用可组合调度来实现时序约束分析,这是一种新的方法,能够分析使用优雅降级的故障操作分布式应用程序的时序约束。这篇论文的研究成果对于未来自动驾驶汽车的安全性和可靠性有着重要的意义。

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