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基于位置信息采集的VANET路由算法改进及实现

摘要

随着传感器技术、通信技术、电子技术等相关技术的发展，无人车平台网络即

VANET已经成为车联网中主要的通信系统，然而VANET场景的多跳网络诸如AODV

以及GPSR默认使用的都是基于802.11s通信协议的多跳网络通信系统，在进行远距离

节点扩容方面表现较差。而目前适用于LoRa通信系统的ADR协议只适用于星状网络

拓扑结构，在实际应用中会产生基站重复建设的问题，会大大增加材料及安装成本。

因此，提出一个基于LoRa的多跳网络通信系统在远距离车联网通信领域有重要意

义。对此，设计了一个适用于多车物联网的多跳网络通信系统。首先，根据需求设计了

整体通信系统流程框架，并列出所需的硬件元件。其次，根据流程及功能设计定位定向

系统硬件，并移植了相关卡尔曼滤波算法。并在Matlab上进行了对应多跳网络算法的

编写以及对虚拟通信链路进行了仿真。并且设计LoRa通信模块以及进行多跳网络节点

算法移植。最后，进行整体系统的功能测试与性能测试。主要研究内容如下：

（1）针对现有通信链路硬件组网成本过高问题，提出了多跳网络硬件设计方案，

为了提升定位精度与降低功耗与使用成本，在定位定向部分主控芯片上选用了基于

ARM公司的Cortex-M7单核架构的STM32H7作为主控芯片，在传感器方面选用了Xsens

推出的高精度惯性测量单元（INS）MTi-3与和芯星通推出的UM982双天线定位定向模

块。在通信部分使用了基于SX1276模块作为通信节点的LoRa通信元件。基于上述元

件可以解决定位精度低，通信硬件成本高的问题。

（2）针对现有多跳网络链路选择的参考参数过少导致通信链路稳定性过低的问题，

提出了基于ADR协议与AODV协议组合的多跳网络协议，在AODV理论的基础上通

过权值矩阵方面进行算法改进，主要引入LoRa中的ADR协议作为改进基础，将位置

信息作为输入量，将SF作为输出并与邻居节点密度等参数导入模糊控制，将模糊控制

输出作为AODV算法的判断依据并形成多跳网络链路。最终仿真实验结果表明，在LoRa

多跳网络系统中，提出的改进方案在网络链路稳定性上有更好的表现。

（3）进行硬件系统的搭建与算法的仿真与实际测试，首先进行定位定向硬件输出

测试，查看结果是否满足误差要求，并进行不同VANET分支路由协议算法的比较，验

证算法改进的可行性。

ADRAODV

关键词：车联网；；；模糊控制

基于位置信息采集的VANET路由算法改进及实现

ABSTRACT

Withthedevelopmentofsensortechnology,communicationtechnology,electronic

technologyandotherrelatedtechnologies,theunmannedvehicleplatformnetwork(VANET)

hasbecomethemaincommunicationsysteminthevehiclenetworking.However,multihop

networkssuchasAODVandGPSRinVANETscenariosdefaulttousingmultihopnetwork

communicationsystemsbasedonthe802.11scommunicationprotocol,whichperformpoorly

inlong-distancenodeexpansion.However,theADRprotocolcurrentlyapplicabletoLoRa

communicationsystemsisonlyapplicabletostarnetworktopologies,whichcanleadtothe

problemofrepeatedconstructionofbasestationsinpracticalapplications,greatlyincr