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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김영곤
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수6
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2017
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자동차 회사는 자동차 내부에 전자장비의 증가로 인한 새로운 환경 변화를 맞이하고 있다. 전 세계 유명 자동차 회사를 중심으로 자동차 전장장치에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 자동차 전장장치 중에서 중요한 부분이 임베디드 소프트웨어 기술이다. 임베디드 소프트웨어 중에서 운영체제 기술은 핵심 역할을 수행하고 있으며 전장장치의 증가는ECU(Electronic Control Unit) 장치의 기능을 증가시키고 있다. ECU 모듈을 통해서 자동차 운전 환경을 보다 쾌적하고 안전하게 만들 수 있다. ECU 모듈은 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnection Network) 등의 모듈과 상호 작용을 하게 된다. 이러한 다양한 모듈과 장치들을 통합 관리 하고 통제하기 위한 소프트웨어가 필요하다.
최근에 자동차 제조 회사는 높은 수준의 전자장치를 제어하는 소프트웨어를 함께 개발한다. 자동차 전장품의 비율은 70~80%정도이며, 100여개의 ECU가 장착되고 있다. 따라서 차량 응용 소프트웨어의 양과 복잡도는 증가하였고 동시에 안전, 편의, 성능 그리고 환경까지 고려해야하는 소프트웨어 개발에 초점을 맞추어야 한다. 소프트웨어의 LOC(Lines of code)가 증가하면 시스템의 품질은 저하되기 쉽다. 실제로 소프트웨어의 복잡도 증가 때문에 자동차 결함 사례가 속출하고 있다. 소프트웨어의 사소한 오류로 인해 주행 중 엔진 정지, 급발진 등의 오작동이 일어나고 있다.
본 논문에서는 차량 제어 중 차량 내 네트워크인 CAN의 단선 고장을 가정한 상태에서 유선인 CAN 통신을 무선인 Zigbee 통신으로 대체하는 프로토콜 및 알고리즘을 제안하였고, 통신 상태에 따른 case별로 시스템을 구현하였다. 차량을 안전을 위하여 많은 ECU로 인하여 차량 중량 증가와 단선으로 인한 운전자의 안전에 지대한 영향을 미칠 수 있는 문제점을 해결하고자 하였다. Zigbee와 같은 무선 시스템을 이용하여 기존 자동차의 내부 네트워크들을 구성하는 Wire Harness들을 획기적으로 줄일 수 있다면 자동차 제조, 유지 및 보수, 연료효율 측면에서 많은 이득을 볼 수 있을 것 이라고 생각되고, 자동차의 동작에 있어서 백업 시스템의 구축과 중요한 센서들을, 대체 수단으로서의 무선 통신을 이용하는 이중화 프로토콜 구현으로 운전자 안전에 크게 기대할 수 있다.
최근에 자동차 제조 회사는 높은 수준의 전자장치를 제어하는 소프트웨어를 함께 개발한다. 자동차 전장품의 비율은 70~80%정도이며, 100여개의 ECU가 장착되고 있다. 따라서 차량 응용 소프트웨어의 양과 복잡도는 증가하였고 동시에 안전, 편의, 성능 그리고 환경까지 고려해야하는 소프트웨어 개발에 초점을 맞추어야 한다. 소프트웨어의 LOC(Lines of code)가 증가하면 시스템의 품질은 저하되기 쉽다. 실제로 소프트웨어의 복잡도 증가 때문에 자동차 결함 사례가 속출하고 있다. 소프트웨어의 사소한 오류로 인해 주행 중 엔진 정지, 급발진 등의 오작동이 일어나고 있다.
