شبكة متحكم لاسلكية كفوءة ومؤمنة للمركبة الكهربائية ذاتية القيادة

الباحث

زينة علي محمد شريف

المشرف

قتيبة إبراهيم علي

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية الهندسة / هندسة الحاسوب

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

إنجليزي

الكلمات المفتاحية

Wireless CAN ; Autonomous vehicles ; In-vehicle networks ; Security

يعتبر ناقل شبكة منطقة التحكم (CAN) معيار الشبكة داخل المركبات (IVN) الأكثر Le gu .هذا الناقل متاصل في صناعة السيارات لأكثر من ثلاثة عقود على الرغم من بنيته البسيطة لتوصيل وحدات التحكم الإلكترونية المختلفة OSI, (ECUs) مع زيادة عدد وحدات التحكم الإلكترونية يزداد الوزن، تكاليف الصيانة، التنقل المقيدء وتعقيد تركيب الاتصالات السلكية خاصة بالنسبة للمركبات ذاتية القيادة (AV) الهدف الرئيسي لهذه الأطروحة هو استبدال ناقل شبكة منطقة التحكم (CAN) السلكي بناقل شبكة منطقة التحكم لاسلكي (WCAN) تتضمن حلولنا المقترحة في هذه الأطروحة أربعة مكونات اساسية: Vogl تصميم نموذج مركبة ذاتية القيادة يتضمن عدد من وحدات التحكم الإلكترونية الخارجية مثل الكاميرات والرادارات وكشف الضوء والمدى (LIDAR) بالإضافة الى وحدات التحكم الإلكترونية الداخلية Jie وحدة التحكم في السيارة (V/C) البطارية والعاكس/وحدة التحكم في المحرك (I/MC) والفرامل وشاشة عرض لوحة العدادات (INS) والتحكم في ناقل الحركة (Trans) باستخدام محاكاة Ls CA Noe/MATLAB تعديل بنية وحدة التحكم الإلكترونية التقليدية لتصبح لاسلكية الاتصال عن طريق إضافة مكون امتداد Wireless يسمح باتصال لاسلكي سلس وشفاف. سيتم الاختيار ل 802.116 IEEE والذي يعمل بسرعة 11 ميجابت في الثانية. سيتم تفصيل بنية وحدة التحكم الإلكترونية الجديدة وبروتوكول الاتصال المقترح. ثالثاً: تم تنفيذ بيئة اتصال لاسلكي خاص لكل سيارة ذاتية القيادة حتى لا يتمكن أحد من الاستماع أو اكتشاف وجود هذه الشبكة. ويتم ذلك عن طريق تقديم معادلة تعديل فريدة من نوعها لمفتاح الكود التكميلي (CCK) لوحدات التحكم الإلكترونية العاملة في كل مركبة ذاتية القيادة، والتي تختلف عن GUS pall ذاتية القيادة الأخرى والشبكات اللاسلكية التقليدية. سيتم اختبار فعالية هذه الطريقة باستخدام نموذج MATLAB/SIMULINK المصمم خصيصا لهذه Jali شبكة منطقة التحكم (CAN) اللاسلكي المعدل. رابعا , تنفيذ استراتيجية للتعامل مع إقرار لجنة المناقشة نشهد نحن أعضاء لجنة التقويم والمناقشة الموقعون أدناه إننا قد اطلعنا على اطروحة الطالبة ( زبينة علي محمد شريف ) والموسومة ( شبكة متحكم ALY كفووة و Ainge للمركبة الكهربائية ذاتية القيادة ) وناقشناها في محتوباتها وفيما له علاقة بها بتاريخ 2024/4/1 وقررنا إنها جديرة لنيل شهادة الدكتوراه فلسفة في هندسة الحاسوب التوقيع: التوقيع: رئيس اللجنة: د. صلاح عبدالغني جارو عضو اللجنة: د. ربيع موفق حاجم المرتبة العلمية : أستاذ المرتبة العلمية : أستاذ مساعد التاريخ: / :خيراتلا 2024/ / /2024 التوقيع: التوقيع: عضو اللجنة: د. زياد خلف فرج عضو اللجنة: د. توركان احمد خليل المرتبة العلمية: أستاذ مساعد المرتبة العلمية: أستاذ مساعد التاريخ: / :خيراتلا 2024/ / /2024 التوقيع: التوقيع: عضو اللجنة: د. محمد يونس ذنون عضو اللجنة (المشرف): د. قتيبة إبراهيم علي المرتبة العلمية: أستاذ مساعد المرتبة العلمية: أستاذ التاريخ: / /2024 التاريخ: / ا /2024 إقرار مجلس الكلية اجتمع مجلس كلية الهندسة بجلسته ( ) المنعقدة في ( ) وقرر الاتي : يوصي المجلس بمنح شهادة دكتوراه فلسفة في هندسة الحاسوب تخصص هندسة الحاسوب. أ.م.د. ايمن طالب حميد أ.د. عبد الرحيم ابراهيم جاسم مقرر مجلس الكلية عميد الكلية إقرار المشرف agai بأن إعداد هذه الاطروحة الموسومة ب " شبكة متحكم لاسلكية كفوءة و Linge للمركبة الكهربائية ذاتية القيادة " جرى تحت إشرافي في جامعة الموصل/ كلية الهندسة وهي جزء من متطلبات نيل شهادة الدكتوراه فلسفة في هندسة الحاسوب تخصص هندسة الحاسوب. التوقيع: المشرف: أ.د. قتيبة إبراهيم علي التاربخ: / / 2024 إقرار المقوم اللغوي أشهد أن إعداد هذه dag LY! الموسومة " شبكة متحكم لاسلكية كفوءة و مؤمنة للمركبة الكهربائية ذاتية القيادة " تمت مراجعتها من الناحية اللغوية وتصحيح ما ورد فيها من أخطاء لغوية وتعبيرية ويذلك أصبحت الاطروحة مؤهلة للمناقشة بقدر تعلق الأمر بسلامة الأسلوب وصحة التعبير. التوقيع: الاسم: أ.د. نشوان مصطفى الساعاتي التاريخ: /) / 2024 إقرار رئيس لجنة الدراسات العليا ely على توصيتي المشرف والمقوم اللغوي , أرشح هذه dag bY! للمناقشة. التوقيع: الاسم: أ.د. احمد مامون فاضل التاربخ: | /2024 ely على توصيات المشرف والمقوم اللغوي ورئيس لجنة الدراسات العليا , أرشح هذه الاطروحة للمناقشة . التوقيع: الاسم: أ.د. احمد مامون فاضل التاريخ: / / 2024

