基于OPNET/HLA的车路协同信息交互仿真研究

摘要

车路协同系统是未来智能交通技术发展的重点，融合传感器技术、信息技术和大量数据处理的综合技术，实施车车、车路动态信息实时交互，提高行车安全性和道路利用率，有效保证行车安全和提高道路交通利用率，形成高效的人、车、路协同的道路交通信息系统。信息交互是车路协同系统中重要的组成部分，通信质量的提高有助于获得有效的通信信息，更快地制定行车策略，促进行车安全。车路协同建模和仿真技术有助于构建基于复杂交通场景的模拟系统，在典型应用场景的基础上，进行仿真测试与验证，为实际车路协同系统技术的研究与发展提供技术支持。
　　论文在总结和分析车路协同研究现状的基础上，分析了车路协同的典型应用状况，基于高层体系结构(HLA)建构仿真平台，在此平台的基础上，研究了车辆无线网络通讯协议，改进了车辆网络分簇算法，利用OPNET网络仿真软件进行信息交互系统的网络仿真。
　　本文基于HLA的车路协同系统仿真平台，根据OPNET软件自身的HLA接口，完成了接口的设计;依据网络信息分层协议，设计了OPNET中节点模型和网络模型;根据仿真时间的实时性需求，设定了整个联邦结构的时间同步方式和数据结构;依据OPNET数据转换的需求，设计了OPNET数据转换程序，进行数据的分析和处理;最后根据车路协同系统的典型应用场景，对车辆无线网络进行了仿真测试。
　　论文完成了车路协同信息交互系统中基于典型应用场景的仿真测试，为真实车辆无线网络提供了仿真支持，对车路协同系统的中无线网络的研发和应用有一定的工程应用价值。

目录

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 车路协同系统综述

1．2．1 车路协同系统结构

1．2．2 车路协同系统应用分析

1．3 车路协同系统及信息交互研究现状

1．3．1 车路协同系统研究现状

1．3．2 车路协同信息交互研究现状

1．4 论文的研究内容及组织结构

2 车路协同理论及OPNET／HLA仿真基础理论

2．1 车辆自组网基本原理

2．1．1 车辆无线通信网络

2．1．2 车辆网络信息结构

2．1．3 车辆网络信息分簇算法

2．2 OPNET仿真软件基本原理

2．2．1 OPNET网络仿真简介

2．2．2 OPNET网络通信机制

2．2．3 OPNET网络仿真机制

2．3 高层体系结构(HLA)概述

2．3．1 HLA基本概念

2．3．2 RTI概述

2．3．3 OPNET的HLA接口

2．3．4 基于HLA的车路协同系统设计

2．4 本章小结

3 基于OPNET／HLA车路协同系统信息交互系统设计

3．1 车路协同系统仿真系统框架

3．1．1 车路协同仿真系统构成

3．1．2 车路协同HLA分布式仿真联邦结构

3．2 车路协同系统信息交互实现方案设计

3．2．1 车路协同系统信息交互仿真逻辑

3．2．2 车路协同系统信息交互模块数据交换机制

3．3 OPNET中车辆网络广播算法设计

3．3．1 车辆网络自适应分组优化算法

3．3．2 车辆自组网分簇优化协议

3．4 OPNET网络模型创建

3．4．1 车辆节点模型创建

3．4．2 OPNET中路网模型创建

3．5 本章小结

4 车路协同系统信息交互仿真实现及验证

4．1 车路协同系统信息交互仿真实现

4．1．1 车路协同系统信息交互仿真联邦创建

4．1．2 系统仿真时间同步方式

4．2 联邦之间数据格式及处理流程

4．2．1 HLA对象类数据处理

4．2．2 HLA交互类数据处理

4．2．3 OPNET数据包格式

4．3 OPNET成员的仿真实现

4．3．1 OPNET联邦成员的功能分析

4．3．2 OPNET联邦数据交互过程

4．3．3 OPNET中节点控制相关函数

4．4 OPNET数据转换程序实现

4．4．1 车辆数据的分配模式

4．4．2 OPNET数据转换程序

4．5 OPNET中车路协同信息交互仿真验证

4．5．1 路网正常运行下车辆速度网络性能仿真

4．5．2 信息交互分簇优化仿真验证

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 全文总结

5．2 研究展望

参考文献

图索引

表索引

作者简历

声明

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