基于車載自組網(wǎng)模式的小車互聯(lián)應用技術(shù)開發(fā)介紹課件

本課題對智能小車的硬件系統(tǒng)、車載自組網(wǎng)絡、多傳感器數(shù)據(jù)融合以及GPS定位等相關技術(shù)進行研究，設計實現(xiàn)一種基于車載自組網(wǎng)絡模式的智能小車的監(jiān)控導航系統(tǒng)。項目簡介院第1頁/共31頁本課題對智能小車的硬件系統(tǒng)、車載自組1研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第2頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第2頁/共31頁2研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第3頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第3頁/共31頁3

目前，關于移動機器人系統(tǒng)的研究已成為機器人學領域一個充滿活力、具有挑戰(zhàn)性的前沿發(fā)展方向。但是，在國內(nèi)并沒有哪個大學或組織側(cè)重于研究智能移動機器人間的通信。尤其在汽車行業(yè)越來越智能化的今天，把我們已有的導航機器人、視覺導航系統(tǒng)等等，通過無線自組網(wǎng)應用到汽車通信領域顯得尤為重要。移動自組網(wǎng)(mobileAdHocnetworks，MANET)是一種不依賴任何基礎設施、可隨時隨地組建、無中心和自組織的特殊無線移動通信網(wǎng)絡。開發(fā)這樣一種網(wǎng)絡就需要Ad-Hoc技術(shù)和當今國際研究熱點——802.11p協(xié)議。車載自組網(wǎng)研究背景院第4頁/共31頁目前，關于移動機器人系統(tǒng)的研究已成為41.AdHoc網(wǎng)絡不依賴基礎設施、獨立組網(wǎng)和抗毀性強等優(yōu)良特性，使得它在車載通信系統(tǒng)中具有良好的應用前景。2.車載自組網(wǎng)(vehicularAdHocnetworks，VANET)，也稱為車間通信(inter-vehiclecommunication，IVC)，是在配備無線網(wǎng)絡接口的汽車以及路邊站(road-sideunit，RSU)之間形成的一種無中心移動自組網(wǎng)絡。.

3.VANET作為智能交通系統(tǒng)(intelligenttransportationsystem，ITS)的核心部分，通過車間或車與RSU之間無線多跳通信，可以為司機提供及時報警和路況等信息，還可以通過路邊站接入互聯(lián)網(wǎng)，方便司機或乘客獲取天氣、交通流量、商店購物或網(wǎng)絡娛樂等信息，從而有利于合理選擇行車路線，避免交通堵塞，增加行車過程的舒適度，具有廣泛的商業(yè)應用前景。Ad-Hoc&VANET院第5頁/共31頁1.AdHoc網(wǎng)絡不依賴基礎設施、獨立組網(wǎng)和抗毀性51.近年來汽車網(wǎng)絡越來越受到人們的關注，聯(lián)邦通信委員會為了提高高速公路上的安全和效率，針對汽車通信的特殊環(huán)境出爐IEEE80211p標準。利用無線通信標準DSRC實現(xiàn)路邊到汽車和汽車到汽車的公共安全和私人活動通信的短距離的通信服務。2.車載環(huán)境無線接入(WAVE)被視為下一代專用短距通信(DSRC)技術(shù)，能夠提供高速的車到車(V2V)和車到中心臺(V2I)數(shù)據(jù)傳輸，主要可以用于智能交通系統(tǒng)(ITS)，車輛安全服務以及車上因特網(wǎng)接入。IEEE802.11p&WAVA院第6頁/共31頁1.近年來汽車網(wǎng)絡越來越受到人們的關注，聯(lián)邦通信委員會6IEEE802.11p的價值和意義車輛自組網(wǎng)（802.11p協(xié)議）與傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)相比較：車輛高速行駛；信道快速衰落；多普勒效應嚴重；網(wǎng)絡拓撲變化快等特征。院第7頁/共31頁IEEE802.11p的價值和意義車輛自組網(wǎng)（802.117各種車載無線網(wǎng)的比較DSRCWi-FiCellularWMiax延時<50msSecondsSeconds/移動性>60m/h<5m/h>60m/h>60m/h通信距離<1000m<100m<10km<15km數(shù)據(jù)傳輸率3~27Mb/s6~54Mb/s<2Mb/s1~32Mb/s通信帶寬10MHz20MHz<3MHz<10MHz通信頻段5.86~5.925GHz2.4GHz,5.2GHz800MHz1.9GHz2.5GHzIEEE標準802.11P(WAVE)802.11aN/A802.16e院第8頁/共31頁各種車載無線網(wǎng)的比較DSRCWi-FiCellularWMi8IEEE802.11p的研究是基于IEEE802.11解決汽車網(wǎng)絡的方案。由于設計的IEEE802.11標準在靈活性上很差，所以IEEE802.l1p標準主要是解決快速連接高頻率切換問題和新的安全問題。從技術(shù)上來看，它對IEEE802.11進行了多項針對汽車這樣的特殊環(huán)境的改進，如：熱點間切換更先進更支持移動環(huán)境增強了安全性加強了身份認證等等IEEE802.11p的特點院第9頁/共31頁IEEE802.11p的研究是基于IEEE802.11解決9VANET網(wǎng)絡的基本架構(gòu)主要有兩大類：（1）節(jié)點(車輛)和中心的V2I結(jié)構(gòu)（2）節(jié)點(車輛)和節(jié)點(車輛)間的AdHoc結(jié)構(gòu)IEEE802.11p網(wǎng)絡架構(gòu)院第10頁/共31頁VANET網(wǎng)絡的基本架構(gòu)主要有兩大類：IEEE802.11p10IEEE802.11p網(wǎng)絡架構(gòu)院方案示意圖第11頁/共31頁IEEE802.11p網(wǎng)絡架構(gòu)院方案示意圖第11頁/共31頁11VANET的應用也主要分為兩大類：（1）安全應用

