4.3 Développement d’une nouvelle stratégie de pré-localisation d’un défaut par calcul
4.3.3 Validation de la stratégie proposée dans un bus CAN
133 Chapitre 4 0 50 100 150 200 −1 −0.8 −0.6 −0.4 −0.2 0 0.2 X: 80.18 Y: 0.2524 Distance (m) Amplitude normalisée
FIGURE4.17:Détection du défaut non franc à 80 m du réflectomètre R1.
R2 et R3 ont joué le rôle ici de simples récepteurs. En effet, l’avantage majeur de l’utilisation
conjointe de la partie injectée et la partie réfléchie du signal de test est qu’elle permet d’affiner la précision de localisation tout en limitant la complexité des traitements puisque les mêmes signaux de test sont utilisés à la fois pour calculer le taux d’erreur binaire et pour déterminer les réflectogrammes. Cette nouvelle stratégie a fait l’objet d’une publication internationale [22].
Nous proposons maintenant d’évaluer les performances de la stratégie proposée dans un réseau complexe comme décrit dans la section suivante.
4.3.3
Validation de la stratégie proposée dans un bus CAN
Pour évaluer les performances de la stratégie proposée, nous nous appuyons sur un réseau complexe. La figure 4.18 représente le synoptique d’un système distribué pour le diagnostic de défauts électriques au sein d’un bus CAN (Controller Area Network). Un tel système comporte une pluralité de réflectomètres Ri, i ∈ {1, 2, . . . , 6} connectés au réseau filaire représenté en
figure 4.18, par souci de simplification, par une simple ligne de transmission avec deux charges adaptées aux deux extrémités de la ligne. Les dispositifs connectés sont adaptés à l’impédance caractéristique de la ligne Zc= 120Ω.
La ligne de transmission est divisée en plusieurs sections notées de B1 à B7 de longueurs
respectives 5 m, 8 m, 13 m, 26 m, 8 m, 18 m et 22 m. Les câbles qui connectent les fonctions électroniques à la ligne afin d’assurer l’accès au réseau sont dénotés, respectivement, par B01à B60 de longueur 5 m. On souligne que chaque dispositif connecté permet d’effectuer l’injection du signal de test, l’analyse de la mesure et le traitement du signal reçu pour en déduire les séquences binaires envoyées. La bande passante disponible est [0-500 MHz]. Le nombre de sous-porteuses allouées à chaque réflectomètre est 256. L’espace fréquentiel entre deux sous-porteuses succes- sives est fixé à 325 kHz. La modulation utilisée est une modulation 4-QAM.
Pour résoudre les problèmes d’interférence entre les différents signaux présents dans le réseau, il est nécessaire d’utiliser une méthode d’accès multiple décrite parmi celles dans la section
Chapitre
4
FIGURE 4.18:Exemple d’un réseau CAN Automobile.
4.1. Pour cela, nous avons choisi la politique d’allocation des sous-porteuses fréquentielles aux différents dispositifs afin qu’ils puissent fonctionner simultanément. Une partie des sous-porteuses de la bande non interdite du réseau est ainsi allouée à chaque réflectomètre de manière à répartir les sous-porteuses disponibles sur l’ensemble des dispositifs par la méthode d’allocation distribuée que nous avons proposée dans la section 4.1. On souligne qu’une sous-porteuse ne peut se voir allouée qu’à un seul réflectomètre.
A la réception, chaque réflectomètre peut identifier le dispositif source du signal reçu en fonction des sous-porteuses fréquentielles contenues dans le signal. Chaque dispositif reçoit l’ensemble des signaux émis sur le réseau et peut ainsi choisir de les démoduler tous, uniquement une partie d’entre eux, voire un seul, en fonction du protocole de communication mis en place. En cas de réflexion du signal émis, chaque dispositif peut recevoir la partie réfléchie de son propre signal injecté sur le réseau. Dans ce cas, on considère que tous les réflectomètres ont le même rôle, ils peuvent donc démoduler tous les signaux reçus.
Nous décrivons à présent, sur un exemple, la stratégie proposée pour permettre la localisation d’un défaut dans un réseau filaire complexe. Nous considérons un défaut non franc sur la branche B3 de variation de l’impédance par rapport à l’impédance caractéristique ∆Zc = 20%. Le défaut
non franc est localisé à 10 m du réflectomètre R3 et de longueur 0.5 m. Le SNR est égal à 20 dB
dans ce cas. Le coefficient de réflexion du réflectomètre R3 ainsi que le coefficient de transmission
du réflectomètre R3 à R1sont soigneusement calculés via la matrice ABCD (voir Annexe C).
