基于VANETs的车辆通信与安全技术研究

发布时间：2020-08-23 17:39

【摘要】：近年来,随着经济、科技的迅速发展,人们的生活水平得以逐渐提升,这不仅体现在衣、食、住方面,在出行方面,同样有着显著的变化,越来越多的人选择自驾行,因此车辆保有量逐年攀升。但车辆数量的激增也对社会和人们生活造成了一系列不良影响。在一些城市,交通事故数量连年攀升、交通拥堵现象愈演愈重,并造成大量的人员伤亡和财产损失。因此,本文将重点研究车辆间的信息交流和安全行驶问题。本文的主要工作有以下几个方面:(1)研究分析协作通信方式、网络编码理论技术基础及车辆碰撞预警机制。首先对协作通信系统模型进行简单阐述,并详细介绍协作通信方式的过程原理。文章简单介绍了协作通信模型协议,并根据中继节点对信号的处理方式的不同,分别介绍了放大转发AF(amplify-and-forward)和译码转发 DF(decode-and-forward)。其次,文章详细介绍了网络编码技术,给出了线形网络编码、随机网络编码的编码解码过程。此外,给出协作方式下的中断概率的定义及推算,并对连通概率做出简单的阐述。最后,对车辆碰撞预警机制进行简单阐述。(2)为减小计算开销,对比分析中断概率的精确表达与近似表达。首先设定Nakagami-m信道环境,并选取动态网络编码DNC(Dynamic Network Coding)编码方式,推算精确与近似中断概率。其次设定瑞利(Rayleigh)环境,并对非二进制网络编码NBNC(Nonbinary Network Coding)、泛化动态网络编码 GDNC(Generalized Dynamic Network Coding)进行仿真分析对比。验证近似概率的合理与正确性。(3)重点对车辆的连通概率及安全性进行了讨论。为保证信息的安全转发和行车的安全,将车辆行驶过程中所需要的安全距离考虑在内,研究车联网网络的连通概率。此外,本文还在不同的行车环境参数设定下,例如:不同的车辆密度、不同的车辆通信辐射半径、不同的安全距离,对得出的连通概率进行分析讨论。最后,本文还对考虑安全距离的连通概率做出更详细的专项讨论,得到最小安全距离对车辆连通概率的影响。(4)最后,本文将安全距离考虑进车辆碰撞预警机制内,给定车辆的运动特征和行车场景(十字路口,前车遇红灯或其他情况需要紧急刹车,选择单车道行车环境)。并假设车辆可以通过GPS和GIS获知自己的位置;可以通过周期性的beacon信息获知其他车辆的位置;本文所实验的车辆都有共同的制动特性。分别考虑在前车初速度小于后车初速度、前车初速度大于后车初速度的情况下,后车为保证安全行驶所需要预留的安全距离。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U495;TN911.22
【图文】：

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车安全方面，碰撞自动求助、紧急救援等服务功能能够有效的减少人们的生命财产损失；逡逑同时，车联网也提供了多种娱乐服务。我国车联网用户也在迅速增长，到２０１６年，己从逡逑２００５年的５万增至１９６０万如下图１－２所示：逡逑２000邋１逦柋逡逑１ＳＯＯ邋－逡逑１６０Ｇ邋－逦ｕｍｉ逡逑Ｊ＾ｌＯＯ邋－逦ＩＩ逡逑１２００邋－逦＿逦W逡逑１０００邋－逦则逦１＾１逦ＩＩＩ逡逑－逦幽媝嚷逡逑６００逦■■逦ｍｉｌ逦ｍｕ逡逑＿邋－逡逑：广＿—■—．－１－７逡逑２００５邋年逦２０１３邋年逦２０１．１邋年逦２０１５年逦２０〗６邋年逡逑图１－２邋２００５－２０１６年中国车联网用户规模趋势（单位：万户）逡逑车联网作为车辆间信息交流的主要渠道，因此提高信息的传输可靠度尤为重要。所以逡逑为保证车辆行驶安全，中断概率及连通概率作为影响信息传递质量的重要影响因素具有很逡逑大的研宄价值。逡逑近年来车辆预警机制的研究也取得了一定成就，车辆碰撞预警机制在行车安全中扮演逡逑着十分重要的角色。但同时，建立和完善车辆行驶过程中的碰撞预警机制也是一项复杂且逡逑艰难的任务。通过建立健全道路交通运输安全预警信息的发布机制和车辆行驶过程中防碰逡逑撞等机制，提高道路运输事故预防工作，能够有效提醒道路运输企业、道路运输辅助业及逡逑从业人员及早采取防范措施，消除安全隐患，能够有效提醒驾驶员在驾驶过程中避免与前逡逑车跟车距离过小，最大的程度地预防道路险情，减少交通运输和车辆行驶过程中的安全责逡逑任事故。逡逑１．２国内外研究现状：逡逑目前

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逦Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｆｏｒ邋ＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｒａＨｉｃ邋ａｎｄ邋Ｄｒｉｖｉｎｇ”逡逑—？欺洲多国合作^u展的Ｆｉ邋ｅｅｎｅｔ项妇逡逑图１－３邋ＶＡＮＥＴｓ各国发展状况逡逑美国、日本和欧洲各国早在上世纪六七十年代就在智能交通方面做出了很多的研究，逡逑并取得了一定量的成果。其中，美国在１９９１年做出了一项重要决策，将研究开发智能化逡逑系统作为国策，并制定了综合提高路上交通效率化法。此外，美国政府在智能交通上还给逡逑与大量的物质技术支持。日本的智能交通项目起步也较早，相关理论研宄相比于其他国家逡逑也较为成熟，１９９４年，日本政府有关部门联合成立日本道路交通、车辆智能化促进协会。逡逑欧洲经济发展迅速，在智能交通方面应用也较为完善。世界各国相关研究人员在车载通信逡逑的网络编码方向同样取得了巨大成果。逡逑在通信网络信道质量变差的情况下，为增强车辆通信网络的连通性，Ａｈｌｅｍ提出了一逡逑种协作中继的方式［５］。如果Ｖ２１是双向通信的

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