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WAVE车辆通信系统原型机的设计与实现中期报告

1.项目背景

随着智能交通的发展，车辆通信系统逐渐成为智能交通系统的重要组成部分。WAVE车辆通信系统是一种基于IEEE802.11标准的车辆间通信系统，其优点包括高速、低时延、高覆盖等。

该项目旨在设计并实现WAVE车辆通信系统原型机，以验证系统的可行性和效果。

2.系统设计

2.1系统架构

WAVE车辆通信系统原型机的系统架构如下图所示：


系统由四个部分组成：车载通信模块、路侧通信模块、控制中心和应用层软件。其中，车载通信模块和路侧通信模块通过IEEE802.11标准的无线局域网进行通信，控制中心用于管理车辆和路侧设备的注册、授权、认证等操作，应用层软件则提供各种交通管理功能，如车辆调度、路况监控等。

2.2系统组成

车载通信模块：该模块通过IEEE802.11p标准实现车辆间通信。模块包括无线电设备（如WiFi模块）、接收/发送器、天线等。

路侧通信模块：该模块同样通过IEEE802.11p标准实现路侧设备间的通信。模块包括无线电设备、接收/发送器、天线等。

控制中心：该模块负责车辆和路侧设备的注册、授权、认证等操作，同时提供系统的安全管理功能。

应用层软件：该模块提供各种交通管理功能，如车辆调度、路况监控等。

3.系统实现

3.1车载通信模块

车载通信模块采用了COTS（Commercial-Off-The-Shelf）组件，包括WiFi模块、接收/发送器和天线。通过对WiFi模块的编程，实现车辆间通信。同时，为了提高通信的质量和稳定性，采用了SDR（SoftwareDefinedRadio）和FPGA（FieldProgrammableGateArray）技术，以提高接收/发送器的性能。天线的选择也十分重要，为了让车载通信模块在城市、高速公路等多种场景下都有良好的性能，我们选择了多种天线，包括有向、全向、室内、室外等不同类型的天线。

3.2路侧通信模块

路侧通信模块与车载通信模块类似，同样采用了COTS组件，包括WiFi模块、接收/发送器和天线。通过对WiFi模块的编程，实现路侧设备间通信。为了提高路侧通信模块的性能，我们采用了多种技术，包括SDR、FPGA、MIMO（Multiple-InputMultiple-Output）等，以提高其接收/发送能力和覆盖范围。同时，为了满足不同场景下的需求，我们选择了不同类型的天线，包括有向、全向、扇形等不同类型的天线。

3.3控制中心

控制中心采用了Java语言，使用Spring框架进行开发。系统采用了分布式架构，通过Dubbo框架实现不同模块之间的交互。控制中心的主要功能包括车辆和路侧设备的注册、授权、认证等操作，如下图所示：


控制中心还提供了安全管理功能，包括数据加密、用户身份验证等。

3.4应用层软件

应用层软件采用了Python语言开发，使用Django框架实现。应用层软件的主要功能包括车辆调度、路况监控等，如下图所示：


应用层软件还包括数据分析、可视化等功能。

4.系统测试

为了验证WAVE车辆通信系统原型机的可行性和效果，我们进行了一系列测试。测试结果表明，该系统具有高速、低时延、高覆盖等优点，可以满足不同场景下的需求，具有较高的实用性和可靠性。

5.总结

本文介绍了WAVE车辆通信系统原型机的设计与实现中期报告。该系统具有高速、低时延、高覆盖等优点，可以满足不同场景下的需求，具有较高的实用性和可靠性。我们将继续完善该系统，希望能够为智能交通系统的发展做出贡献。