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ETC系统中OBU侧DSRC协议的设计与实现

作　者: 张迪
导　师: 杨志强
学　校: 山东大学
专　业: 电路与系统
关键词: ETC系统 OBU DSRC协议
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 228次
引　用: 5次
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内容摘要

电子不停车收费系统(ETC)是智能运输系统(ITS)的重要服务领域之一。随着ITS研究开发的进展,电子不停车收费系统在世界各国迅速兴起,形成了一个规模庞大的市场和产业机会。国内一些交通量大又要求迅速提高服务水平的地区已经或即将引进国外的不停车收费设备,并且在电子不停车收费系统的优越性的积极引进行为下,自行迅速扩展的势头渐趋明显。ETC系统包括两部分:路侧读写单元(RSU)和车载单元(OBU)。OBU通过空口与RSU实现DSRC(专用短程通信),完成交易过程。DSRC协议是专门应用于智能交通领域的一种短距离无线通信协议,协议分为三层,物理层、数据链路层、应用层,基于5.8GHz频段。它是车辆与路边设备进行单向或双向交互式通信的标准,将车辆和道路有机地连接起来。从而,交通控制中心可以通过与行驶车辆的数据通信实现对车辆的智能管理,同时车辆还能够接入交通信息网,使用信息网中的资源。本文主要研究和探讨了DSRC协议的设计思想,内容结构及其实现机制。在此基础上,阐述在ETC系统中的OBU上实现DSRC通信协议,并通过外场测试其通信过程,验证协议的一致性。本文研究的创新性主要体现在以下几个方面:(1)为了实现设计的低功耗,本系统采用TI公司的MSP430单片机作为控制芯片,OBU采用被动唤醒的工作模式。(2)按照我国的DSRC协议标准要求,灵活实现DSRC协议以提高通信效率,缩短通信所耗时间。(3)外场测试数据,实验结果可靠,可以真正的验证协议的一致性。总之,DSRC协议标准的制定和实现,将为今后我国DSRC设备的功能提升和扩展应用打下夯实的基础。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第1章绪论  8-12
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外研究历史与现状  9-11
    1.2.1 国外ETC实行情况  9-10
    1.2.2 国内ETC实行情况  10-11
  1.3 本文研究思路与主要工作  11-12
第2章 DSRC协议理论研究  12-19
  2.1 DSRC协议概述  12
  2.2 服务模型  12-14
    2.2.1 服务原语  13-14
    2.2.2 时序图  14
  2.3 DSRC数据单元  14
  2.4 DSRC协议  14-18
    2.4.1 物理层  14-17
    2.4.2 数据链路层  17
    2.4.3 应用层  17-18
  2.5 本章小结  18-19
第3章 ETC系统架构  19-25
  3.1 ETC系统介绍  19-20
  3.2 OBU硬件功能框图  20-23
    3.2.1 数字部分  21-22
    3.2.2 射频部分  22-23
    3.2.3 电池模块  23
  3.3 OBU软件层次图  23-24
  3.4 主控流程图  24
  3.5 本章小结  24-25
第4章 OBU中协议栈的研究与设计实现  25-57
  4.1 协议栈实现方案概述  25
  4.2 物理层  25-31
    4.2.1 数据的接收  27
    4.2.2 前导码匹配  27-29
    4.2.3 数据接收过程  29-31
    4.2.4 内存使用  31
    4.2.5 数据发送  31
  4.3 数据链路层  31-45
    4.3.1 帧结构  31-32
    4.3.2 帧封装方式  32
    4.3.3 MAC层  32-40
    4.3.4 LLC层  40-45
  4.4 应用层  45-56
    4.4.1 APDU  47-50
    4.4.2 T-KE  50-55
    4.4.3 I-KE  55
    4.4.4 B-KE  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第5章 DSRC通信协议实现的基本测试与分析  57-65
  5.1 测试目标  57
  5.2 测试环境  57-58
  5.3 测试内容与结果  58-64
    5.3.1 物理层测试  59-60
    5.3.2 数据链路层测试  60-63
    5.3.3 应用层测试  63-64
  5.4 本章小结  64-65
第6章结论与展望  65-66
  6.1 全文总结  65
  6.2 本文的不足及未来的发展方向  65-66
附录A 缩略语  66-67
附录B MAC层原语描述表  67-68
附录C LLC层原语描述表  68-70
参考文献  70-72
致谢  72-73
学位论文评阅及答辩情况表  73

ETC系统中OBU侧DSRC协议的设计与实现

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