交通信息技術(shù)及應(yīng)用課件03-交通信息傳輸技術(shù)

3.1交通信息的傳輸媒介1.交通信息的傳輸需求(1)交通檢測(cè)站及匝道控制機(jī)(2)其他檢測(cè)器(3)可變信息情報(bào)板(VMS)(4)視頻設(shè)備2.交通信息傳輸媒介（1）雙絞線（2）同軸電纜（3）光纖通信（4）區(qū)域無(wú)線廣播網(wǎng)絡(luò)（5）地面微波鏈路（6）衛(wèi)星系統(tǒng)（7）蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)第三章交通信息傳輸技術(shù)3.1交通信息的傳輸媒介第三章交通信息傳輸技術(shù)1交通信息技術(shù)及應(yīng)用課件03-交通信息傳輸技術(shù)2(1)屏蔽雙絞線分立的絕緣導(dǎo)體通常以特定的間隔扭絞90°，因而稱(chēng)為扭絞線對(duì)(雙絞線)。優(yōu)點(diǎn)：減少了電磁輻射干擾，信號(hào)損失減少，信號(hào)能傳輸更遠(yuǎn)的距離。缺點(diǎn)：相對(duì)來(lái)說(shuō)成本比非屏蔽的雙絞線高，施工成本加大，因?yàn)楦郊拥钠帘螌芋w積和重量使施工難度加大，另外屏蔽層的電接地需要較多的時(shí)間和精力。(1)屏蔽雙絞線3(2)同軸電纜同軸電纜是非常堅(jiān)韌的屏蔽銅線，其中心導(dǎo)體比雙絞線更粗，而且被外屏蔽層包著，以降低信號(hào)衰減對(duì)外輻射，提高傳輸性能。優(yōu)點(diǎn)：可傳輸?shù)男盘?hào)帶寬范圍比雙絞線大，傳輸距離比雙絞線遠(yuǎn)，誤碼率相對(duì)也更低。缺點(diǎn)：其生產(chǎn)、施工的成本都比雙絞線高。(2)同軸電纜4(3)光纖光纖傳輸?shù)氖钦{(diào)制后的光信號(hào)。光纖有極高的信息傳輸帶寬。在20世紀(jì)80年代后期，CCTV圖像的傳輸要求交通系統(tǒng)的傳輸媒介有較高的傳輸帶寬，所以在各個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)始采用光纖傳輸媒介。(4)區(qū)域無(wú)線廣播網(wǎng)絡(luò)區(qū)域無(wú)線廣播網(wǎng)絡(luò)是指向一個(gè)區(qū)域而不是某一個(gè)特定的地點(diǎn)發(fā)送信號(hào)的自備的無(wú)線系統(tǒng)，它可以在交通信號(hào)控制機(jī)及其他交通控制設(shè)備上使用，可向高速公路維修車(chē)輛提供語(yǔ)音通信。(3)光纖5(5)地面微波鏈路地面微波鏈路是自備的無(wú)線通信媒介。微波主要用作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的主干媒介，傳輸音頻信息和數(shù)據(jù)及有限的CCTV視頻信息。(6)蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）公眾的蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是另一種廣泛應(yīng)用的無(wú)線傳輸媒介，但交通部門(mén)專(zhuān)用的蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一般只用于一些小規(guī)模和短期的交通應(yīng)用。(7)衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)屬于公眾的無(wú)線通信系統(tǒng)。就現(xiàn)在的衛(wèi)星設(shè)備及其提供的服務(wù)來(lái)說(shuō)，在相對(duì)小區(qū)域(如交通控制系統(tǒng))內(nèi)使用衛(wèi)星通信系統(tǒng)還不能取得令人滿(mǎn)意的成本效益,但是可以考慮衛(wèi)星通信系統(tǒng)在較大區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用。(5)地面微波鏈路6第一節(jié)有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雙絞線同軸電纜光纖第一節(jié)有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雙絞線7交通信息技術(shù)及應(yīng)用課件03-交通信息傳輸技術(shù)8以太網(wǎng)10/100Base-T接口以太網(wǎng)100Base-T4接口引腳號(hào)引腳名稱(chēng)說(shuō)明引腳號(hào)引腳名稱(chēng)說(shuō)明1TX+TranceiveData+(發(fā)送數(shù)據(jù)+)1TX_D1+TranceiveData+(發(fā)送數(shù)據(jù)+)2TX-TranceiveData-(發(fā)送數(shù)據(jù)-)2TX_D1-TranceiveData-(發(fā)送數(shù)據(jù)-)3RX+ReceiveData+(接收數(shù)據(jù)+)3RX_D2+ReceiveData+(接收數(shù)據(jù)+)4n/cNotconnected(未使用)4BI_D3+Bi-directionalData+(雙向數(shù)據(jù)+)5n/cNotconnected(未使用)5BI_D3-Bi-directionalData-(雙向數(shù)據(jù)-)6RX-ReceiveData-(接收數(shù)據(jù)-)6RX_D2-ReceiveData-(接收數(shù)據(jù)-)7n/cNotconnected(未使用)7BI_D4+Bi-directionalData+(雙向數(shù)據(jù)+)8n/cNotconnected(未使用)8BI_D4-Bi-directionalData-(雙向數(shù)據(jù)-)以太網(wǎng)10/100Base-T接口以太網(wǎng)100Base9CAN總線布線網(wǎng)絡(luò)圖CAN總線布線網(wǎng)絡(luò)圖10第二節(jié)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)概述第二節(jié)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)概述11無(wú)線信息傳輸無(wú)線信息傳輸就是經(jīng)過(guò)射頻調(diào)制后的射頻信號(hào)傳輸。1.電磁輻射無(wú)線信息傳輸將載有信息的射頻信號(hào)通過(guò)天線向空間發(fā)射，亦即天線把發(fā)射機(jī)輸出的高頻電流能量變換成電磁波能量，并向自由空間輻射。電磁波在自由空間里是以類(lèi)似光速的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)存在，形成無(wú)線電波，這個(gè)把天線電流的能量變?yōu)殡姶挪芰康倪^(guò)程叫做無(wú)線電波的輻射。圖4-16對(duì)稱(chēng)陣子電磁輻射原理圖無(wú)線信息傳輸圖4-16對(duì)稱(chēng)陣子電磁輻射原理圖12電波傳播特性無(wú)線電波是一種能量傳播形式。在傳播過(guò)程中電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是互相垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直傳播方向。圖4-17電波傳輸電波傳播特性圖4-17電波傳輸13網(wǎng)絡(luò)技術(shù)WiFiWiMax移動(dòng)數(shù)字通信網(wǎng)（4G）藍(lán)牙（4.0版本）無(wú)線傳感網(wǎng)(ZigBee)DSRC（我國(guó)）標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11IEEE802.16TD-LTE-FDD-LTE

