WAVE下基于RPR切换技术的车联网系统研究与设计

论文摘要

作为前瞻性的研究课题,车联网已经受到来自各方的瞩目。车联网可以实现车辆、道路、基础设施和智能终端等广泛的互联互通,在为驾驶者提供高效便捷出行服务的同时,也能为职能部门提供更好的交通管理平台。本文首先从未来的交通应用需求出发,设计了车联网系统的整体架构,然后分析了该系统架构在无线通信技术上的一些需求,从而引出了支撑车联网系统信息传送的关键技术—专用短程通信DSRC。针对目前DSRC尚未形成国际标准,在已有的标准中,以IEEE标准WAVE/DSRC最为先进和完善。WAVE由IEEE802.11p和IEEE 1609协议栈两部分组成。本文以WAVE标准作为研究对象,介绍了802.11网络与802.11p网络的异同,以及IEEE 1609.3/4的运行机制。然后,本文采用WAVE原型样机,设计出不同的方案来测试真实环境下802.11p网络的吞吐量性能,并进行分析。针对传统802.11网络切换机制过程复杂,延时较长,不适合应用于高速车载环境的问题,本文提出并设计了一种WAVE网络下基于RSU相对位置(RPR)的快速切换技术,解决车辆在多个RSU之间的快速切换问题。最后,以WAVE原型样机和RPR切换技术为基础,设计了一种车联网车路协同系统,实现交通信息的区域广播、违章行为的监测并上传记录等功能,并搭建模拟场景测试环境,在真实环境下进行测试和验证。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图清单
• 附表清单
• 公式清单
• 术语解释
• 缩写
• 1 绪论
• 1.1 智能交通系统的发展历史和交通现状
• 1.2 下一代智能交通系统——车联网
• 1.2.1 车联网的概念
• 1.2.2 建设车联网的意义
• 1.2.3 国内外的车联网发展状况
• 1.3 车联网系统架构及其关键技术
• 1.3.1 车联网系统的架构
• 1.3.2 车联网无线通信技术需求
• 1.3.3 车联网关键技术DSRC
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.5 论文结构
• 2 WAVE协议栈的研究
• 2.1 WAVE综述
• 2.2 IEEE 802.11概述
• 2.2.1 802.11网络类型
• 2.2.2 关联与身份验证机制
• 2.2.3 IEEE DCF和CSMA/CA机制
• 2.2.4 IEEE 802.11e的EDCA机制
• 2.3 IEEE 802.11p的新特性
• 2.4 IEEE 1609.3/4机制研究
• 2.4.1 IEEE 1609.4
• 2.4.2 IEEE 1609.3
• 2.5 本章小结
• 3 802.11p网络吞吐量测试
• 3.1 802.11p物理层概述
• 3.2 测试工具:Chariot
• 3.3 测试方案、结果及分析
• 3.3.1 测试方案一
• 3.3.2 测试方案二
• 3.3.3 测试方案三
• 3.4 本章小结
• 4 WAVE系统下快速切换机制的设计
• 4.1 提出问题
• 4.2 802.11的切换机制
• 4.3 WAVE场景介绍
• 4.4 基于RPR算法的切换触发机制设计
• 4.5 802.11p切换过程的设计
• 4.6 本章小结
• 5 车联网车路协同系统的设计
• 5.1 车路协同系统典型应用
• 5.2 整体架构设计
• 5.3 接口数据格式定义
• 5.4 Socket通信
• 5.5 WAVE车联网系统的软件设计
• 5.5.1 RSU软件设计
• 5.5.2 OBU软件设计
• 5.5.3 车载显示终端软件设计
• 5.6 本章小结
• 6 车路协同系统测试与验证
• 6.1 交通场景定义
• 6.2 测试环境部署
• 6.3 测试结果
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历