基于车联网的高速公路事故预警方法研究

发布时间：2017-10-05 14:35

  本文关键词：基于车联网的高速公路事故预警方法研究

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【摘要】：近年来,我国高速公路的事故发生率逐年增高,在造成严重的人员伤亡和财产损失的同时,还会引发高速公路的拥堵和大面积车辆滞留。依靠车联网技术提供的车辆与车辆间、车辆与路侧设备间的通信,可以完成对事故的实时预警。针对现有基于泛洪的预警消息广播机制丢包率高,以及车辆在高速公路场景中网络连接潜在的中断问题,论文首先针对三种典型的高速公路事件,提出了相应的事件判定方法;之后通过分析目标节点分布,提出了针对拥堵事件和交通事故的消息的广播方案;同时通过对异构网络切换技术进行研究,利用车联网的多跳特性,提出了两种垂直网络切换算法,从而完成对高速公路场景中的事故预警方法的研究:首先,在分析车联网的体系架构和关键技术的基础上,通过对比分析几种典型的车-车、车-路通信技术,构建了一种基于4G和DSRC通信技术的高速公路车联网通信场景;其次,构建了交通信息采集模型并设计了交通信息的采集方案,在此基础上提出了针对三种典型的高速公路事件的事件判定方法;再次,依照不同的高速公路事件类型,通过分析消息的类型和目的节点分布状况,论文提出了拥堵消息的广播机制和事故安全消息广播机制;然后,在研究异构网络切换技术的流程和关键技术的基础上,分析了车辆在高速公路场景中行驶时涉及的异构网络切换过程,提出了持续型垂直网络切换算法和粘连型垂直网络切换算法,用以实现车辆与路侧设备间的多跳连接,通过设置切换判决阈值,保证多跳连接过程中车辆与路侧设备间的通信质量。最后,利用Veins仿真平台搭建了具备4G和DSRC通信能力的高速公路车联网仿真场景,对论文提出的事故预警方法和垂直网络切换算法的性能进行了测试。测试结果表明,论文提出的事故预警方案基本能够保证预警消息的及时传递,同时,相较泛洪广播,论文设计的拥堵消息广播方案和事故安全消息广播方案在丢包率、网络吞吐量和延时三方面均具有较大的优势;此外,相比基于RSSI的垂直网络切换算法,论文提出的两种切换算法不仅能延长车辆处于DSRC网络中的时间,且进行切换时的切换次数少,不易引发“乒乓效应”。
【关键词】：车联网 高速公路 事故预警 广播方案 垂直切换
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 课题的研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 车联网技术国内外研究现状12-15
• 1.2.2 事故预警技术国内外研究现状15-17
• 1.2.3 垂直网络切换算法国内外研究现状17-19
• 1.2.4 车联网仿真技术国内外研究现状19-21
• 1.3 论文主要研究内容21-22
• 1.4 论文章节安排22-24
• 第二章 基于车联网的高速公路事故预警系统体系结构24-37
• 2.1 车联网体系架构24-27
• 2.1.1 车联网的组成24-25
• 2.1.2 车联网的特点25
• 2.1.3 车联网关键技术25-27
• 2.2 车-车/车-路通信技术选择27-30
• 2.2.1 车-车/车-路通信技术分类27-28
• 2.2.2 典型的车-车/车-路通信技术28-30
• 2.3 基于 4G和DSRC的高速公路事故预警通信场景30-33
• 2.3.1 高速公路通信场景30
• 2.3.2 路由协议概述30-33
• 2.4 车联网仿真平台Veins33-37
• 2.4.1 Veins仿真平台简介33-34
• 2.4.2 Veins仿真平台工作原理34-35
• 2.4.3 Veins仿真平台的搭建35-37
• 第三章 基于车-车/车-路通信的交通信息采集与处理37-47
• 3.1 基于车-车/车-路通信的高速公路交通信息采集方案37-39
• 3.1.1 交通信息采集及发布模型37-38
• 3.1.2 交通信息采集方案38-39
• 3.2 基于车-车/车-路通信的高速公路交通事件判定方案39-47
• 3.2.1 交通信息预处理39-40
• 3.2.2 交通事件判定方案40-41
• 3.2.3 拥堵事件判定41-43
• 3.2.4 追尾事故判定43-45
• 3.2.5 侧面碰撞事故判定45-47
• 第四章 基于车-车/车-路通信的交通信息预警47-73
• 4.1 基于车-车/车-路通信的事故消息广播方案47-58
• 4.1.1 基于车-车/车-路通信的消息广播方案分析47-49
• 4.1.2 拥堵预警消息广播方案49-51
• 4.1.3 事故安全消息广播方案51-53
• 4.1.4 基于车-车/车-路通信的高速公路事故预警整体流程53-58
• 4.2 异构网切换技术研究58-64
• 4.2.1 异构网切换技术分类58-59
• 4.2.2 异构网络切换流程及关键技术分析59-64
• 4.3 面向 4G和DSRC网络的垂直网络切换算法研究64-73
• 4.3.1 高速公路异构网络切换过程分析64-70
• 4.3.2 持续型垂直网络切换算法70-71
• 4.3.3 粘连型垂直网络切换算法71-73
• 第五章 高速公路事故预警方法性能测试73-88
• 5.1 基于车联网的高速公路事故预警测试平台73-77
• 5.1.1 测试场景及参数设置73-76
• 5.1.2 测试标准说明76-77
• 5.2 高速公路事故预警测试分析77-88
• 5.2.1 交通信息采集系统测试分析77-78
• 5.2.2 事故预警方法测试分析78-83
• 5.2.3 基于 4G和DSRC的异构网络切换机制测试分析83-88
• 第六章 总结与展望88-90
• 6.1 总结88
• 6.2 展望88-90
• 参考文献90-96
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果96-97
• 致谢97

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本文编号：977360