IEEE802.15.4IEEE802.11p速率54Mbps/s70Mbps/s下行100Mbps上行20Mbps下行150Mbps上行40Mbps24Mbps250Kbps

下行500Kbps上行250Kbps網(wǎng)絡(luò)技術(shù)WiFiWiMax移動(dòng)數(shù)字通信網(wǎng)（4G）藍(lán)牙無(wú)線傳感14

802.11是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)準(zhǔn)，就是我們通常所說(shuō)的WIFI。

802.11b是指11M的速率標(biāo)準(zhǔn);

802.11g是指54M的速率標(biāo)準(zhǔn);

802.11n是指150M的速率標(biāo)準(zhǔn)。他們向下兼容

802.11是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)準(zhǔn)，就是我們通常所說(shuō)的WI15第三節(jié)模擬機(jī)數(shù)字信號(hào)傳輸模擬信號(hào)傳輸方式數(shù)字信號(hào)傳輸方式第三節(jié)模擬機(jī)數(shù)字信號(hào)傳輸模擬信號(hào)傳輸方式16交通信息傳輸類(lèi)型ITS的信息傳輸設(shè)備按工作方式可分為兩種類(lèi)型：模擬傳輸和數(shù)字傳輸。傳輸?shù)男畔⒖煞譃槿?lèi)：①數(shù)據(jù)——來(lái)自系統(tǒng)檢測(cè)站、匝道控制機(jī)和可變信息版，這部分信息傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)包較小，所需的帶寬較窄；②聲音——可通過(guò)有線和無(wú)線的方式傳播；③視頻圖像——來(lái)自CCTV攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)圖像，可用于交通事件確認(rèn)和交通監(jiān)制，傳輸時(shí)需要較寬的帶寬。交通信息傳輸類(lèi)型17模擬信號(hào)傳輸方式弊端：保密性能差抗干擾能力弱模擬信號(hào)傳輸方式弊端：18