事故現(xiàn)場預警；十字路口；擁塞的道路；（2）提供增值業(yè)務internet連接；P2P應用。IEEE802.11p的應用院第12頁/共31頁VANET的應用也主要分為兩大類：IEEE802.11p的應12研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第13頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第13頁/共31頁13

本系統(tǒng)采用以S3C2440為核心，增添其他外圍功能模塊，如雙電源模塊、紅外探測模塊、顯示模塊、電機驅(qū)動模塊、無線收發(fā)模塊、GPS定位模塊等，設計實現(xiàn)可以組建車載自組網(wǎng)、具有人車交互和車車互操作的多功能智能小車。系統(tǒng)總體描述院第14頁/共31頁系統(tǒng)總體描述院第14頁/共31頁14系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)院第15頁/共31頁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)院第15頁/共31頁15小車能夠自主行走并較好的識別障礙物。2.小車可以解析主機下發(fā)的指令，作出相應的工作。3.小車之間可以通信并進行互操作4.通過在小車上安裝攝像頭，實現(xiàn)視頻采集及無線傳輸。5.PC端接收無線流媒體數(shù)據(jù)并能夠播放。系統(tǒng)功能介紹院第16頁/共31頁小車能夠自主行走并較好的識別障礙物。系統(tǒng)功能介紹院第16頁/166.一臺小車可以接收另臺小車的流媒體數(shù)據(jù)并能夠播放。7.小車裝備GPS模塊，可以實時定位，并將定位數(shù)據(jù)傳個PC。8.設計PC電子地圖軟件，并接收小車的實時定位信息以顯示小車實時位置。系統(tǒng)功能介紹院第17頁/共31頁6.一臺小車可以接收另臺小車的流媒體數(shù)據(jù)并能夠播放。系統(tǒng)功17系統(tǒng)開發(fā)流程圖院第18頁/共31頁系統(tǒng)開發(fā)流程圖院第18頁/共31頁18研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第19頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第19頁/共31頁19硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第20頁/共31頁硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第20頁/共31頁20軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第21頁/共31頁軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第21頁/共31頁21軟件工作流程院第22頁/共31頁軟件工作流程院第22頁/共31頁22控制系統(tǒng)院第23頁/共31頁控制系統(tǒng)院第23頁/共31頁23視頻采集處理系統(tǒng)院視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼過程：第24頁/共31頁視頻采集處理系統(tǒng)院視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼過程：第24頁/共31頁24命令接收執(zhí)行系統(tǒng)院第25頁/共31頁命令接收執(zhí)行系統(tǒng)院第25頁/共31頁25實時定位系統(tǒng)院第26頁/共31頁實時定位系統(tǒng)院第26頁/共31頁26研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第27頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第27頁/共31頁27實際生產(chǎn)工作量，包括：a.所有程序約3千多行源代碼；b.閱讀書籍，學習知識，探索方法花去了很多的時間。c.自己的任務，并且通過交流分享給了其他組員。d.主要活動如下：總結(jié)1院第28頁/共31頁實際生產(chǎn)工作量，包括：總結(jié)1院第28頁/共31頁28e.安排這些活動的最終目的：第一，是為了完成工程實踐這一任務；第二，是為了讓每位組員在這接近5個月的時間中，沒有人閑下來；第三，是為了讓所有組員通過該工程實踐學習到各種編程實踐的知識。各組員都很好的完成了自己的任務，并且通過交流分享給了其他組。對產(chǎn)品質(zhì)量的評價

