基于IEEE802.11p的车载自组网通信终端设计与实现

摘要

随着智能交通的不断发展，车载自组网技术受到各国的广泛关注。车载自组网(VANET)是把行驶车辆和基础设施转化为移动的无线节点，利用车辆间通信和车辆与基础设施间通信，形成一个特殊的专用无线通信网络。IEEE工作组制定了 IEEE802.11p和 IEEE1609协议簇，构成了 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)协议栈，这是目前被广泛接受的车载自组网通信协议。但是，目前市面上基于IEEE802.11p的车载自组网通信终端还比较少，且大多数车载自组网的研究都基于软件仿真分析，因此研究和设计基于IEEE802.11p的车载自组网通信终端将为系统在实际场景下的性能测试和应用部署提供一种有效的途径。
　　本文在分析车载自组网基本架构的基础上，给出了一种基于IEEE802.11p的车载自组网通信终端设计方案，并通过软硬件设计，实现了终端的各项功能，最后研究了车载终端在几个典型的车载自组网通信场景下的性能。实验结果表明，设计的车载自组网通信终端能够实现低延时、高速率的车间通信，具有巨大的使用价值。
　　论文的主要工作包括：
　　1、提出了一种适应车辆工况环境，低功耗的车载自组网通信终端硬件设计方案。本文对车载自组网通信终端的CPU核心模块、DDR模块、电源模块、时钟模块以及外围接口模块等电路进行了设计与实现，并对电路设计过程中需注意的事项和遇到的问题进行了详细的说明。
　　2、研究了一种车载自组网通信终端软件方案。因市面上现有的IEEE802.11p方案并非完整的解决方案，且不提供驱动层模块，因此本文在Linux系统下进行了IEEE802.11p网卡驱动的移植，实现了系统在Linux系统下的应用。
　　3、构建了几种典型的车载自组网实际通信场景，并在这些场景下进行了车载终端丢包率、吞吐量和延时抖动等参数的性能测试。本文研究了车载自组网通信终端在城市视距场景、跨江桥梁场景及城市高架桥场景下的性能，并对不同场景下建筑物及车辆状态对系统性能的影响进行了分析。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景及意义

§1.2 车载自组网介绍

§1.3 国内外研究现状

§1.4 论文的主要研究内容

第二章 WAVE协议栈研究

§2.1 WAVE协议栈概述

§2.2 IEEE802.11p研究

§2.3 IEEE802.11p对IEEE802.11的修改

§2.4 本章小结

第三章 车载自组网通信终端硬件设计

§3.1车载自组网通信终端硬件方案概述

§3.2处理器模块

§3.3 IEEE802.11p模块

§3.4硬件核心电路设计

§3.5 PCB版图设计

§3.6 本章小结

第四章 车载自组网通信终端软件设计

§4.1车载自组网通信终端的软件方案概述

§4.2 Linux内核体系结构

§4.3 Linux设备驱动程序

§4.4 ath5k驱动程序移植

§4.5 本章小结

第五章 车载自组网通信终端测试及结果分析

§5.1测试环境的搭建

§5.2测试内容及方案

§5.3 仿真结果与分析

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间的主要研究成果

附录A 实物照

附录B PCB电路图

附录C原理图