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Enregistrement W7116951565 · doi:10.3390/electronics15010058

FPGA-Based Dual Learning Model for Wheel Speed Sensor Fault Detection in ABS Systems Using HIL Simulations

2025· article· en· W7116951565 sur OpenAlexafffund
Farshideh Kordi, Paul Fortier, Amine Miled

Notice bibliographique

RevueElectronics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueVehicle Dynamics and Control Systems
Établissements canadiensUniversité Laval
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésFault detection and isolationReliability (semiconductor)Dual (grammatical number)BrakeSet (abstract data type)Fault (geology)Resilience (materials science)Braking system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The rapid evolution of modern vehicles into intelligent and interconnected systems presents new complexities in both functional safety and cybersecurity. In this context, ensuring the reliability and integrity of critical sensor data, such as wheel speed inputs for anti-lock brake systems (ABS), is essential. Effective detection of wheel speed sensor faults not only improves functional safety, but also plays a vital role in keeping system resilience against potential cyber–physical threats. Although data-driven approaches have gained popularity for system development due to their ability to extract meaningful patterns from historical data, a major limitation is the lack of diverse and representative faulty datasets. This study proposes a novel dual learning model, based on Temporal Convolutional Networks (TCN), designed to accurately distinguish between normal and faulty wheel speed sensor behavior within a hardware-in-the-loop (HIL) simulation platform implemented on an FPGA. To address dataset limitations, a TruckSim–MATLAB/Simulink co-simulation environment is used to generate realistic datasets under normal operation and eight representative fault scenarios, yielding up to 5000 labeled sequences (balanced between normal and faulty behaviors) at a sampling rate of 60 Hz. Two TCN models are trained independently to learn normal and faulty dynamics, and fault decisions are made by comparing the reconstruction errors (MSE and MAE) of both models, thus avoiding manually tuned thresholds. On a test set of 1000 sequences (500 normal and 500 faulty) from the 5000 sample configuration, the proposed dual TCN framework achieves a detection accuracy of 97.8%, a precision of 96.5%, a recall of 98.2%, and an F1-score of 97.3%, outperforming a single TCN baseline, which achieves 91.4% accuracy and an 88.9% F1-score. The complete dual TCN architecture is implemented on a Xilinx ZCU102 FPGA evaluation kit (AMD, Santa Clara, CA, USA), while supporting real-time inference in the HIL loop. These results demonstrate that the proposed approach provides accurate, low-latency fault detection suitable for safety-critical ABS applications and contributes to improving both functional safety and cyber-resilience of braking systems.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,489
Score d'incertitude au seuil0,700

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,231
Écart entre enseignants0,222 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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