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Diagnostic de rDiagnostic de rééseaux filaire seaux filaire complexescomplexes
Fabrice Auzanneau Fabrice Auzanneau -- Marc OLIVASMarc OLIVAS
Architectures et Conception
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Roadmap des activités de fiabilisation
2006 2008 2010 2012
ΣΣ
DIAGNOSTIC DISTRIBUÉ INTÉGRATION TOTALE
DU DIAGNOSTIC
DIAGNOSTIC FILAIRE
FONCTIONS & SIMULATIONS
ARCHITECTURES DE DIAGNOSTIC
DIAGNOSTIC INTÉGRÉ
MÉTHODES DE TEST AVANCÉ TEST EN LIGNE
ARCHI MULTICOEURSTECHNO ÉMERGENTES
CONCEPTION EN VUE DE LA
FIABILITÉ
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RÉSEAUX FILAIRES DANS LES TRANSPORTS
4 km – Voitures modernes
40 km – Chasseur
400 km – Avion de transport
1950 : Peugeot 203 – 125m
LE FAISCEAU ÉLECTRIQUE EST CONSIDÉRÉCOMME UN ÉLÉMENT CRITIQUE DE SÛRETÉ
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FORTS ENJEUXLa fiabilité des systèmes embarqués est un enjeu essentiel pour les constructeurs automobiles (image de marque)La complexité de l’électronique automobile a explosé
Plus de 80 calculateurs dans une voiture moderne, plusieurs réseaux de communicationLa technologie évolue vers encore plus d’électronique
Arrivée du « X by wire » : remplacement de certaines fonctions mécaniques ou hydrauliques (direction, freinage, suspension, injection…) par des systèmes électroniques programmés
LE RÉSEAU DEVIENDRA LE LIEN UNIQUE ENTRE LE CONDUCTEUR, SES ACTIONS ET LE VÉHICULE, NOTAMMENT POUR DES FONCTIONS CRITIQUES DE SÉCURITÉ
La puissance de calcul embarquée dans une 607 est 100 fois supérieure à celle d’un Airbus A300 (1975)
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Le Diagnostic filaire
Schéma de la chaine diagnostic filaire
Environnement (véhicule…..)
Canal de propagation
Sources
Traitement et analyse détection et localisation d’un défaut
Méthode
Interface(Adaptation, multiplexage)
Application
IHM
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DIAGNOSTIC DE RÉSEAUX FILAIRES
DIAGNOSTIC EMBARQUDIAGNOSTIC EMBARQUÉÉ
ARCHITECTURE DE ARCHITECTURE DE DIAGNOSTIC DISTRIBUDIAGNOSTIC DISTRIBUÉÉ
TRAITEMENT DU SIGNAL SIMPLIFIÉ
PUISSANCE DE PUISSANCE DE CALCUL INFCALCUL INFÉÉRIEURERIEURE
ALTERA FPGA1400 portes
32.5 kb – 67 I/O pins(Sur ARM : 50 ko)
ANALYSE DE SOUS RÉSEAUX PLUS SIMPLES
DIAGNO CHIP
SIMPLIFICATION ENCORE POSSIBLE PAR AJOUT DE STRUCTURES PASSIVES
DIAGNOSTIC EXTERNE
TOPOLOGIE RÉSEAU COMPLEXE
TRAITEMENT DU SIGNAL COMPLEXE
APPLICATION PC OU TABLET PC
PUISSANCE DE CALCUL REQUISE
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RÉFLECTOMÉTRIE
1. Injection d’un signal RF dans le réseau2. Pendant la propagation, une partie de
l’énergie est réfléchie par les discontinuités électriques (jonctions, défauts)
3. L’analyse du signal réfléchi fournit des informations sur l’état du réseau
Bonne précision de localisation (qq % de la longueur des câbles)Détection de défauts multiplesSe prête bien à la modélisationComplexité des systèmes et du traitement du signal
DÉTECTION – LOCALISATION –CARACTÉRISATION DE DÉFAUTS
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MODÉLISATION
Modèle simple, très évolutifBasé sur la théorie de la propagation RFFournit des formules explicites pour les signaux de réflectométrie fréquentiellePassage en temporel par TFI
Principe :Connaissant la topologie d’un réseau ramifié, remonter des terminaisons du réseau vers le point d’injection pour calculer un coefficient de réflexion équivalent au réseau en son ensemble.
