智能交通专用短程通信（DSRC）关键技术与应用研究

论文摘要

专用短程通信技术是实现车-路和车-车通信的核心技术,在电子收费、信息服务、安全监控等智能交通领域内具有广泛的应用空间和研究价值。本文以国家标准《电子收费专用短程通信（DSRC）》GB/T 20851:2007为研究基础,以实现多车道自由流电子不停车收费的应用需求为研究目标,以专用短程通信欧洲标准CEN TC278、美国标准ASTM E2213和日本标准ARIB T75为参考依据,分析各方的技术特点和适用范围与现状及发展趋势,提出并实现了对GB/T 20851-2:2007的数据链路层进行异步时分多址（AsyTDMA）的技术改进,以达到1台RSU能够同时以并行或串行的方式处理来自于1条车道或多条并行车道的多台OBU的目的;同时,对基于GB/T 20851-3:2007的应用层实现的电子不停车收费应用的扩展接口的种类和功能进行扩充,对基于DSRC的ETC应用模型进行抽象和概括,以达到为基于DSRC-ETC应用模型的各种实例化应用的设备能够相互操作和系统能够相互兼容的目的,为多车道自由流电子不停车收费和区域联网电子不停车收费的前端系统的实现与兼容提供依据,有利于专用短程通信技术的推广应用和智能交通短距离移动通信产业的健康发展;另外,以流程图的形式说明了符合修改前后标准的设备如何在通信初始化相位阶段通过竞争与协商的方法实现相互兼容,以及成功研制了符合新规范的样机模块。本文的重点在于智能交通专用短程通信协议标准与应用规范的研究、实现及验证。最后,简单介绍了在智能交通专用短程通信技术方面国际上最新的研究动态和成果——WAVE/CALM-M5,以及作者在该方面计划要做的工作和已经做的工作与取得的进展,并对后续的工作进行了初步的规划与展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 欧洲研究现状及发展趋势
• 1.2.2 日本研究现状及发展趋势
• 1.2.3 美国研究现状及发展趋势
• 1.2.4 国内研究现状及发展趋势
• 1.2.5 国内外现状及趋势分析
• 1.3 关键技术研究分类
• 1.4 研究目标和主要工作
• 1.5 本文结构
• 第2章 DSRC 协议分析
• 2.1 概述
• 2.2 DSRC 物理层
• 2.2.1 概要
• 2.2.2 下行链路参数
• 2.2.3 上行链路参数
• 2.2.4 协议解析
• 2.3 DSRC 数据链路层
• 2.3.1 概要
• 2.3.2 关键时序参数
• 2.3.3 MAC 子层
• 2.3.4 LLC 子层
• 2.4 DSRC 应用层
• 2.4.1 概要
• 2.4.2 T-KE
• 2.4.3 I-KE
• 2.5 本章小结
• 第3章 多址访问技术方案的选择与实现
• 3.1 概述
• 3.2 信道复用的基本原理
• 3.2.1 频分复用
• 3.2.2 时分复用
• 3.3 复用方式选择
• 3.4 异步时分多址机制的实现
• 3.4.1 基本思路
• 3.4.2 时间窗口的分类与管理
• 3.4.3 时间窗口的鉴别
• 3.4.4 时间窗口的管理
• 3.4.5 时间窗口的时序
• 3.4.6 时序参数的确定
• 3.4.7 服务原语的支持
• 3.5 专用通信链路的建立
• 3.6 本章小结
• 第4章 协议配置与设备管理的实现
• 4.1 概述
• 4.2 协议配置和设备管理的基本原理
• 4.3 协议配置与管理的实现
• 4.3.1 DSRC 物理层的配置
• 4.3.2 DSRC 数据链路层的配置
• 4.3.3 DSRC 应用层的配置
• 4.3.4 DSRC 内层管理的实现
• 4.4 DSRC 应用模型
• 4.4.1 通信链路初始化
• 4.4.2 上下行链路应用流程
• 4.4.3 通信链路释放
• 4.5 本章小结
• 第5章 应用模型的研究与定义
• 5.1 概述
• 5.2 EFC 应用模型
• 5.3 ETC 应用模型
• 5.3.1 应用环境
• 5.3.2 应用数据
• 5.3.3 安全机制
• 5.3.4 接口函数
• 5.3.5 设备需求
• 5.3.6 交易模型
• 5.4 一致性和互操作性
• 5.4.1 BST
• 5.4.2 VST
• 5.4.3 初始化流程
• 5.5 本章小结
• 第6章 新一代专用短程通信技术
• 6.1 概述
• 6.2 WAVE 关键技术
• 6.3 WAVE 物理层
• 6.4 WAVE MAC 子层
• 6.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1——ISO/TC204 与CEN/TC278 的课题工作组
• 附录2——DES 算法C 语言实现代码
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