此小車具有高度自主性、高智能、低功耗且價格低廉等優(yōu)點，其將在智能樓宇、醫(yī)院、商場、圖書館等場所有廣泛的應用前景。

同時，該系統(tǒng)也是也是一個研究車載自組網(wǎng)的應用和協(xié)議開發(fā)的平臺?？偨Y(jié)2院第29頁/共31頁e.安排這些活動的最終目的：總結(jié)2院第29頁/共31頁29問題分析智能性不夠強，可在智能識別和算法做進一步研究，并增加相應傳感器作為輔助；小車的運動系統(tǒng)存在缺陷，加強對運動系統(tǒng)和對攝像頭的控制，向工業(yè)產(chǎn)品邁進，如搜救機器人；增加人機交互功能，智能娛樂產(chǎn)品；增強控制系統(tǒng)健壯性，開發(fā)真正的智能無人駕駛系統(tǒng)?？偨Y(jié)3院第30頁/共31頁問題分析總結(jié)3院第30頁/共31頁30感謝您的欣賞！第31頁/共31頁感謝您的欣賞！第31頁/共31頁31

本課題對智能小車的硬件系統(tǒng)、車載自組網(wǎng)絡、多傳感器數(shù)據(jù)融合以及GPS定位等相關技術(shù)進行研究，設計實現(xiàn)一種基于車載自組網(wǎng)絡模式的智能小車的監(jiān)控導航系統(tǒng)。項目簡介院第1頁/共31頁本課題對智能小車的硬件系統(tǒng)、車載自組32研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第2頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第2頁/共31頁33研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第3頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第3頁/共31頁34

目前，關于移動機器人系統(tǒng)的研究已成為機器人學領域一個充滿活力、具有挑戰(zhàn)性的前沿發(fā)展方向。但是，在國內(nèi)并沒有哪個大學或組織側(cè)重于研究智能移動機器人間的通信。尤其在汽車行業(yè)越來越智能化的今天，把我們已有的導航機器人、視覺導航系統(tǒng)等等，通過無線自組網(wǎng)應用到汽車通信領域顯得尤為重要。移動自組網(wǎng)(mobileAdHocnetworks，MANET)是一種不依賴任何基礎設施、可隨時隨地組建、無中心和自組織的特殊無線移動通信網(wǎng)絡。開發(fā)這樣一種網(wǎng)絡就需要Ad-Hoc技術(shù)和當今國際研究熱點——802.11p協(xié)議。車載自組網(wǎng)研究背景院第4頁/共31頁目前，關于移動機器人系統(tǒng)的研究已成為351.AdHoc網(wǎng)絡不依賴基礎設施、獨立組網(wǎng)和抗毀性強等優(yōu)良特性，使得它在車載通信系統(tǒng)中具有良好的應用前景。2.車載自組網(wǎng)(vehicularAdHocnetworks，VANET)，也稱為車間通信(inter-vehiclecommunication，IVC)，是在配備無線網(wǎng)絡接口的汽車以及路邊站(road-sideunit，RSU)之間形成的一種無中心移動自組網(wǎng)絡。.

