基于DSRC的车载通信平台设计

● 通用性
车间通信系统分为路边单元和车载单元两部分，不同厂商的设备需要进行互联，所以在硬件设计和软件协议上需要考虑设备之间的兼容。

车载硬件平台系统如图5所示。无线收发模块会发送或者接收车-车或车-路通信的数据包，通过车载处理器处理后将安全或者非安全信息显示于用户界面上，如果是安全消息则还会触发音频警报向驾驶员预警。此外，GPS单元将获得的地理位置信息由车载处理器生成安全消息通过无线收发模块发送给邻近车辆。

图5 车载硬件平台总体框架图

无线收发模块负责按照相应的数据格式接收和发送数据，其结构如图6所示。整体上无线收发模块由两部分组成：射频处理单元以及基带/MAC处理单元。GPS模块通过串口按一定的格式输出当前车辆的经度、纬度以及差分后的速度信息，车载处理器将会对从无线收发模块和GPS模块接收到的当前车辆的位置和速度信息进行处理和预测，判断是否会发生碰撞危险。

图6 无线收发模块结构图

车载处理器选择具有较高数据处理能力以及较低功耗的PXA270，PXA270处理器是基于Intel XScale架构的处理芯片，集成了存储单元控制器、时钟和电源控制器、DMA控制器、LCD控制器、AC97控制器等外围控制器，可以实现丰富的外围接口功能。PXA270采用ARM内核，内置了Intel的无线MMX技术，能够显著地提升处理性能，适用于车载信息处理。图7为车载处理器结构图，存储芯片采用两片型号为HYB25L256160AF的64MB SDRAM和一片型号为K9F5608U0B-YCB0的32MB Flash。

图7 车载处理器结构图

对于车载单元而言，一个可裁剪、低资源占用、低功耗并同时满足实时性和多任务同时处理的需求的操作系统是必需的。在众多的操作系统中，嵌入式Linux操作系统是比较合适的选择。

图8提供了车载单元的软件设计整体架构，共分为五个模块：视频传输模块、数据传输模块、数据融合处理模块、GPS信息获取模块以及用户界面模块。

图8 DSRC车载单元的软件架构

GPS信息获取模块通过串口接收来自GPS模块的数据，用户界面模块用于显示车辆当前状态信息，如果需要，则通过音频报警，提示驾驶员注意当前状况。

视频和数据传输模块用于接收和发送数据包，接收到的数据包首先判断数据包的类型，如果是视频数据则将其拼接成一个完整的压缩帧，如果是非视频数据则将数据解包后直接交付数据处理模块进行处理。OBU通过数据包中的时间戳判断数据包是否过期，通过数据包中的顺序号判断视频数据是否发生丢包。视频传输中，将摄像头采集的数据通过MP4压缩再按照1024字节的大小进行传输，接收端如发生数据包的丢失则相应的丢弃一帧的数据。

数据处理模块的作用为融合GPS信息获取模块、数据传输模块以及视频传输模块所获得的数据信息并根据本车的信息和周围车辆的位置信息，及时发出报警。其使用Xvid开源编解码函数库对接收到的视频数据进行MP4解码，并显示解码后的图像。表1为车间通信实验平台的总体性能指标。