基于DSRC的車載通信平臺設計

開展基于DSRC技術研究旨在提供一套先進的手段和科學的方法，能全方位地控制，有效地進行車輛和駕駛員輔助和交通管理，及時檢測發(fā)現異常，減少交通事故的發(fā)生，提高駕駛和交通運輸的安全性。

基于DSRC的車輛主動安全技術
專用短程通信（DSRC）技術是ITS的基礎之一。DSRC系統包括車-路（V2R）通信和車-車（V2V）通信兩種形式：車-路通信是車輛與路邊基礎設施的通信，屬于移動節(jié)點與固定節(jié)點的通信，采用基于一跳的Ad Hoc網絡模型；車-車通信是車輛間通信，采用基于多跳的Ad Hoc網絡模型。兩種通信方式被應用于不同領域。

1 車-路通信
車-路通信主要面向非安全性應用，以ETC系統為代表。車輛經過特定的ETC車道，通過車載OBU與路邊RSU的通信，不需停車和收費人員采取任何操作的情況下，能自動完成收費過程。除此之外，如圖1所示基于車-路通信的DSRC應用還可以用在電子地圖的下載和交通調度等。路邊的RSU接入后備網絡與當地的交通信息網或因特網相連，通過OBU與RSU的通信來獲得電子地圖和路況信息等，從而可以選擇最優(yōu)路線，能夠緩解交通擁堵等。

圖1 DSRC在車-路通信中的應用

2 車-車通信
車-車通信方式主要用于車輛的公共安全方面。將DSRC技術應用于交通安全領域，能夠提高交通的安全系數，作用是減少交通事故，降低直接和非直接的經濟損失，以及減少地面交通網絡的擁塞。如圖2中所示，當前面車輛檢測到障礙物或車禍等情況時，它將向后發(fā)送碰撞警告信息，提醒后面的車輛潛在的危險。

圖2 DSRC在車-車通信中的應用

DSRC系統網絡仿真研究
為了分析基于DSRC的車載無線通信系統的網絡性能，可以采用仿真的方法。仿真采用同濟大學嘉定校區(qū)交通地圖，如圖3所示。假設車輛在交通道路地圖上發(fā)生碰撞，發(fā)出碰撞緊急消息，收到消息的車輛解讀消息，對自身車輛進行控制，且將消息繼續(xù)向周圍發(fā)送，傳遞給其他相關的車輛。仿真通過MOVE軟件，結合NS-2來實現。通過仿真可以得到，DSRC系統數據傳輸延時低于50ms，滿足車載環(huán)境對延時的需求。為了達到系統性能的最佳，通過仿真得出結論，在兩車相對速度較小的情況下，系統性能達到最佳，同時設置數據包的大小為200字節(jié)，系統的傳輸延時和吞吐量達到最佳平衡，實現傳輸性能的最佳特性。

圖3 DSRC的車載無線通信系統仿真場景

車載通信平臺設計
車載通信平臺的建立是對DSRC技術的初步探索與嘗試，由OBU和RSU組成，圖4是車間通信平臺的示意圖，當車輛駛入RSU的服務范圍，OBU就可以與RSU進行通信，了解到當前道路的信息、交叉口的視頻信息和交通信號燈的狀態(tài)，OBU還可以通過相互通信，獲取周圍車輛的位置和速度，以此判斷是否會相互碰撞，并為預防事故發(fā)生警告駕駛員。

圖4 車間通信場景圖

由于車內空間狹小，通信時延要求較高，車間通信對于車載設備的可靠性和實時性提出了更高的要求，本文考慮DSRC應用場景，為嵌入式車載通信提供了解決方案。與通用型計算機平臺相比，DSRC嵌入式平臺除了具有功耗低、占用空間小等特點此還具有以下特性。

● 穩(wěn)定性
除了需要滿足安全消息的傳輸的高可靠性外，在實際電路中還需要減少毛刺和干擾，使系統在車內和室外環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定高效地工作。

● 實時性
車間通信系統中對于安全消息傳輸的實時性需要小于50ms，這對于硬件芯片的處理速度和軟件程序的運行效率都提出了更高的要求。