數(shù)字信息傳輸傳輸方式圖3-3數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)組成框圖數(shù)字信息傳輸傳輸方式圖3-3數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)組成框圖19數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介數(shù)字通信與模擬通信相比較，具有一系列優(yōu)點(diǎn)：①用數(shù)字信號(hào)傳遞信息易于再生，防止干擾的積累；②數(shù)字信號(hào)便于連接各種數(shù)據(jù)終端，特別是計(jì)算機(jī)終端；③數(shù)字信號(hào)易于加密，可靠性好；④數(shù)字信息易于實(shí)現(xiàn)信息傳輸業(yè)務(wù)綜合化，有利于組網(wǎng)傳輸；⑤數(shù)字信息的電子器件易于高度集成化，有利于通信設(shè)備的小型化和靈活性；⑥數(shù)字信息易于加工處理，有利于擴(kuò)大信息傳輸容量和提高傳輸質(zhì)量。數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介20要實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的有效可靠傳輸，首先需要將模擬信號(hào)數(shù)字化，變成二進(jìn)制或多進(jìn)制的數(shù)字編碼信號(hào)；然后在信道上進(jìn)行傳輸,這種信號(hào)的傳輸稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。數(shù)字信息傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)1．信道編解碼2．差錯(cuò)控制3.多路復(fù)用要實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的有效可靠傳輸，首先需要將模擬信號(hào)數(shù)字化，變成21第四節(jié)WSN與交通設(shè)施檢測(cè)技術(shù)WSN技術(shù)無(wú)線傳感器與智能交通第四節(jié)WSN與交通設(shè)施檢測(cè)技術(shù)WSN技術(shù)22WSN技術(shù)WSN技術(shù)23國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665—87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665—87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定24WSN是物聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分之一，具有重要的地位，這是與它自身的特點(diǎn)是分不開(kāi)的，總的來(lái)說(shuō)有自組織、可靠性、沖突減少、無(wú)線鏈路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。WSN是物聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分之一，具有重要的地位，這是與它自25用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交通信息采集無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能公交系統(tǒng)中的應(yīng)用用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)26無(wú)線傳感器與智能交通用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器與智能交通用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)27CAN總線傳輸技術(shù)CAN總線傳輸技術(shù)28汽車(chē)CAN總線簡(jiǎn)介一、CAN總線技術(shù)簡(jiǎn)介

CAN總線又稱(chēng)作汽車(chē)總線，其全稱(chēng)為“控制器局域網(wǎng)（CAN—Controller

Area

Network）”。CAN總線是一種現(xiàn)場(chǎng)總線（區(qū)別于辦公室總線），是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps，距離可達(dá)10km。汽車(chē)CAN總線簡(jiǎn)介一、CAN總線技術(shù)簡(jiǎn)介

CAN總線又稱(chēng)作29CAN總線特點(diǎn)

CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。CAN總線特點(diǎn)如下：（1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。（2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級(jí),可以滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求。

（3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。CAN總線特點(diǎn)

CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接30CAN總線特點(diǎn)4）可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。（5）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5Kbps以下）。（6）通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)40m）。（7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。（8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)。（9）每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。（10）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無(wú)特殊要求。（11）

節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。CAN總線特點(diǎn)4）可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾31CAN數(shù)據(jù)總線可以比作公共汽車(chē)。公共汽車(chē)可以運(yùn)輸大量乘客，CAN數(shù)據(jù)總線包含大量的數(shù)據(jù)信息。CAN數(shù)據(jù)傳輸總線CAN數(shù)據(jù)總線可以比作公共汽車(chē)。公共汽車(chē)可以運(yùn)輸大量乘客，C32DrivetrainCANHigh：橙/黑Low：橙/棕ConvenienceCANHigh：橙/綠Low：

橙/棕InfotainmentCANHigh：橙/紫Low：橙/棕CAN數(shù)據(jù)傳輸總線DrivetrainCANConvenienceCANI33ConvenienceDrivetrainInfotainment組合儀表Gateway動(dòng)力系統(tǒng)CAN

