基于DSRC的V2X的车路通信路侧单元电路分析与设计文献综述
2020-04-23 19:39:04
首先要知道什么是DSRC协议。要了解DSRC协议首先要了解智能交通系统。智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)是为了解决交通道路拥堵、交通事故频发和环境污染等一系列问题而产生的,由若干子系统所组成,通过系统集成将道路、驾驶员和车辆有机地结合在一起,利用对车辆、驾驶员和道路实时信息采集来达到充分利用交通资源的目的。专用短程通信(Dedicated Short Range Communications,简称DSRC)技术是ITS的基础之一。DSRC能提供高速的数据传输,并且能保证通信链路的低延时,保证系统的可靠性,是专门用一于车辆通信的技术。DSRC技术是一种无线通信系统,它负责在车一路以及车一车之间建立信自、双向传输。欧洲、日本均建立了自己的DSRC标准,但是国际标准化组织目前尚未制定出完整的DSRC国际标准。
V2X 是指车与外界设施和设备的短距离无线 通信,包括汽车与汽车(V2V)、汽车与路侧设备 (V2R)、汽车与基础设施(V2I)以及汽车与行人 (V2P)等多种应用场景。V2X是车联网中最关键、 最核心的技术,是车联网的基础。通过V2X,汽车可 以获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通 信息,提高驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率、 改善建设体验,为智慧交通和自动驾驶的最终实现铺平道路。
从全球来看,DSRC是智能交通系统 (ITS)研究中的一个重要课题,广泛地应用在不停车收费、出入控制、车队管理、信息服务等领域,我们熟知的ETC系统便是基于该技术。也就是说DSRC技术已经非常成熟,是当前V2X 的主流技术。
DSRC确实是“唯一成熟的通信选项”,这是明确的,它能可靠地工作(现场试验已经多次证明交通部门的满意度)。DSRC的功能只是由汽车制造商提供的汽车服务内容中的很小一部分,虽然存在独立的组件,但其成本是明确的,而不像基于蜂窝的C-V2X,可能存在一定的订阅费。
在过去的十多年时间,国际上几大标准化组织都开展了制定DSRC标准的工作,其中以美国ASTM/IEEE,欧洲CEN/TC278标准体系和日本的ISO/TC204为代表。我国交通部ITS中心向交通部无线电管理委员会提出将5.8Ghz频段分配给智能运输系统技术领域的短程通信(包括ETC收费系统)。由于涉及领域之多,影响面之大,无论是北美、欧盟以及日本这些发达国家,还是我国,V2V标准的尚处于推广阶段,还未实现大规模的商用。随着汽车工业的不断发展,无论是从道路交通安全、道路拥堵、尾气排放的大交通角度,还是从消费者的需求角度,V2X的标准及推广刻不容缓。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}系统主要包含路侧单元(Road Side Unit,简称RSU)和车载单元(On Board Unit,简称OBU)两部分。本设计的重点是RSU的电路分析与设计。路边设备(RSU)通过DSRC与车载设(OBU)进行实时通信与信息交换,通过对接收到的VST数据进行判定解析,进而对进入感应区的车辆进行智能管理。该过程遵循基于DSRC的RSU-OBU通信协议。
图1 RSU系统结构框图
RSU系统结构如图所示,可分为射频部分和基带部分,射频部分包括射频接收模块,射频发射模块、微带天线部分;基带部分包括MCU微处理器、安全认证模块、数据存储模块、网络接口模块。
MCU微处理器是RSU的控制核心,协调各个模块有序完成DSRC协议所要求的流程。网络接口部分负责将获得的OBU数据通过网口上传,同时接受后台管理系统的远程控制。安全认证模块负责RSU和OBU认证,提高通信安全性。