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MODÈLE FILAIRE
Modèle de propagation RLCG
[ ] ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡=
−
−
00
2221
1211D
D
ee
SSSS
Sγ
γ
)()()( ωωωγ jCGjLR +⋅+=
)/()()( ωωω jCGjLRZc ++=
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪
⎨
⎧
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−
=
f
dD
fG
dD
C
dDL
f
Ddd
fR
2ln
tan2)(
2ln
2ln
1
)(
2
0
2
0
δεπ
πεπμ
πσμ
Câble coaxial :
ZL
LLe Γ=Γ − .2
0γ
0
0
ZZZZ
L
LL +
−=Γ
L
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COEFFICIENT DE RÉFLEXION ÉQUIVALENT
Remontée de proche en proche du coefficient de réflexion (CdR), pour obtenir un CdR équivalent au sous-réseau
Γ’5 Γ5
Γ’6 Γ6
Γ5, Γ6 + jonction Γ’3
Découpage du réseau en sous-réseaux organisés autour d’une discontinuité
JonctionRaccord
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MODÈLE DE JONCTIONS
Jonction de n lignes : calcul du CdR équivalent Γ1
Matrice [S] : relie les ondes entrantes aux ondes sortantes
[b] =[S].[a]
nn
ZnZ
ZnZ
Sc
c
cc
ii−
=+
−
−−=
2
1
1nn
SS ii
ij2
11 2
=−−
=
⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
−
−
−
=
nn
nn
nnn
n
nnnn
S
222
222
222
L
OMM
L
L
∑
∑
=
=
Γ+Γ
−
Γ+Γ
+−
==Γ n
i i
i
n
i i
i
nnnn
AB
2
2
1
11
12
142
[ ] [ ] [ ] [ ]anabn n −= .12 ∑= Γ+
Γ+−=
n
i i
iKAnnB2
11 12)2(
∑= Γ+
Γ−
= n
i i
in
AK
2
1
12
2avec
Ce qui donne :
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TEMPOREL « IMPLICITE »
On peut avoir une vision des phénomènes en temporel par observation du CdR en fréquentiel
Linéarisation de la fraction
LL
L
∑∑∑∑∑∑
∑ ∑∑
<<<<<<<<<<<<
<< <<<<
ΓΓΓ−ΓΓ−Γ−+ΓΓΓ+ΓΓ+Γ+
+ΓΓΓ+ΓΓ+Γ+
−=Γ
kjikji
jiji
ii
kjikji
jiji
ii
ji kjikjiji
ii
nnnnn
n
111111
1 1121 6421
3242
L∑∑∑∑ ∑∑<<<≠<== <<=
ΓΓΓ+ΓΓ+Γ+ΓΓ+Γ−
−Γ+−
=Γkji
kjiji
ji
n
ii
n
i jiji
n
iii CBA
nnn
nnn
11
2
2
3
2 13
2
2321
16)2.(442
Réflexion au
raccord
Réflexions en bout
de lignes
Trajets A/R dans les lignes
Interactions entre les
lignes
Trajets A/R – A/R dans les
lignes
Interactions multiples entre les
lignes
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MODÈLE DE RACCORDS
Raccord de deux lignes différentes
1
21
0 1 RRTRR
+=
R0 : CdR équivalent recherchéR1 : CdR équivalent au réseau en aval du raccord
Linéarisation pour vision en temporel :K321
11 uuu
u−+−=
+[ ] [ ] )1( 31
211
210 K+−+−= RRRRRRTRR
RaccordFin de ligne Trajets multiples
γ1, Zc1 γ2, Zc2R
T
R0 R1
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COMPARAISONS SIMULATIONS / MESURES
Exemple de calcul pour un réseau complexeVisualisation des signaux de TDRExplication physique des différents picsPermet une comparaison avec une mesure pour la phase de diagnostic
Mesure avec un analyseur de réseau vectoriel (300 kHz –500 MHz)
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PREMIÈRE IMPLÉMENTATION SUR FPGA
Génération, injection, acquisition, numérisation du signal, mesure et calcul de la distance, caractérisation du défaut
OBJECTIF : CONCEPTION D’UNE PUCE DÉDIÉE
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OBJECTIFS OPÉRATIONNELS
Projet SEEDS (PREDIT 2005)Partenaires : Renault Trucks, Delphi, Serma, Supélec LGEP, INRIA
Conception et preuve de faisabilité d’un système de diagnostic de câbles automobiles
Diagnostic externeDiagnostic embarquéFlexray
ECUengine
CAN
Body control module
CAN
Driver doormodule
CAN
Airbag
CANPassenger
door module
FlexrayYaw rate sensor
FlexrayElectronic stability program
Flexray
Electro-hydraulic
powersteering
Flexray
Automatic headlamp
control
FlexrayAutomatic
transmission control
CANUnderhoodelectronics
CANInstrument
panel cluster
CANRear
electronics central module
CANParking
assistant
CAN
Displays
CAN
Auxiliaryheater
CAN
Sun roof moduleCAN
Interface
Flexray
Embedded diagnosis system
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CONCLUSIONS
Ce modèle apporte une vision physique aux signaux de réflectométrie temporelle
Il s’appuie sur un besoin réel dans le cadre d’un projet coopératif
L’étape suivante est celle du diagnostic proprement dit
Position précise des pics de TDRInterprétation en termes de défauts sur le réseau
Publications associéesAnnales des Télécoms (acceptée)PIERS 2007 (Prague)
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+33 1 69 08 48 [email protected]
Merci de votre attention
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