(500kBaud)

舒適系統(tǒng)CAN(100kBaud)

信息系統(tǒng)CAN(100kBaud)在車(chē)型上,舒適系統(tǒng)和信息系統(tǒng)共用一條總線，但可能使用獨(dú)立的控制軟件CAN數(shù)據(jù)傳輸總線ConvenienceDrivetrainInfotainm34網(wǎng)關(guān)：將兩個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)段連接在一起的設(shè)備。它的作用就是對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)段中的使用不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行互相的翻譯轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)關(guān)：將兩個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)段連接在一起的設(shè)備。它的作用就35CAN總線布置、結(jié)構(gòu)和基本特點(diǎn)

考慮到信號(hào)的重復(fù)率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，CAN總線系統(tǒng)分為三個(gè)專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)?CAN驅(qū)動(dòng)總線（高速），500Kbit/s，可基本滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。?CAN舒適總線（低速），100Kbit/s，用于對(duì)時(shí)間要求不高的情況。

?CAN“infotainment”總線（低速），100Kbit/s，用于對(duì)時(shí)間要求不高的情況。CAN總線布置、結(jié)構(gòu)和基本特點(diǎn)

考慮到信號(hào)的重復(fù)率及產(chǎn)生出的36CAN協(xié)議的特點(diǎn)

目前汽車(chē)上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN，一條用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN，速率達(dá)到500kb/s；另一條用于車(chē)身系統(tǒng)的低速CAN，速率是100kb/s。

CAN協(xié)議的特點(diǎn)

37驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CAN主要連接對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（ECU）、ABS控制器、安全氣囊控制器、組合儀表等等，它們的基本特征相同，都是控制與汽車(chē)行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CAN主要連接對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器38車(chē)身系統(tǒng)的低速CAN車(chē)身系統(tǒng)CAN主要連接和控制的汽車(chē)內(nèi)外部照明、燈光信號(hào)、雨刮電機(jī)等電器。

車(chē)身系統(tǒng)的低速CAN車(chē)身系統(tǒng)CAN主要連接和控制的汽車(chē)內(nèi)外部39高、低速CAN總線的關(guān)系驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CAN和車(chē)身系統(tǒng)CAN這兩條獨(dú)立的總線之間設(shè)計(jì)有"網(wǎng)關(guān)"，以實(shí)現(xiàn)在各個(gè)CAN之間的資源共享，并將各個(gè)數(shù)據(jù)總線的信息反饋到儀表板上。駕車(chē)者只要看看儀表板，就可以知道各個(gè)電控裝置是否正常工作了。

高、低速CAN總線的關(guān)系驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CAN和車(chē)身系統(tǒng)CAN這兩條40CAN總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

（一）簡(jiǎn)化整車(chē)的供電系統(tǒng),方便電氣布線

（整車(chē)線束減少20％～40％）（二）性能安全可靠

模塊內(nèi)采用智能電子開(kāi)關(guān)取代繼電器，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)無(wú)觸點(diǎn)化，減少電磁干擾，延長(zhǎng)使用壽命。模塊內(nèi)采用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，取代熔斷絲，具有過(guò)載保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)的功能。可進(jìn)行故障診斷、報(bào)警和記錄。既保證了整車(chē)電氣的可靠性，又增強(qiáng)了可維護(hù)性。如：燈絲燒斷后會(huì)提醒司機(jī)更換。開(kāi)關(guān)向主控模塊發(fā)送信號(hào)，通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流很低（mA級(jí)），大大延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)的使用壽命。

CAN總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)（一）簡(jiǎn)化整車(chē)的供電系統(tǒng),方便電氣布線41CAN總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)（三）智能化控制（四）很強(qiáng)的可擴(kuò)展性（類(lèi)似與微機(jī)網(wǎng)絡(luò)）（五）簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，減少生產(chǎn)成本

