第2章智能网联汽车无线通信技术

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1、课堂教学设计表授课日期2020年月曰授课学时6学时理论实践章名称第2章智能网联汽车无线通信系统节名称2.1 无线通信的定义与组成2.2 V2X通信2.3 蓝牙通信2.4 DSRC通信2.5 L-TEV通信2.6 移动通信目的与要求通过本章学习，学生能够了解无线通信的定义与分类，掌握V2X通信的定义、要求和应用，了解蓝牙通信、DSRC1信、LTE-V通信、移动通信的基本知识以及在智能网联汽车上的应用教学内容2.1 无线通信的定义与组成2.2 V2X通信2.3 蓝牙通信2.4 DSRC通信2.5 L-TEV通信2.6 移动通信重点与难点V2X蓝牙通信、DSRC通信、L-TEV通信、移动通信的汽车上

2、的应用授课方式理论授课与视频辅导课外作业附课件中课堂小结审批意见签字：年月日备注1. 教师所编制的教案由所在教研室主任审批；2. 教研室主任编制的教案由所在二级学院院长（或者专业带头人）审批；3. 二级学院院长编制的教案，有所属专业的教研室主任审批。说明：任课教师可根据黑板的屏数自行进行板书设计。板书设计目的、要求、方教学内容法、手段、时间分配、板书预案等【导言】智能网联汽车不是独立的运输个体，而是无数个移动终端。智能网联汽车之间，智能网联汽车与道路基础设施、行人之间都有信息交流、以保证安全行驶，提高通行效率。2.1无线通信的疋义与组成疋义无线通信就是不用导线、电缆、光纤等有线介质，而是利用电

3、磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，可以传输数据、图像、音频和视频等。2.1.1无线通信的定义无线通信系统一般由发射设备、传输介质和接收设备组成；发射设备和接收设备上需要安装天线，完成电磁波的发射与接收。2.1.2无线通信的分类传输信号形式：模拟无线通信和数字无线通信无线终端状态：固定无线通信和移动无线通信电磁波波长：长波、中波、短波、超短波、微波无线通信长波无线通信：波长大于1000m频率低于300kHz中波无线通信：波长为1001000m频率为3003000kHz短波无线通信：波长为10100m频率为330MHz超短波无线通信：波长为110m频率为30300MHz微波

4、无线通信：波长小于1m频率高于300MHz信道路径和传输方式的不冋：红外通信、可见光通信、微波中继通信和卫星通信通信距离：短距离无线通信和远距离无线通信短距离无线通信技术主要有监牙技术、紫峰（ZigBee）技术、Wi-Fi技术、超宽带（UWB技术、60GHz技术、红外（IrDA）技术、射频识别（RFID）技术、近场通信（NFQ技术、可见光（VLC）技术、专用短程通信（DSR）LTE-V等。2.2V2X通信2.2.1定义智能网联汽车V2X通信代表车辆与车辆通信（V2V）、车辆与基础设施通信（V2I）、车辆与行人通信（V2P）、车辆与应用平台或云端通信（V2N）。教学内容目的、要求、方法、手段、时

5、间分配、板书预案等222对V2X通信系统的要求(PPT223V2X通信的应用(1) 基于V2I的道路异常状态预警(2) 基于V2I的道路湿滑预警(3) 基于V2I的道路施工预警(4) 基于V2I的交通标识标牌信息显示(5) 基于V2I的主动安全控制(6) 基于V2I的行人预警(7) 基于V2I的盲区碰撞预警(8) 基于V2I的交叉口碰撞预警(9) 基于V2I的换道碰撞预警2.32.3蓝牙通信2.3.1定义蓝牙(Bluetooth)通信是由世界著名的5家大公司爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔，于1998年5月联合宣布的一种短距离无线通信技术2.3.2蓝牙通信的特点(1) 全球范围适用。蓝牙工

6、作在2.4GHz的ISM频段(2) 通信距离为0.110m，发射功率100mW寸可以达到100m(3) 同时可传输语音和数据(4) 可以建立临时性的对等连接(5) 抗干扰能力强(6) 蓝牙模块体积很小，便于集成(7) 功耗低(8) 接口标准开放(9) 成本低2.3.3蓝牙通信的应用(1) 车载蓝牙电话(2) 车载蓝牙音响(3) 车载蓝牙导航(4) 蓝牙后视镜(5) 汽车虚拟钥匙教学内容目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等2.4DSRC通信一一定义DSRC(专用短程通信技术)是一种高效的短程无线通信技术，它可以实现在特定小区域内对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，例如车辆与车辆(V2

