车载自组织网络视频传输关键技术研究

发布时间：2017-05-31 19:19

  本文关键词：车载自组织网络视频传输关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：车载自组网(VehicularAd Hoc Network，VANET)是智能交通中实现车辆多媒体传输、远程交通事故预警、实时道路交通信息查询、高速公路自动缴费等应用技术的基础，在实际道路环境下，由于快速行驶会导致拓扑结构动态变化，同时无线信号还面临地形地物影响导致通信质量降低甚至中断，因此高效视频传输一直是难点问题。本文研究基于嵌入式技术的车载自组网实时视频传输演示验证系统，旨在为车载自组织网络技术在智能交通中的应用研究提供参考。 本文设计并实现了基于车载自组织网络环境下的视频传输演示验证系统，硬件平台选择以DM3730为主控芯片的Devkit8500开发板，并驱动配置了DWA125无线网卡，网络协议栈的物理层使用802.11g协议，传输层使用UDP协议。重点工作是在网络层改进了AODV协议，在应用层设计并实现了基于LinuxV4L2接口的视频采集与传输程序、网络路由协议模块、开发板自启动程序，以及无线网卡驱动模块等，并将验证系统在室外进行了模拟测试。 本文的主要内容及贡献如下： （1）设计演示验证系统的总体方案，建立嵌入式系统的软硬件开发平台。硬件平台以嵌入式Devkit8500D开发板和USB摄像头8100-U为主要组件，并配置了DWA125无线网卡。以DM3730为主控芯片，配置了USB驱动程序的引导文件，完成硬件平台驱动工作；软件平台以Linux2.6.32版本内核的Fedora12系统为核心，整体分为：Bootloader、 linux内核、linux根文件与应用层四部分，通过交叉编译将系统烧写入开发板的NAND FLASH中。以此为基础，编译安装gcc、glibc等程序与库函数，建立一套完整的交叉编译工具链，为应用层的交叉编译做铺垫； （2）改进并实现网络层的AODV路由协议。研究了网络协议栈总体结构，指出了AODV网络路由协议对链路的中断危险性考虑不足，分析了AODV协议中函数工作流程与路由表的建立和维护方式，对AODV协议维护路由过程进行优化。主要方法为：通过在hello报文中增加几个控制函数，广播检测相邻节点的能耗与信号强度，引入能耗与信号强度的阈值公式，用以控制路由表的维护（主动断开不合理的路由链路，搜寻更合理的链路）。最后用NS2仿真软件对改进协议进行仿真并分析性能，结果表明：优化后的AODV协议在端到端平均时延和系统丢包率上都有了一定的改善； （3）设计并实现了演示验证系统上的重要模块与应用程序，包括：采集与传输程序、无线传输模块、网络路由协议模块等。采集程序设计基于Linux下V4L2接口函数，，使用UDP传输协议，将采集到的较大数据流分段标记，存储到buffer流中传输，接收端通过标记函数对接收到的数据还原播放；无线传输模块编译分为两步：首先对基于RT3070芯片的DWA125网卡源代码的内核参数进行修改，然后交叉编译修改后的源码，将生成的STA驱动和SoftAP驱动文件编译到内核中；网络路由协议模块编译步骤：对改进后的路由协议源码参数进行修改，之后交叉编译生成aodv模块与aodv执行程序，将aodv模块编译到内核中，程序移植到开发板存储设备中。最后，将编译的应用层模块和程序写入系统并加载外置电源后，系统成功启动，模块与程序工作正常； （4）在室外对演示验证系统进行测试，由于成本原因，使用三个开发板来模拟车载自组织网络环境下实时视频传输，测试系统主要指标如下：最大视频通信半径93m、最大路由通信半径61m，可传输视频节点最大速度5m/s。
【关键词】：无线通信 视频传输 嵌入式 移动自组织网络
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.6;TN919.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 国内外发展现状13-16
• 1.3 论文内容及安排16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 VANET 技术概述与车载视频传输18-24
• 2.1 VANET 的网络定义18-19
• 2.2 VANET 的特点19-20
• 2.3 VANET 的网络体系结构20
• 2.4 VANET 的应用20-22
• 2.5 车载视频传输22-23
• 2.5.1 车载视频传输特点22-23
• 2.5.2 车载环境下的特点23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 演示验证系统的硬件及底层系统设计24-34
• 3.1 演示验证系统的底层硬件结构24-25
• 3.2 演示验证系统的总体设计25-26
• 3.3 嵌入式系统平台与处理器26-27
• 3.4 USB 摄像头安装与测试27-31
• 3.5 外置电源的选择31-32
• 3.6 本章小结32-34
• 第4章 演示验证系统软件平台设计34-44
• 4.1 Linux 的 Bootloader 的移植35-36
• 4.2 Linux 内核的开发36-39
• 4.3 构建 Linux 根文件系统39-41
• 4.4 Linux 开发环境的建立41-42
• 4.5 本章小结42-44
• 第5章 自组织网络协议分析与改进44-70
• 5.1 演示验证系统网络协议栈44-49
• 5.1.1 物理层44-46
• 5.1.2 网络层46-47
• 5.1.3 传输层47-49
• 5.1.4 应用层49
• 5.2 AODV 路由协议49-57
• 5.2.1 AODV 协议介绍49-50
• 5.2.2 AODV 中主要函数的工作流程50-53
• 5.2.3 AODV 路由表的建立与维护53-57
• 5.3 AODV 协议的缺陷与改进57-61
• 5.3.1 AODV 协议的缺陷57-59
• 5.3.2 AODV 协议的改进59-61
• 5.4 仿真软件介绍61-62
• 5.5 指标性能分析62-63
• 5.6 改进 AODV 协议的实现63-65
• 5.7 改进协议仿真分析65-68
• 5.8 本章小结68-70
• 第6章 演示验证系统应用层的实现70-86
• 6.1 摄像头采集与传输程序的设计与实现70-73
• 6.2 无线传输模块的驱动与移植73-78
• 6.3 开发板自启动设置78-79
• 6.4 自组织网络路由协议模块的编译与测试79-83
• 6.4.1 自组织网络路由协议模块的编译79-81
• 6.4.2 自组织网络路由协议模块的测试81-83
• 6.5 演示系统测试83-84
• 6.6 本章小结84-86
• 第7章 总结与展望86-88
• 7.1 工作总结86-87
• 7.2 工作展望87-88
• 参考文献88-92
• 作者简介92-94
• 致谢94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：410425