基于车联网行车安全的智能车载终端系统设计

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Protel99SE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。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 车联网的发展历史与现状

1．3 论文研究内容及结构安排

第二章 车联网技术

2．1 车联网数据信息采集与通信

2．1．1 数据信息采集

2．1．2 数据信息通信

2．2 车联网典型系统架构

2．3 车联网关键技术

2．3．1 车辆精确定位技术

2．3．2 移动环境下实时可靠通信技术

2．3．3 车辆状态感知技术

2．3．4 海量车辆状态数据处理技术

2．4 本章总结

第三章 智能车载终端系统平台的总体设计

3．1 系统功能需求与框架结构

3．2 智能车载终端组成的关键技术

3．2．1 嵌入式系统与S3C2440A处理器

3．2．2 嵌入式操作系统的选择

3．2．3 无线网络传输技术

3．2．4 卫星定位技术

3．3 本章小结

第四章 智能车载终端硬件平台设计

4．1 智能车载终端系统硬件平台的组成

4．2 车载终端功能模块电路设计

4．2．1 电源模块电路

4．2．2 USB接口电路

4．2．3 串行接口电路

4．2．4 CAN总线接口电路

4．2．5 音频模块电路

4．2．6 LCD显示模块接口

4．2．7 GPS模块选型

4．3 本章小结

第五章 ZigBee通信模块设计与实验验证分析

5．1 ZigBee模块硬件设计

5．1．1 硬件选型

5．1．2 ZigBee模块硬件设计

5．2 ZigBee模块应用程序设计

5．2．1 程序开发平台与工具

5．2．2 ZigBee节点软件设计

5．3 实验验证分析

5．3．1 终端通信节点串口透传网络延时测试

5．3．2 终端通信节点间通信距离

5．3．3 ZigBee无线自组网络丢包率测试

5．3．4 移动环境下节点组网通信测试

5．3．5 终端系统多节点组网信息中继测试

5．4 本章总结

第六章 车车交会情景分析与安全预警研究

6．1 典型交通场景车车交会情景分析

6．1．1 十字路口车辆交会情景分析

6．1．2 高速路入口车辆交会情景分析

6．1．3 急转弯车辆交会情景分析

6．2 车辆交会安全预警研究

6．2．1 同向或反向会车安全预警

6．2．2 侧向会车安全预警

6．2．3 会车安全预警应用程序设计

6．3 车载终端测试

6．4 本章总结

第七章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况