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一种车联网智能终端设计及其路由算法研究

作 者: 郁建铭
导 师: 黄学军
学 校: 南京邮电大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 车联网 智能交通 自组织网络 定位预测 智能终端 嵌入式 操作系统 路由算法
分类号: TP391.44
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


随着物联网概念的兴起,作为物联网在智能交通领域应用之一的车联网已经引起了国内外相关学者的高度重视。基于车联网的智能交通系统的应用被视为保证车辆在高速公路环境中安全行驶的有效手段。在这样的思路下,本文的主要工作是设计一种运用于高速公路的车联网智能终端系统。该终端系统的工作原理是:通过车辆间的通信建立自组网形式的车联网;通过这个网络,每辆车可以向周围的车辆发送自己通过卫星定位系统获得的位置信息,同时获取周围其他车辆的位置信息,以此来确定并预测与周围车辆的相对位置,提前发现可能存在的危险。本文首先对这个系统硬件电路部分的设计进行了分析,结合电路原理图和成型的印刷板对系统电源、时钟晶振、串行接口、以太网接口、USB设备接口和SD卡接口这些硬件系统主要部分的关键电路进行了详细的讲解。其次,本文分析了这个系统的软件部分的设计。软件部分设计内容包括建立基于嵌入式操作系统uCOS-II多任务操作环境的步骤、预测车辆位置的算法、解决Ad-hoc网络无线信道接入碰撞问题的退避机制,以及外围模块的相关操作程序。文中给出了系统运行调试的结果,以证明系统的设计是成功的。本文最后还提出了一种基于定位信息的改进型优化链路状态路由算法,并对这种改进后的算法进行了仿真。仿真结果证明这种改进后的路由算法能使高速公路环境下的车联网性能有所提升。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 研究意义  8-9
  1.2 车联网的研究背景  9-10
  1.3 研究内容  10-13
第二章 系统的硬件电路设计  13-32
  2.1 系统电路原理图设计  14-21
    2.1.1 系统电源电路设计  14-15
    2.1.2 系统时钟电路设计  15-16
    2.1.3 系统串口电路设计  16-17
    2.1.4 系统以太网电路设计  17-19
    2.1.5 系统SD 卡接口电路设计  19-20
    2.1.6 系统USB 接口电路设计  20-21
  2.2 系统PCB 电路图绘制及成型的印刷板  21-31
    2.2.1 系统PCB 板的电源细节  24-26
    2.2.2 系统PCB 板的时钟电路细节  26
    2.2.3 系统PCB 板的UART 接口细节  26-28
    2.2.4 系统PCB 板的以太网电路细节  28-29
    2.2.5 系统PCB 板SD 卡接口电路细节  29-30
    2.2.6 系统PCB 板的USB 接口电路细节  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第三章 系统的软件设计与调试  32-64
  3.1 多任务环境的建立  32-39
    3.1.1 uCOS-II 多任务环境概述  32-36
    3.1.2 本系统中多任务的建立  36-39
  3.2 车辆运动信息估算  39-44
    3.2.1 车辆运动信息的存储结构  40-42
    3.2.2 车辆运动信息的估算  42-44
  3.3 网络接入控制和防碰撞退避机制  44-49
    3.3.1 隐节点与暴露节点问题  45
    3.3.2 IEEE802.11 的DCF 随机访问机制  45-49
  3.4 GPS 模块的软件设计与调试  49-54
    3.4.1 NMEA-0183 协议  50-51
    3.4.2 定位坐标的提取的程序代码及解释  51-54
  3.5 nRF24E1 的软件设计与调试  54-60
    3.5.1 nRF24E1 的配置字描述  54-55
    3.5.2 nRF24E1 发送数据的流程及代码  55-57
    3.5.3 nRF24E1 接收数据的流程及代码  57-60
  3.6 调试结果演示  60-63
  3.7 本章小结  63-64
第四章 系统的路由协议设计  64-83
  4.1 Ad-hoc 网络及OLSR 路由简介  64-65
  4.2 传统的OLSR 路由算法概述  65-67
    4.2.1 多点中继  65-66
    4.2.2 邻居感知  66
    4.2.3 MPR 选择  66-67
    4.2.4 MPR 信息计算  67
    4.2.5 OLSR 路由表的计算  67
  4.3 改进后的路由算法  67-70
  4.4 仿真及讨论  70-82
    4.4.1 仿真代码剖析  70-80
    4.4.2 仿真结果  80-82
  4.5 本章小结  82-83
第五章 总结与展望  83-84
致谢  84-85
硕士期间发表论文  85-86
参考文献  86-88

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 光模式识别及其装置
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