3.VANET作為智能交通系統(tǒng)(intelligenttransportationsystem，ITS)的核心部分，通過車間或車與RSU之間無線多跳通信，可以為司機提供及時報警和路況等信息，還可以通過路邊站接入互聯(lián)網(wǎng)，方便司機或乘客獲取天氣、交通流量、商店購物或網(wǎng)絡娛樂等信息，從而有利于合理選擇行車路線，避免交通堵塞，增加行車過程的舒適度，具有廣泛的商業(yè)應用前景。Ad-Hoc&VANET院第5頁/共31頁1.AdHoc網(wǎng)絡不依賴基礎設施、獨立組網(wǎng)和抗毀性361.近年來汽車網(wǎng)絡越來越受到人們的關注，聯(lián)邦通信委員會為了提高高速公路上的安全和效率，針對汽車通信的特殊環(huán)境出爐IEEE80211p標準。利用無線通信標準DSRC實現(xiàn)路邊到汽車和汽車到汽車的公共安全和私人活動通信的短距離的通信服務。2.車載環(huán)境無線接入(WAVE)被視為下一代專用短距通信(DSRC)技術(shù)，能夠提供高速的車到車(V2V)和車到中心臺(V2I)數(shù)據(jù)傳輸，主要可以用于智能交通系統(tǒng)(ITS)，車輛安全服務以及車上因特網(wǎng)接入。IEEE802.11p&WAVA院第6頁/共31頁1.近年來汽車網(wǎng)絡越來越受到人們的關注，聯(lián)邦通信委員會37IEEE802.11p的價值和意義車輛自組網(wǎng)（802.11p協(xié)議）與傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)相比較：車輛高速行駛；信道快速衰落；多普勒效應嚴重；網(wǎng)絡拓撲變化快等特征。院第7頁/共31頁IEEE802.11p的價值和意義車輛自組網(wǎng)（802.1138各種車載無線網(wǎng)的比較DSRCWi-FiCellularWMiax延時<50msSecondsSeconds/移動性>60m/h<5m/h>60m/h>60m/h通信距離<1000m<100m<10km<15km數(shù)據(jù)傳輸率3~27Mb/s6~54Mb/s<2Mb/s1~32Mb/s通信帶寬10MHz20MHz<3MHz<10MHz通信頻段5.86~5.925GHz2.4GHz,5.2GHz800MHz1.9GHz2.5GHzIEEE標準802.11P(WAVE)802.11aN/A802.16e院第8頁/共31頁各種車載無線網(wǎng)的比較DSRCWi-FiCellularWMi39IEEE802.11p的研究是基于IEEE802.11解決汽車網(wǎng)絡的方案。由于設計的IEEE802.11標準在靈活性上很差，所以IEEE802.l1p標準主要是解決快速連接高頻率切換問題和新的安全問題。從技術(shù)上來看，它對IEEE802.11進行了多項針對汽車這樣的特殊環(huán)境的改進，如：熱點間切換更先進更支持移動環(huán)境增強了安全性加強了身份認證等等IEEE802.11p的特點院第9頁/共31頁IEEE802.11p的研究是基于IEEE802.11解決40VANET網(wǎng)絡的基本架構(gòu)主要有兩大類：（1）節(jié)點(車輛)和中心的V2I結(jié)構(gòu)（2）節(jié)點(車輛)和節(jié)點(車輛)間的AdHoc結(jié)構(gòu)IEEE802.11p網(wǎng)絡架構(gòu)院第10頁/共31頁VANET網(wǎng)絡的基本架構(gòu)主要有兩大類：IEEE802.11p41IEEE802.11p網(wǎng)絡架構(gòu)院方案示意圖第11頁/共31頁IEEE802.11p網(wǎng)絡架構(gòu)院方案示意圖第11頁/共31頁42VANET的應用也主要分為兩大類：（1）安全應用

事故現(xiàn)場預警；十字路口；擁塞的道路；（2）提供增值業(yè)務internet連接；P2P應用。IEEE802.11p的應用院第12頁/共31頁VANET的應用也主要分為兩大類：IEEE802.11p的應43研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第13頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第13頁/共31頁44

本系統(tǒng)采用以S3C2440為核心，增添其他外圍功能模塊，如雙電源模塊、紅外探測模塊、顯示模塊、電機驅(qū)動模塊、無線收發(fā)模塊、GPS定位模塊等，設計實現(xiàn)可以組建車載自組網(wǎng)、具有人車交互和車車互操作的多功能智能小車。系統(tǒng)總體描述院第14頁/共31頁系統(tǒng)總體描述院第14頁/共31頁45系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)院第15頁/共31頁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)院第15頁/共31頁46小車能夠自主行走并較好的識別障礙物。2.小車可以解析主機下發(fā)的指令，作出相應的工作。3.小車之間可以通信并進行互操作4.通過在小車上安裝攝像頭，實現(xiàn)視頻采集及無線傳輸。5.PC端接收無線流媒體數(shù)據(jù)并能夠播放。系統(tǒng)功能介紹院第16頁/共31頁小車能夠自主行走并較好的識別障礙物。系統(tǒng)功能介紹院第16頁/476.一臺小車可以接收另臺小車的流媒體數(shù)據(jù)并能夠播放。7.小車裝備GPS模塊，可以實時定位，并將定位數(shù)據(jù)傳個PC。8.設計PC電子地圖軟件，并接收小車的實時定位信息以顯示小車實時位置。系統(tǒng)功能介紹院第17頁/共31頁6.一臺小車可以接收另臺小車的流媒體數(shù)據(jù)并能夠播放。系統(tǒng)功48系統(tǒng)開發(fā)流程圖院第18頁/共31頁系統(tǒng)開發(fā)流程圖院第18頁/共31頁49研究背景總體設計詳細設計總結(jié)&致謝介紹內(nèi)容院第19頁/共31頁研究背景介紹內(nèi)容院第19頁/共31頁50硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第20頁/共31頁硬件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第20頁/共31頁51軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第21頁/共31頁軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)院第21頁/共31頁52軟件工作流程院第22頁/共31頁軟件工作流程院第22頁/共31頁53控制系統(tǒng)院第23頁/共31頁控制系統(tǒng)院第23頁/共31頁54視頻采集處理