（六）較低的維護(hù)、維修費(fèi)用

CAN總線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)（三）智能化控制42基于CAN總線的汽車(chē)電器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于CAN總線的汽車(chē)電器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)43第6節(jié)DSRC技術(shù)DSRC技術(shù)簡(jiǎn)介體系結(jié)構(gòu)DSRC技術(shù)應(yīng)用DSRC標(biāo)準(zhǔn)第6節(jié)DSRC技術(shù)DSRC技術(shù)簡(jiǎn)介44DSRC技術(shù)簡(jiǎn)介各國(guó)DSRC使用頻段分配示意圖DSRC技術(shù)簡(jiǎn)介各國(guó)DSRC使用頻段分配示意圖45DSRC是基于長(zhǎng)距離RFID射頻識(shí)別的微波無(wú)線傳輸技術(shù)。1998年，我國(guó)交通部ITS中心向交通部無(wú)線電管理委員會(huì)提出將5.8GHz頻段分配給DSRC技術(shù)領(lǐng)域，執(zhí)行參數(shù)分別為5.795GHz~5.815GHz的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。DSRC是基于長(zhǎng)距離RFID射頻識(shí)別的微波無(wú)線傳輸技術(shù)。46主動(dòng)式DSRC與被動(dòng)式DSRC的性能比較

主動(dòng)式被動(dòng)式通信距離約30m約7m同時(shí)通信的車(chē)輛數(shù)最多8輛原則為1輛通信信息量（當(dāng)速度為60Km/h）時(shí)539Kbit46Kbit主動(dòng)式DSRC與被動(dòng)式DSRC的性能比較

主動(dòng)式被動(dòng)式通信距47DSRC結(jié)構(gòu)體系DSRC通信系統(tǒng)模型DSRC結(jié)構(gòu)體系DSRC通信系統(tǒng)模型48（1）車(chē)載單元（2）路側(cè)單元（3）專(zhuān)用通信鏈路（1）車(chē)載單元49DSRC技術(shù)應(yīng)用1）車(chē)載通信DSRC的應(yīng)用主要有以下三方面：（1）避讓、碰撞警告（2）車(chē)輛安全超車(chē)、管理（3）專(zhuān)用通信DSRC技術(shù)應(yīng)用50交通信息技術(shù)及應(yīng)用課件03-交通信息傳輸技術(shù)51DSRC技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用可以有如下幾個(gè)方面：車(chē)—車(chē)、車(chē)—路的通信（1）車(chē)—路通信DSRC技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用可以有如下幾個(gè)方面：車(chē)—車(chē)、52（2）車(chē)—車(chē)通信

