面向指挥的车队通信系统研究及可靠性分析

摘要

面临大量物资及人员运输时，需要大型车队进行调运，而车队在行驶和作业的过程中需要车辆之间的及时通信，并通过有效的指挥和调度保证整个车队高效，安全的完成工作过程。目前可以用于车队中车辆之间通信的方式有：电台、对讲机、旗语等，这些方式存在很多不足，如协同效率低、通信范围小、传输延迟高等，导致车队的指挥和调度效率不高。虽然，过去的几年里无线通信技术和汽车行业的最新进展已经引发了车联网领域显著的研究兴趣，许多科技巨头、互联网公司都开始进行车联网服务的研发，但目前的VANET还在理论研究阶段，我们的汽车还不能通过车载Ad hoc网络发送或接收数据，并且VANET的研究还存在很多严峻的挑战。此外，通信系统的网络可靠性一直是通信系统性能的重要指标之一，近十几年来备受关注。针对车队及时通信、高效指挥以及车队通信网络可靠性的问题，本文做出了以下研究及贡献：
　　文章首先介绍了VANET及其网络拓扑结构的理论基础、ANDROID开发主要技术以及可靠性计算的基本原理。针对现实情境中车队通信的三种应用场景，并结合车队指挥与调度提出了车队通信的三级架构，并对车队的车辆进行分组和划分角色。构造了三种群组用来实现车队通信的三层架构。然后本着减少驾驶员操作时间，提高车队工作效率和安全性的原则，设计并实现了简洁、易操作的系统界面，并针对车队领头车的指挥管理的作用，为领头车Leader增加了定位车队其他所有成员的功能，并实时显示在地图上。最后实现了车队通信系统的文本消息通信、语音消息通信、图片消息通信及视频消息通信。
　　然后根据车队通信过程构建通信的网络结构，即分簇的网络结构。分析OBU和RSU的组成部件，然后根据可靠性框图的串联模型和并联模型对其进行建模并推导公式。并把链路有效性和信道容量综合考虑的性能指标作为链路可靠性的函数，最后再融合节点的失效率，提出了一种新的计算通信网络可靠性的方法，并给出了具体的算例，证明了算法的可用性。
　　最后通过仿真和实验结果表明，本文提出的面向指挥的ANDROID平台车队通信系统的四种消息通信的延迟时间比较小，能够有效的提高车队通信的及时性和车队指挥的效率。并利用SHARPE对OBU和RSU的可靠性进行了分析，然后通过算例验证了提出的新的可靠性算法的正确性和有用性。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作

1.4 本文的基本结构

2 研究理论及技术基础

2.1 VANET理论基础

2.2 ANDROID开发技术基础

2.3 可靠性计算相关理论基础

2.4 本章小结

3 面向指挥的ANDROID平台车队通信系统 （CSCF_AP）

3.1 应用场景分析

3.2 系统设计

3.3 系统功能实现

3.4 仿真实验与结果分析

3.5 本章小结

4 基于车队的通信网络的可靠性计算

4.1 车队通信网络拓扑模型

4.2 节点可靠性

4.3 计算可靠性

4.4 算例

4.5 实验结果与分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