La figure 4.19 représente le taux d’erreur binaire calculé entre les dispositifs Ri,
i ∈ {1, 2, 4, 5, 6} et le dispositif R3. La figure 4.20 représente le taux d’erreur binaire cal-
culé entre les dispositifs Ri, i ∈ {1, 2, 3, 4, 6} et le dispositif R5.
A partir des différents calculs de taux d’erreur binaire, il est possible de déduire les liaisons défectueuses, a priori, parmi l’ensemble des liaisons qui relient respectivement les réflectomètres R3 et R5 à l’ensemble des autres dispositifs. Sur la figure 4.19, on remarque que le taux d’erreur
par calcul du TEB
4.3.3 Validation de la stratégie proposée dans un bus CAN
135 Chapitre 4 R1 R2 R4 R5 R6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Réflectomètre TEB (%)
FIGURE4.19:Calcul du TEB entre les réflectomètres R3 et Ri, i ∈ {1, 2, 4, 5, 6}.
R1 R2 R3 R4 R6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Réflectomètre TEB (%)
FIGURE4.20:Calcul du TEB entre les réflectomètres R5 et Ri, i ∈ {1, 2, 3, 4, 6}.
correspondant à R1 et R2 est considérablement plus élevé. De même, sur la figure 4.20, on
remarque que le taux d’erreur binaire correspondant aux dispositifs R3, R4 et R6 est faible voire
négligeable alors que le taux d’erreur binaire correspondant à R1 et R2 est plus élevé.
Pour déterminer les liaisons défectueuses, il s’agit de comparer le taux d’erreur à un seuil prédéterminé correspondant au niveau d’erreur au delà duquel la présence d’un défaut électrique est fortement probable. Pour cela, nous avons effectué des simulations sur chacune des liaisons illustrant la variation du TEB en fonction de la variation de l’impédance par rapport à l’impédance caractéristique ∆Zc pour pouvoir déterminer le seuil. En revenant aux figures 4.19 et 4.20 et en
supposant que le seuil de taux d’erreur au delà duquel la présence d’un défaut est avérée est égal à 0.4% (nous avons choisi le seuil en fonction du TEB le plus élevé lorsque les liaisons sont saines à ∆Zc = 0% par souci de simplification), on déduit que les liaisons suivantes sont défectueuses
(R3, R1), (R3, R2), (R5, R1) et (R5, R2). Le tableau 4.3 identifie la composition des quatre liaisons
défectueuses, i.e. les sections du réseau parcourues par le signal pour chaque couple de dispositifs émetteur-récepteur.
En analysant la composition des quatre liaisons, on remarque que la seule section commune aux quatre liaisons est la section B3 et on en déduit que le défaut détecté est localisé sur cette
section. De façon générale, on localise le défaut à l’intersection des liaisons établies comme défectueuses. Si plus d’une section est commune à l’ensemble des liaisons défectueuses, alors
Chapitre
4
Réflectomètres Branches parcourues (R3, R1) {B30,B3,B2, B10}
(R3, R2) {B30,B3,B20}
(R5, R1) {B50, B5, B4,B3,B2, B01}
(R5, R2) {B50, B5, B4,B3,B20}
TABLE4.3:Pré-localisation du défaut par calcul du TEB.
la localisation du défaut est moins précise mais peut servir de pré-diagnostic complété ensuite par une analyse de réflectométrie classique. En particulier, lorsqu’un défaut est localisé sur une section donnée du réseau, un test de réflectométrie supplémentaire peut être effectué pour déterminer la position précise du défaut sur la section. Ce test est effectué en utilisant la méthode de réflectométrie OMTDR tel que décrit dans le chapitre 3. Cette nouvelle stratégie a fait l’objet d’une publication internationale [23]. Cette méthode peut être exécutée en utilisant les mêmes signaux de test injectés dans le réseau filaire à diagnostiquer que ceux utilisés pour extraire une information sur le taux d’erreur binaire.
L’identification des liaisons défectueuses peut être effectuée directement par les dispositifs qui transmettent ensuite l’information à une unité de calcul centrale via des moyens de communication. L’unité centrale élabore ensuite la décision de localisation du défaut. L’identification des liaisons défectueuses peut également être réalisée directement par l’unité de calcul centrale qui reçoit dans ce cas les valeurs de taux d’erreur binaire transmises par les dispositifs de mesure du système et élabore la décision de localisation du défaut. L’unité centrale de calcul peut être spécifique ou localisée dans un dispositif qui joue alors le rôle de dispositif maître dans le système distribué. On parle ici de la fusion des réflectomètres. C’est l’objet de la section suivante.