（2）車(chē)—車(chē)通信

533.1交通信息的傳輸媒介1.交通信息的傳輸需求(1)交通檢測(cè)站及匝道控制機(jī)(2)其他檢測(cè)器(3)可變信息情報(bào)板(VMS)(4)視頻設(shè)備2.交通信息傳輸媒介（1）雙絞線（2）同軸電纜（3）光纖通信（4）區(qū)域無(wú)線廣播網(wǎng)絡(luò)（5）地面微波鏈路（6）衛(wèi)星系統(tǒng)（7）蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)第三章交通信息傳輸技術(shù)3.1交通信息的傳輸媒介第三章交通信息傳輸技術(shù)54交通信息技術(shù)及應(yīng)用課件03-交通信息傳輸技術(shù)55(1)屏蔽雙絞線分立的絕緣導(dǎo)體通常以特定的間隔扭絞90°，因而稱(chēng)為扭絞線對(duì)(雙絞線)。優(yōu)點(diǎn)：減少了電磁輻射干擾，信號(hào)損失減少，信號(hào)能傳輸更遠(yuǎn)的距離。缺點(diǎn)：相對(duì)來(lái)說(shuō)成本比非屏蔽的雙絞線高，施工成本加大，因?yàn)楦郊拥钠帘螌芋w積和重量使施工難度加大，另外屏蔽層的電接地需要較多的時(shí)間和精力。(1)屏蔽雙絞線56(2)同軸電纜同軸電纜是非常堅(jiān)韌的屏蔽銅線，其中心導(dǎo)體比雙絞線更粗，而且被外屏蔽層包著，以降低信號(hào)衰減對(duì)外輻射，提高傳輸性能。優(yōu)點(diǎn)：可傳輸?shù)男盘?hào)帶寬范圍比雙絞線大，傳輸距離比雙絞線遠(yuǎn)，誤碼率相對(duì)也更低。缺點(diǎn)：其生產(chǎn)、施工的成本都比雙絞線高。(2)同軸電纜57(3)光纖光纖傳輸?shù)氖钦{(diào)制后的光信號(hào)。光纖有極高的信息傳輸帶寬。在20世紀(jì)80年代后期，CCTV圖像的傳輸要求交通系統(tǒng)的傳輸媒介有較高的傳輸帶寬，所以在各個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)始采用光纖傳輸媒介。(4)區(qū)域無(wú)線廣播網(wǎng)絡(luò)區(qū)域無(wú)線廣播網(wǎng)絡(luò)是指向一個(gè)區(qū)域而不是某一個(gè)特定的地點(diǎn)發(fā)送信號(hào)的自備的無(wú)線系統(tǒng)，它可以在交通信號(hào)控制機(jī)及其他交通控制設(shè)備上使用，可向高速公路維修車(chē)輛提供語(yǔ)音通信。(3)光纖58(5)地面微波鏈路地面微波鏈路是自備的無(wú)線通信媒介。微波主要用作點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的主干媒介，傳輸音頻信息和數(shù)據(jù)及有限的CCTV視頻信息。(6)蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）公眾的蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是另一種廣泛應(yīng)用的無(wú)線傳輸媒介，但交通部門(mén)專(zhuān)用的蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一般只用于一些小規(guī)模和短期的交通應(yīng)用。(7)衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)屬于公眾的無(wú)線通信系統(tǒng)。就現(xiàn)在的衛(wèi)星設(shè)備及其提供的服務(wù)來(lái)說(shuō)，在相對(duì)小區(qū)域(如交通控制系統(tǒng))內(nèi)使用衛(wèi)星通信系統(tǒng)還不能取得令人滿(mǎn)意的成本效益,但是可以考慮衛(wèi)星通信系統(tǒng)在較大區(qū)域內(nèi)的應(yīng)用。(5)地面微波鏈路59第一節(jié)有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雙絞線同軸電纜光纖第一節(jié)有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)雙絞線60交通信息技術(shù)及應(yīng)用課件03-交通信息傳輸技術(shù)61以太網(wǎng)10/100Base-T接口以太網(wǎng)100Base-T4接口引腳號(hào)引腳名稱(chēng)說(shuō)明引腳號(hào)引腳名稱(chēng)說(shuō)明1TX+TranceiveData+(發(fā)送數(shù)據(jù)+)1TX_D1+TranceiveData+(發(fā)送數(shù)據(jù)+)2TX-TranceiveData-(發(fā)送數(shù)據(jù)-)2TX_D1-TranceiveData-(發(fā)送數(shù)據(jù)-)3RX+ReceiveData+(接收數(shù)據(jù)+)3RX_D2+ReceiveData+(接收數(shù)據(jù)+)4n/cNotconnected(未使用)4BI_D3+Bi-directionalData+(雙向數(shù)據(jù)+)5n/cNotconnected(未使用)5BI_D3-Bi-directionalData-(雙向數(shù)據(jù)-)6RX-ReceiveData-(接收數(shù)據(jù)-)6RX_D2-ReceiveData-(接收數(shù)據(jù)-)7n/cNotconnected(未使用)7BI_D4+Bi-directionalData+(雙向數(shù)據(jù)+)8n/cNotconnected(未使用)8BI_D4-Bi-directionalData-(雙向數(shù)據(jù)-)以太網(wǎng)10/100Base-T接口以太網(wǎng)100Base62CAN總線布線網(wǎng)絡(luò)圖CAN總線布線網(wǎng)絡(luò)圖63第二節(jié)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)概述第二節(jié)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)概述64無(wú)線信息傳輸無(wú)線信息傳輸就是經(jīng)過(guò)射頻調(diào)制后的射頻信號(hào)傳輸。1.電磁輻射無(wú)線信息傳輸將載有信息的射頻信號(hào)通過(guò)天線向空間發(fā)射，亦即天線把發(fā)射機(jī)輸出的高頻電流能量變換成電磁波能量，并向自由空間輻射。電磁波在自由空間里是以類(lèi)似光速的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)存在，形成無(wú)線電波，這個(gè)把天線電流的能量變?yōu)殡姶挪芰康倪^(guò)程叫做無(wú)線電波的輻射。圖4-16對(duì)稱(chēng)陣子電磁輻射原理圖無(wú)線信息傳輸圖4-16對(duì)稱(chēng)陣子電磁輻射原理圖65電波傳播特性無(wú)線電波是一種能量傳播形式。在傳播過(guò)程中電場(chǎng)和磁場(chǎng)在空間是互相垂直的，同時(shí)這兩者又都垂直傳播方向。圖4-17電波傳輸電波傳播特性圖4-17電波傳輸66網(wǎng)絡(luò)技術(shù)WiFiWiMax移動(dòng)數(shù)字通信網(wǎng)（4G）藍(lán)牙（4.0版本）無(wú)線傳感網(wǎng)(ZigBee)DSRC（我國(guó)）標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11IEEE802.16TD-LTE-FDD-LTE

