基于车联网行车安全的智能车载终端系统设计

发布时间：2017-04-15 04:05

  本文关键词：基于车联网行车安全的智能车载终端系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着车联网技术的迅猛发展和在解决道路交通安全的作用日益凸显,本课题是在《基于车联网的汽车协同式碰撞预警系统关键技术研究》(编号：1408085ME102)安徽省自然科学基金项目的支持下,将车载Ad Hoc网络(VANET)技术应用到道路中设计车车、车路分布式通信的智能车载终端系统平台中,实现车车、车路通信,具有加强车辆行车安全,减少碰撞风险的意义。终端系统平台以S3C2440A处理器和嵌入式Linux操作系统为基础,结合GPS定位信息处理、ZigBee无线自组网络通信技术、以及信息分析处理完成车辆动态相对分布显示和安全隐患预警技术等,实现车辆行车安全监控。在硬件设计上,终端系统平台选择核心板与功能扩展板可插拔式结构搭接的模块化设计。功能扩展板利用Prote199SE制图软件完成原理图设计,扩展板拥有丰富的外部接口,包括了ZigBee无线通信、USB通信、串口通信、CAN总线通信、LCD显示以及GPS接收机等模块接口电路。在功能设计上,终端系统能够实现在平直角交叉口无红绿灯、急转弯、陡坡以及恶劣天气影响驾驶员视线的路口条件下,车辆行车安全预警提示,同时能够接收路侧节点的道路路况、交通禁止及警告标识信息,进一步减轻驾驶员的负担,不在因为注意力分散或者粗心遗漏交通标识信息而引起的意外事故的发生。通过对以上道路情景车车交会安全的研究,总结出基于GPS数据的车车交会安全隐患预警提示算法。在终端系统通信功能上,采用ZigBee技术无线短程通信通信模块选用TI公司CC2530射频芯片设计,利用TI公司开放的协议栈Z-Stack开发信息传输的应用程序,实现ZigBee通信节点间串口透传方式收发数据。ZigBee无线通信模块经过室外通信测试验证通信模块支持节点相对静止状态250m的通信,在移动环境下节点之间有效通信距离在200m。该通信模块支持实时收发不大于100字节的数据包,能够满足节点速度、位置、航向等状态信息传输。
【关键词】：车联网 车载终端 ZigBee无线网络 行车安全预警 GPS定位
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U495;TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-20
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 车联网的发展历史与现状16-18
• 1.3 论文研究内容及结构安排18-20
• 第二章 车联网技术20-25
• 2.1 车联网数据信息采集与通信20-21
• 2.1.1 数据信息采集20-21
• 2.1.2 数据信息通信21
• 2.2 车联网典型系统架构21-22
• 2.3 车联网关键技术22-24
• 2.3.1 车辆精确定位技术23
• 2.3.2 移动环境下实时可靠通信技术23
• 2.3.3 车辆状态感知技术23-24
• 2.3.4 海量车辆状态数据处理技术24
• 2.4 本章总结24-25
• 第三章 智能车载终端系统平台的总体设计25-39
• 3.1 系统功能需求与框架结构25-29
• 3.2 智能车载终端组成的关键技术29-38
• 3.2.1 嵌入式系统与S3C2440A处理器29-30
• 3.2.2 嵌入式操作系统的选择30-32
• 3.2.3 无线网络传输技术32-36
• 3.2.4 卫星定位技术36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 智能车载终端硬件平台设计39-47
• 4.1 智能车载终端系统硬件平台的组成39-40
• 4.2 车载终端功能模块电路设计40-46
• 4.2.1 电源模块电路40-41
• 4.2.2 USB接口电路41
• 4.2.3 串行接口电路41-42
• 4.2.4 CAN总线接口电路42-44
• 4.2.5 音频模块电路44-45
• 4.2.6 LCD显示模块接口45-46
• 4.2.7 GPS模块选型46
• 4.3 本章小结46-47
• 第五章 ZigBee通信模块设计与实验验证分析47-70
• 5.1 ZigBee模块硬件设计47-52
• 5.1.1 硬件选型47-48
• 5.1.2 ZigBee模块硬件设计48-52
• 5.2 ZigBee模块应用程序设计52-59
• 5.2.1 程序开发平台与工具52-54
• 5.2.2 ZigBee节点软件设计54-59
• 5.3 实验验证分析59-69
• 5.3.1 终端通信节点串口透传网络延时测试59-61
• 5.3.2 终端通信节点间通信距离61-62
• 5.3.3 ZigBee无线自组网络丢包率测试62-64
• 5.3.4 移动环境下节点组网通信测试64-67
• 5.3.5 终端系统多节点组网信息中继测试67-69
• 5.4 本章总结69-70
• 第六章 车车交会情景分析与安全预警研究70-80
• 6.1 典型交通场景车车交会情景分析70-72
• 6.1.1 十字路口车辆交会情景分析70-71
• 6.1.2 高速路入口车辆交会情景分析71-72
• 6.1.3 急转弯车辆交会情景分析72
• 6.2 车辆交会安全预警研究72-77
• 6.2.1 同向或反向运动安全预警74-75
• 6.2.2 侧向会车安全预警75-76
• 6.2.3 会车安全预警应用程序设计76-77
• 6.3 车载终端测试77-79
• 6.4 本章总结79-80
• 第七章 总结与展望80-82
• 参考文献82-87
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况87

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