V2X车载系统的研究与实现

发布时间：2020-08-26 05:51

【摘要】：由于车辆数量的增加而导致的交通安全以及交通拥堵问题越来越严重。车路协同概念的提出为解决这两类问题提供了最有效的途径,而V2X(Vehicle-toEverything)车载系统在车路协同技术中起到了关键性的作用。V2X车载系统的主要工作是实时的采集自身车辆的状态信息并通过无线通信模块将自身车辆状态信息发送给周围交通环境中的其他车辆、路边单元等,同时也接收来自其他车辆、路边单元等传来的数据信息。该系统结合全球定位系统(Global Positioning System,GPS)技术以及控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)技术实时获取车辆位置以及状态信息,通过专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,DSRC)技术使车车和车路间形成高速双向交互式通信并通过数据处理为道路安全、缓解交通拥塞等提供可靠的保障。本文主要工作如下:1)研究设计了V2X车载系统的总体方案。根据V2X车载系统的应用背景和实际需求对其进行了需求分析,主要完成车辆信息的采集、交互和处理等功能。通过几种可用于V2X环境下协议的性能对比分析后,选取DSRC协议作为无线通信模块的通信协议,并提出了V2X车载系统的软硬件的设计方案。2)设计实现了V2X车载系统的硬件平台。根据V2X车载系统的需求分析可将硬件平台分为主控制模块、DSRC无线通信模块、GPS模块、CAN总线模块、网络模块、RS232串口电路、USB模块和电源模块。根据需求选取I.MX6DL为主控制模块的微处理器以及对各个信息采集模块的芯片进行选型,根据DSRC协议选取无线通信模块的协议处理器和收发器来设计电路。3)研究实现了V2X车载系统的软件平台。选取了移植性和稳定性较好的嵌入式Linux作为操作系统,搭建交叉编译环境并通过移植引导程序uboot、裁剪移植内核以及制作根文件系统为I.MX6DL微处理器构建软件平台。然后对V2X车载系统的信息采集模块及无线通信模块的驱动进行设计且移植进Linux系统。4)V2X车载系统性能测试。主要测试了GPS定位数据采集模块的接收功能、CAN总线模块的通信功能、DSRC无线通信模块的数据收发功能以及整体性能。结果表明设计的V2X车载系统能够达到需求。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.6
【图文】：

接收机结构

图 2-1 GPS 接收机结构图美国的国家海洋电子协会（National Marine ElectronicsAssociation，NMEA）专门给海用电子装备制定了新的格式标准 NMEA-0183，而且 NMEA-0183 现在已经成为了 GPS 全球定位系统设备的统一的国际海运事业无线电技术委员会（Radio Technical Commission for Maritime services，RTCM）标准协议[45]。NMEA-0183 标准协议目前是通过 ASCII 码的形式来发送 GPS 的各项定位数据的，也就是这种类型的帧形式：$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh(CR)(LF)。其中“$”符号所表达的意思是帧命令的起始位；“aaccc”符号总体指的是地域位；“ddd…ddd”则表示的是 GPS 的数据信息；“*”符号既可以表示校验或者前缀，也可以当作语句数据的结束符；“hh”表示的是$和*两者间所有 ASCII 码字符的校验和；最后的“（CR）（LF）”符号就是整个帧结束的标志，回车或者换行符。如表 2-4 所示为GPS 接受到的 7 个帧的说明。表 2-4 GPS 接收帧说明

数据帧结构

过设定掩码的方式对某一特定 ID 的 CAN 报文进行线不仅传递数据的速度非常的快，而且传输距离和抗如若使用双绞线作为传输介质的话，最远可传输 1于 CAN 总线上的一个或者多个节点出现了不可预知关闭这些节点并且断开与总线的连接，从而保证了常的工作。层协议一般有 CAN2.0A 规范以及 CAN2.0B 规范两种.0A 规范中定义了 CAN 报文的标准帧格式；在 CA文的两种不同的帧格式，通过标识符的长度可以将帧两种格式形式，其中标识符长度为 29 位的是扩展则是标准帧。CAN 总线报文在传递数据的过程中会以及超载帧四种不一样的类型帧[48]。是通过帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC 域一样的域而组成，如图 2-2 所示。

远程帧,控制域,数据域

的则是标准帧。CAN 总线报文在传递数据的过程中帧以及超载帧四种不一样的类型帧[48]。要是通过帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC不一样的域而组成，如图 2-2 所示。图 2-2 数据帧结构通过帧起始、仲裁域、控制域、CRC 域、应答域以组成，如图 2-3 所示。它是数据接收的接收节点，准格式以及扩展格式而与数据域不一样的是远程帧

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