IEEE802.15.4IEEE802.11p速率54Mbps/s70Mbps/s下行100Mbps上行20Mbps下行150Mbps上行40Mbps24Mbps250Kbps

下行500Kbps上行250Kbps網(wǎng)絡(luò)技術(shù)WiFiWiMax移動(dòng)數(shù)字通信網(wǎng)（4G）藍(lán)牙無(wú)線傳感67

802.11是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)準(zhǔn)，就是我們通常所說(shuō)的WIFI。

802.11b是指11M的速率標(biāo)準(zhǔn);

802.11g是指54M的速率標(biāo)準(zhǔn);

802.11n是指150M的速率標(biāo)準(zhǔn)。他們向下兼容

802.11是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)準(zhǔn)，就是我們通常所說(shuō)的WI68第三節(jié)模擬機(jī)數(shù)字信號(hào)傳輸模擬信號(hào)傳輸方式數(shù)字信號(hào)傳輸方式第三節(jié)模擬機(jī)數(shù)字信號(hào)傳輸模擬信號(hào)傳輸方式69交通信息傳輸類(lèi)型ITS的信息傳輸設(shè)備按工作方式可分為兩種類(lèi)型：模擬傳輸和數(shù)字傳輸。傳輸?shù)男畔⒖煞譃槿?lèi)：①數(shù)據(jù)——來(lái)自系統(tǒng)檢測(cè)站、匝道控制機(jī)和可變信息版，這部分信息傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)包較小，所需的帶寬較窄；②聲音——可通過(guò)有線和無(wú)線的方式傳播；③視頻圖像——來(lái)自CCTV攝像機(jī)的動(dòng)態(tài)圖像，可用于交通事件確認(rèn)和交通監(jiān)制，傳輸時(shí)需要較寬的帶寬。交通信息傳輸類(lèi)型70模擬信號(hào)傳輸方式弊端：保密性能差抗干擾能力弱模擬信號(hào)傳輸方式弊端：71

數(shù)字信息傳輸傳輸方式圖3-3數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)組成框圖數(shù)字信息傳輸傳輸方式圖3-3數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)組成框圖72數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介數(shù)字通信與模擬通信相比較，具有一系列優(yōu)點(diǎn)：①用數(shù)字信號(hào)傳遞信息易于再生，防止干擾的積累；②數(shù)字信號(hào)便于連接各種數(shù)據(jù)終端，特別是計(jì)算機(jī)終端；③數(shù)字信號(hào)易于加密，可靠性好；④數(shù)字信息易于實(shí)現(xiàn)信息傳輸業(yè)務(wù)綜合化，有利于組網(wǎng)傳輸；⑤數(shù)字信息的電子器件易于高度集成化，有利于通信設(shè)備的小型化和靈活性；⑥數(shù)字信息易于加工處理，有利于擴(kuò)大信息傳輸容量和提高傳輸質(zhì)量。數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介73要實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的有效可靠傳輸，首先需要將模擬信號(hào)數(shù)字化，變成二進(jìn)制或多進(jìn)制的數(shù)字編碼信號(hào)；然后在信道上進(jìn)行傳輸,這種信號(hào)的傳輸稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸。數(shù)字信息傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)1．信道編解碼2．差錯(cuò)控制3.多路復(fù)用要實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的有效可靠傳輸，首先需要將模擬信號(hào)數(shù)字化，變成74第四節(jié)WSN與交通設(shè)施檢測(cè)技術(shù)WSN技術(shù)無(wú)線傳感器與智能交通第四節(jié)WSN與交通設(shè)施檢測(cè)技術(shù)WSN技術(shù)75WSN技術(shù)WSN技術(shù)76國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665—87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665—87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定77WSN是物聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分之一，具有重要的地位，這是與它自身的特點(diǎn)是分不開(kāi)的，總的來(lái)說(shuō)有自組織、可靠性、沖突減少、無(wú)線鏈路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。WSN是物聯(lián)網(wǎng)的主要組成部分之一，具有重要的地位，這是與它自78用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交通信息采集無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能公交系統(tǒng)中的應(yīng)用用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)79無(wú)線傳感器與智能交通用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器與智能交通用于ITS的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)80CAN總線傳輸技術(shù)CAN總線傳輸技術(shù)81汽車(chē)CAN總線簡(jiǎn)介一、CAN總線技術(shù)簡(jiǎn)介