7、V)、车辆与基础设施(V2I)双向通信，实时传输图像、语音和数据信息，将车辆和道路有机连接2.4.1DSRC通信的定义与组成一一定义DSRC1信系统的参考架构：车辆与车辆之间，以及车辆与路侧基础设施之间，通过DSRC进行信息交互车载单兀(OBU、路侧单兀(RSU以及DSRC协议2.4.2DSRC通信系统要求一总体功能要求无线通信能力要求如下。(1、车路通信的路侧单兀最大覆盖半径大于1km。(2)车车通信单跳距离可达300m。(3)支持车载单兀的最大运动速度不小于120km/h。网络通信功能要求如下。(1)广播功能。(2)多点广播功能。(3)地域群播功能。(4)消息优先级的功能管理。(5)通道/

8、连接管理功能。(6)车载单兀的移动性管理功能媒体访问控制层技术要求(1)车载单兀与车载单兀通信接口要求：为满足汽车辅助驾驶中紧急安全事件消息的传播，媒体访问控制层的通信时延应小于40mso(2)媒体访问控制层支持的并发业务数应大于3(3)路侧单兀支持的并发终端用户容量应大于128网络层技术要求(1)网络层可适配不同的物理层(2)支持终端的运动最大速度不小于120km/h;在跨路侧设备覆盖区时，可保证业务连续性(3)紧急安全事件业务的端到端传输时延应小于50ms教学内容目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等（4）可支持多种接入技术要求，网络层、应用层与接入层技术具有相对独立性，可通过多种接

9、入技术为网络层提供服务（5）支持传输技术多样性，网络层与数据传输技术相对独立，网络层不受底层传输技术的影响（6）服务质量（QoS保证，可为业务建立优先级，并具备QoS识别能力，以支持网络的QoS保证机制应用层技术要求应用层主要包括车车通信应用、车路通信应用以及其他通用交通应用。主要技术要求如下。（1）业务接口统一，制定标准格式。（2）业务支撑管理。（3）安全性。2.4.3DSRC通信支持业务（1）汽车辅助驾驶：辅助驾驶和道路基础设施状态警告（2）交通运输安全：包括紧急救援请求及响应、紧急事件通告、紧急车辆调度与优先通行、运输车辆及驾驶员的安全监控、超载超限管理、交通弱势群体保护等（3）交通管理

10、：包括交通法规告知、交通执法、信号优先、交通灯最佳速度指引、停车场管理等（4）导航及交通信息服务：包括路线实时指引和导航，施工区、收费、停车场、换乘、交通事件信息，流量监控等（5）电子收费：包括以电子化的交易方式，向用户收取相关费用，如道路、桥梁和隧道通行费、停车费等（6）运输管理：包括运政稽查、特种运输监测、车队管理、场站区管理等（7）其他：包括车辆软件/数据配置和更新、车辆和RUS的数据校准、协作感知信息更新及发送等2.5LTEV通信一一定义LTE-V是我国具有自主知识产权的V2X技术，是按照全球统一规定的体系架构及其通信协议和数据交互标准，在车辆与车辆（V2V）、车辆与基础设施（V2I）

11、、车辆与行人（V2P之间组网，构建数据共享交互桥梁，助力实现智能化的动态信息服务、车辆安全驾驶、交通管控等教学内容目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等用户终端、路侧单兀（RSU和基站3部分组成，定义了两种通信方式，蜂窝链路式和短程直通链路式2.5.3LTEV通信与DSRC通信比较一PPT2.6移动通信一一定义移动通信是指通信的双方至少有一方在运动中实现通信的方式，包括移动台与固定台之间、移动台与移动台之间、移动台与用户之间的通信2.6.1 移动通信的定义与组成一一组成由移动台（MS、基站子系统（BSS、移动业务交换中心（MSC等组成2.6.2 移动通信的特点（1）高速度：对于5G的基站

12、峰值要求不低于20Gb/s，高速度给未来对速度有很高要求的业务提供了机会和可能（2）泛在网：泛在网有两个层面的含义，一是广泛覆盖，一是纵深覆盖（3）低功耗：5G要支持大规模物联网应用，就必须要有功耗的要求。如果能把功耗降下来，让大部分物联网产品一周充一次电，甚至一个月充一次电，就能大大改善用户体验，促进物联网产品的快速普及（4）低时延：5G时延降低到1ms（5）万物互联：5G时代，终端不是按人来定义，因为每人可能拥有数个、每个家庭可能拥有数个终端。通信业对5G的愿景是每一平方公里，可以支撑100万个移动终端。（6）重构安全：在5G基础上建立的是智能互联网，智能互联网不仅是要实现信息传输，还要建立起一个社会和生活的新机制与新体系。智能互联网的基本精神是安全、管理、高效、方便，这就需要重新构建安全体系。2.6.3 移动通信的应用面向无人驾驶汽车的5G网络架构（如图）国内测试的首辆5G无人驾驶电动巴士。最多可容纳12人，最大速度为20km/h，为纯电动行驶，能实现无人操作下的行人避让、车辆检测、加减速、紧急停车、障碍绕行、变道、自动按站停靠、转弯灯开闭等功能