본 논문에서는 차량 제어 중 차량 내 네트워크인 CAN의 단선 고장을 가정한 상태에서 유선인 CAN 통신을 무선인 Zigbee 통신으로 대체하는 프로토콜 및 알고리즘을 제안하였고, 통신 상태에 따른 case별로 시스템을 구현하였다. 차량을 안전을 위하여 많은 ECU로 인하여 차량 중량 증가와 단선으로 인한 운전자의 안전에 지대한 영향을 미칠 수 있는 문제점을 해결하고자 하였다. Zigbee와 같은 무선 시스템을 이용하여 기존 자동차의 내부 네트워크들을 구성하는 Wire Harness들을 획기적으로 줄일 수 있다면 자동차 제조, 유지 및 보수, 연료효율 측면에서 많은 이득을 볼 수 있을 것 이라고 생각되고, 자동차의 동작에 있어서 백업 시스템의 구축과 중요한 센서들을, 대체 수단으로서의 무선 통신을 이용하는 이중화 프로토콜 구현으로 운전자 안전에 크게 기대할 수 있다.
목차
제 1 장 서 론 1제 2 장 관련 기술 및 연구 3제 1 절 차량통신 네트워크 31. 차량용 네트워크 기술의 중요성 32. 차량 내부 네트워크 기술 42.1. CAN 52.2. LIN(Local Interconnect Network) 52.2.1. LIN 네트워크의 기본 특성 62.3. 차세대 차량 내부 네트워크 기술 62.3.1 TTP(Time Triggered Protocol) 72.3.2 TTCAN(Time Triggered CAN) 72.3.3 Flexray 72.3.4 MOST(Media Oriented System Transport) 72.3.5 IDB1394(ITS Data Bus) 83. 차량 네트워크 기술 발전에 따른 변화 83.1. 게이트웨이 기술의 등장 84. 차량 내 무선 네트워크 기술 사례 9제 2 절 CAN FD(Flexible Data) 네트워크 111. CAN 2.0 A, B, FD 기술 112. CAN 2.0 A, B, FD 통신 프로토콜 122.1 CAN 2.0 A/B 프로토콜 122.2 CAN 2.0 A FD/B FD 프로토콜 14제 3 절 Zigbee 네트워크 161. Zigbee 기술 개요 162. Zigbee 네트워크 212.1. Zigbee의 채널 접근 방법 212.2. Zigbee의 시장 상황 232.3. M2M 시장 24제 4 절 차량 네트워크 활용 사례 251. FlexRay-MOST 게이트웨이 설계 251.1. 자동차 네트워크 구조 251.2. MOST 스택 251.3. FlexRay 스택 261.4 라우팅 테이블 262. WAVE-CAN 게이트웨이 설계 292.1 WAVE-CAN 프로세스 구조 292.2. WAVE-CAN 게이트웨이 프로세스 323. 노드 간 Fail-safe 적용한 차량 아키텍처 설계 333.1. 고장 레벨 정의 343.2. 컴포넌트 동작 불능에 관한 fail-safe 353.3. 네트워크 기반 메시지 설계 373.3.1. 메시지 헤더 373.3.2. 메시지 셋 383.4. AVP 아키텍처 및 fail-safe 컴포넌트 검증 방법 393.4.1. 환경 조건 393.4.2. 중앙 관제 서버 등록 시퀀스 403.4.3. Fail-safe 컴포넌트 구현 41제 3 장 시스템 설계 및 구현 43제 1 절 시스템 구성도 43제 2 절 Flow Chart 451. CAN의 메시지 송수신 Flow Chart 462. Zigbee의 메시지 송수신 Flow Chart 483. CAN-Zigbee의 메시지 송수신 Flow Chart 49제 3 절 Sequence Diagram 521. CAN의 메시지 송수신 Sequence 532. Zigbee의 메시지 송수신 Sequence 553. CAN-Zigbee의 메시지 송수신 Sequence 56제 4 절 Zigbee 전환 Algorithm 58제 5 절 Pseudo Code 61제 6 절 Program 구현 631. CAN의 메시지 송신 632. CAN의 메시지 수신 653. CAN-Zigbee의 메시지 송수신 674. Zigbee의 메시지 송수신 705. CAN의 메시지 재 송수신 72제 4 장 결론 및 향후 계획 74참 고 문 헌 75ABSTRACT 78
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