基于车路协同的信息采集与通信技术应用研究

发布时间：2020-10-25 22:58

　　 在公路交通运输领域信息化的今天,智能交通系统在人类的社会生活中得到了广泛的应用。然而随着车辆保有量的持续上升,交通拥堵与安全问题也愈发严重,只有人、车、路的密切配合,才能够有效地缓解交通阻塞,减少交通事故,使人们的出行更为便捷,因此,车路协同成为了当今智能交通研究的热点之一。在车路协同系统中,移动自组网节点运动快、拓扑变化频繁,因此如何让信息在系统中快速准确地进行交互是目前研究的关键所在。本文在车路协同背景下,设计了车载信息采集模块,在采集到位置信息的基础上提出并实现了一种改进的基于地理位置的路由协议算法,使网络具有更高的投递率和更低的延时。本文的主要工作内容如下:(1)研究设计了基于车路协同的信息采集模块。硬件部分包括主控电路、GPS模块电路、控制器局域网(Controller Area Network,CAN)接口电路和电源电路的设计,软件部分包括GPS数据解析和车载CAN网络的数据获取。系统选取集成了CAN控制器的i.MX6DL主控芯片、TJA1040CAN收发器与性价比较高的ublox neo-6m定位芯片来采集车辆的运动状态与位置信息,并通过开发工具QT进行解析与显示,实现了实时获取时间日期、速度航向、经纬度等数据的功能。(2)对车路协同系统中的通信路由技术进行了研究,着重选取传统的基于地理位置的贪婪周边无状态路由(Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR)进行深入的算法分析,包括贪婪算法、右手法则、平面图算法等,并从贪婪转发和边界转发两个方面分析了原始路由算法的不足与成因。针对其中链路断裂和路径冗余的问题,提出并实现了一种改进的基于地理位置的路由算法。改进路由以每辆车都配备有GPS定位系统且能实时获取位置坐标信息的前提下,在更新邻居列表阶段加入相对位置预测作为判断标准,在贪婪转发规则中添加链路生存时间这一评估因素,在边界转发规则中通过邻居节点方向来选取下一跳转发节点,并在路口添加固定节点以更有效地变换路由方向。整体改进的算法能有效减少通信链路断裂情况的发生,而且因为贪婪转发策略更为稳妥从而降低了启动边界转发的几率,缓解路径冗余问题。(3)对传统和改进后的GPSR路由协议进行仿真与性能分析。首先利用交通仿真工具VanetMobiSim模拟城市场景道路与车辆移动跟随模型,然后通过NS2仿真传统GPSR协议与改进协议,最后编写awk文件分析路由轨迹,得到改进前后的投递率、延时与吞吐量这三个关键性能指标,比较得出改进后的路由协议有着更高的投递率、吞吐量与更低的延时,使网络性能更加安全与可靠。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.6;U495
【部分图文】：

图 1-1 VANET 中路由分类国外近些年所发表的代表性文献中，文献[17]通过 NS3 评估了 由协议的性能，以评估其在寻找稳定路径方面的能力。评估 设计更好的路由协议提出实用建议。文献[18]在 VANET 中引入级路由协议 RMRPTS。即使网络拓扑不断变化，分簇多层次路由织和路由维护的可能性。文中使用模糊逻辑改进 AODV 路由协索在簇头和目的地之间进行路由。所提出的协议通过 NS-2 模拟其性能结果显示了与原协议相比较，平均分组传送速率提高，平与分组丢失数量减少。文献[19]为了在车辆自组织网络（VANE路由，避免自私节点，VANET 的优化节点选择了已经基于使用的可信度量度来设计的路由协议（Trusted-ONSRP）。结果表明，T安全措施方面比现有路由协议显示出更高的性能。文献[20E 分簇算法，在经典的 LEACH 分簇算法基础上将移动相似的节优化了分组的有效时间]。文献[21]提出的 CAREFOR 算法与其他

接收机包括电源、天线单元、信号处理部分和记录装置。通、频率变换器、前置放大器）放大来自卫星的无线电信号，对导航电文进行滤波处理和解码，计算得到伪距定位结果，接口 RS232 或 TTL 将采集到的地理位置信息定时存入接收外部设备发送，其构成系统如图 2-2 所示。

图 2-3 贪婪转发模式路由转发进行决策时，总是会做出在优性，因此常出现局部最优化。在报输范围内且节点的邻居列表中没有比）时，路由转而采用边界转发策略来法则与平面图的构造。 所示。当报文转发第一跳是由节点 X Y 为顶点，沿 YX 直线方向逆时针旋 Y 转发到节点 Z。Z 采用相同的转发遇到直线 ZX，即 Z 的下一跳转发节
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本文编号：2856086