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基于WAVE通信协议的车路协同系统的研究与设计
| 论文题名： | 基于WAVE通信协议的车路协同系统的研究与设计 |
| 关键词： | 车路协同系统;通信协议;WAVE标准 |
| 摘要： | 随着我国城市化进程的加速推进及人民生活水平的日益提高，国内普遍出现购车热潮，汽车保有量激增，传统的交通管理系统由于效率低下常常会引发道路交通拥堵、安全和环保问题。与此同时，无线通信技术及智能感知技术的迅猛发展推动了交通管理系统的智慧升级,车路协同系统（Cooperative Vehicle Infrastructure System,CVIS）作为一种行之有效的智能交通管理系统，能够有效提升道路交通安全和道路利用效率。 车路协同系统的核心是高速车载无线通信，传统的无线通信技术（如WiFi，ZigBee）在接入速度、传输时延和通信距离等方面无法满足车载环境下的通信要求，针对智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)，美国、欧洲和日本针对DSRC（Dedicated Short Range Communication）通信技术都制定了相关协议，但不同的协议标准之间均存在较大差异，不利于未来 ITS技术的进一步发展。为了使 V2X技术的发展走向规范化，IEEE制定了WAVE（Wireless Access in Vehicular Environments）标准，包含IEEE1609协议簇和802.11p协议。我国目前对于ITS的研究大多局限于智能交通应用（如ETC应用）及架构的研究，对车载无线通信中核心通信协议的开发及车路协同系统的搭建尚落后于发达国家。本文基于实习公司的项目，面向车路协同系统的开发需求，完成了 WAVE协议以及车路协同系统中车载单元的开发与实现，为车路协同应用提供可靠通信支持。 本文首先研究了WAVE协议簇的基础理论及相关协议行为，分析了协议栈各层的结构和特点，结合其他无线通信协议，指出了WAVE协议针对车载环境所做的改动与设计，并在深入分析车载无线通信中最核心的IEEE1609.3协议的基础上，借助于Linux开源内核代码及开放式网络协议栈接口，完成了对该协议的软件设计与开发实现。其次，分析了车路协同系统环境下安全类和非安全类应用对车路协同系统的特定需求，并针对安全类应用设计了三个典型车路协同应用场景，研究了场景实现所需的车辆数据及通信需求。设计实现了车路协同系统中车载单元（On Board Uint,OBU）的软硬件架构，并对软件架构中CAN数据采集模块、GPS定位模块及WSM(WAVE Short Message)数据收发模块做出了设计并实现。最后基于本文设计开发的OBU搭建了车路协同系统中车-车协同测试环境，实现了安全类应用场景所需关键车辆数据的采集及WSM报文的收发。 |
| 作者： | 张东伟 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 魏克新;王文扬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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