CAN總線又稱(chēng)作汽車(chē)總線，其全稱(chēng)為“控制器局域網(wǎng)（CAN—Controller

Area

Network）”。CAN總線是一種現(xiàn)場(chǎng)總線（區(qū)別于辦公室總線），是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率可達(dá)1Mbps，距離可達(dá)10km。汽車(chē)CAN總線簡(jiǎn)介一、CAN總線技術(shù)簡(jiǎn)介

CAN總線又稱(chēng)作82CAN總線特點(diǎn)

CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。CAN總線特點(diǎn)如下：（1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。（2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級(jí),可以滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)要求。

（3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。CAN總線特點(diǎn)

CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接83CAN總線特點(diǎn)4）可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。（5）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5Kbps以下）。（6）通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)40m）。（7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。（8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)。（9）每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。（10）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無(wú)特殊要求。（11）

節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。CAN總線特點(diǎn)4）可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾84CAN數(shù)據(jù)總線可以比作公共汽車(chē)。公共汽車(chē)可以運(yùn)輸大量乘客，CAN數(shù)據(jù)總線包含大量的數(shù)據(jù)信息。CAN數(shù)據(jù)傳輸總線CAN數(shù)據(jù)總線可以比作公共汽車(chē)。公共汽車(chē)可以運(yùn)輸大量乘客，C85DrivetrainCANHigh：橙/黑Low：橙/棕ConvenienceCANHigh：橙/綠Low：

橙/棕InfotainmentCANHigh：橙/紫Low：橙/棕CAN數(shù)據(jù)傳輸總線DrivetrainCANConvenienceCANI86ConvenienceDrivetrainInfotainment組合儀表Gateway動(dòng)力系統(tǒng)CAN

(500kBaud)

舒適系統(tǒng)CAN(100kBaud)

信息系統(tǒng)CAN(100kBaud)在車(chē)型上,舒適系統(tǒng)和信息系統(tǒng)共用一條總線，但可能使用獨(dú)立的控制軟件CAN數(shù)據(jù)傳輸總線ConvenienceDrivetrainInfotainm87網(wǎng)關(guān)：將兩個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)段連接在一起的設(shè)備。它的作用就是對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)段中的使用不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行互相的翻譯轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)關(guān)：將兩個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)段連接在一起的設(shè)備。它的作用就88CAN總線布置、結(jié)構(gòu)和基本特點(diǎn)

考慮到信號(hào)的重復(fù)率及產(chǎn)生出的數(shù)據(jù)量，CAN總線系統(tǒng)分為三個(gè)專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)?CAN驅(qū)動(dòng)總線（高速），500Kbit/s，可基本滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。?CAN舒適總線（低速），100Kbit/s，用于對(duì)時(shí)間要求不高的情況。

?CAN“infotainment”總線（低速），100Kbit/s，用于對(duì)時(shí)間要求不高的情況。CAN總線布置、結(jié)構(gòu)和基本特點(diǎn)

考慮到信號(hào)的重復(fù)率及產(chǎn)生出的89CAN協(xié)議的特點(diǎn)

目前汽車(chē)上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用2條CAN，一條用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN，速率達(dá)到500kb/s；另一條用于車(chē)身系統(tǒng)的低速CAN，速率是100kb/s。

CAN協(xié)議的特點(diǎn)

90驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CAN主要連接對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（ECU）、ABS控制器、安全氣囊控制器、組合儀表等等，它們的基本特征相同，都是控