A Controller Area Network (CAN) bus, the most common intra-vehicle network (IVN) standard, has been used for over three decades despite its simple architecture for connecting different Electronic Control Units (ECUs). The weight, maintenance costs, promotion of unrestricted mobility, and the complexity of installing wired connections increase as the number of ECUs increases, particularly for Autonomous Vehicle (AV). This thesis’s main objective is to replace wired CAN with wireless CAN (WCAN). Our proposed solutions in this thesis include four pivotal components: First, an AV model design that includes external ECUs such as cameras, radars, Light Detection and Ranging (LiDAR), In addition to internal ECUs such as vehicle controller (V/C), Battery, inverter/motor controller (I/MC), brakes, Instrument panel display (Ins.) and transmission control (Trans) using CANoe/MATLAB simulation. Secondly, the traditional ECU architecture will be modified by expanding its communication capabilities to become wireless. CAN will be extended to wireless so that the same ECU only has an additional transparent wireless connection by attaching a Wireless CAN extension component to each ECU. IEEE 802.11b will be chosen, 11 Mbps, and the new ECU's architecture and proposed communication protocol will be described. Thirdly, a hidden communication environment is implemented so that no one can listen to or detect the presence of this network. This is done by introducing a unique Complementary Code Keying (CCK) modulation equation for the ECUs operating in each AV, which differs from other AVs and traditional Wi-Fi. The effectiveness of this method will be tested using a MATLAB/SIMULINK model designed explicitly for this modified wireless enclosure. Fourthly, a strategy for dealing with jamming signals is presented using two channels and switching between them according to channel conditions. The proposed WCAN is validated using OPNET analysis for performance and reliability. The results of the resilient modulation showed that the Bit Error Rate (BER) and packet loss of the receiver ECU were stable between different CCK modifications. This indicates the robustness of the basic features of CCK modification and that the extent of modifications does not affect the CCK modification scheme with respect to orthogonality and correlation properties. On the contrary, there is a significant challenge in intercepting and decoding the signal by the eavesdropping ECU, which has shown packet loss ranging from 63% to 100% across different CCK states. Regarding the anti-jamming where the channel is exposed to the signal-to-noise ratio (SNR) and jamming power simultaneously, the results showed that when the packet loss reaches 2% with a continuous period of 0.01 second, the passive channel will be automatically activated. Thus, the channel is recovered, and the data transmission is maintained securely. Finally, OPNET results show that a single IEEE 802.11b network accommodated the internal and external ECUs and maintained the delay deadline requirements. The LiDAR ECU requires high bandwidth to accommodate 13,500 point cloud data (PCD) every 200 ms. The data rate provided by IEEE 802.11b was insufficient to transmit such massive data, leading to the choice of the IEEE 802.11a standard. However, the IEEE 802.11a standard also did not meet the deadline requirements for delay, which led to the implementation of 100BaseT Fast Ethernet with a data rate of 100 Mbps and throughput of 500,000 bytes per second, and latency of 8 ms.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب