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车联网专用短程通信和定位技术的研究与应用

兰琛  
【摘要】:随着人们出行需求的增加,交通问题逐渐成为了人们关注的焦点。车联网将道路、车辆等因素作为一个有机的整体加以考虑,是当下智能交通领域的研究热点。国内的车联网研究还停留在感知层,在通信层尚未形成统一标准,也缺乏相关的应用。本文研究了车联网中的专用短程通信技术和定位技术,并在二者的基础上实现了车路协同和路口预警的应用。 首先,本文分析了Wi-Fi协议栈结构及驱动机制,在Wi-Fi的协议及状态机基础上,主要进行了车载环境下的快速接入和短消息协议设计,包括数据收发、信道切换以及用户和内核通信方式的设计,并与Wi-Fi进行了性能上的对比。然后将伪距差分定位技术与专用短程通信技术结合,使用短消息协议封装差分改正数,完成差分数据编解码,提高了车辆的定位精度,降低了系统成本。车路协同的功能是实现道路管理者和出行者间的双向通信,能够定时发布交通服务信息、上传车辆数据、维持连接状态。程序设计采用了多线程技术及多路复用技术,提高了数据并行处理能力。路口防撞预警通过路侧设备收集并广播车辆信息,避免了车辆较多时带来的信道争用问题。预警系统收到车辆信息后判断可能发生的碰撞类型,减少了不必要的预警所造成的系统开销,并对直线和侧面碰撞分别采用不同的预警方法。设置预警参数时,考虑了不同碰撞环境下的安全因素以及实际驾驶状况,并通过离线测试证明了预警系统在实际环境下的可靠性。 最后,本文对将前几章所设计的内容集成,介绍了集成系统的层次结构及硬件组成,并完成了实际应用场景下的测试。全文的测试结果表明,本文设计的专用短程通信技术及差分定位技术具有良好的性能,在通信延迟、定位精度等多方面达到了技术指标,设计的应用可以用在实际的交通环境中。


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