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基于隧道WiFi的V2V通信試驗研究

研究了用于隧道采礦車的車-車（V2V）通信，達(dá)到增加貨物運輸?shù)陌踩约疤岣呱a(chǎn)力的目的。采用試驗的方法評估在實際隧道環(huán)境下無線WiFi的最大可達(dá)范圍，包括視線鏈接（LOS）和非視線鏈接（NLOS）。測量環(huán)境是一個人工隧道，使用現(xiàn)有的商用無線WiFi設(shè)備和天線進(jìn)行測量。

試驗包括初始測量、分析商業(yè)現(xiàn)有無線WiFi在隧道環(huán)境下V2V通信可用性。使用網(wǎng)絡(luò)測試工具Iperf來記錄信息量及其波動。結(jié)果表明，應(yīng)用單數(shù)據(jù)流時WiFi設(shè)備可以覆蓋150m范圍，應(yīng)用雙同步數(shù)據(jù)流時WiFi設(shè)備可以覆蓋100m范圍。當(dāng)信道從LOS變化到NLOS時，其吞吐量性能與注冊為單數(shù)據(jù)流的吞吐量性能沒有明顯差異。對于2個數(shù)據(jù)流，具有高用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）6.75MB/s帶寬的低優(yōu)先級數(shù)據(jù)流的性能急劇下降。

無線電調(diào)制編碼方案的選擇基于信道的傳輸質(zhì)量，多輸入多輸出（MIMO）通信并不完全適用本試驗。使用高質(zhì)量的硬件，能夠達(dá)到更高的接收靈敏度和更低的無線電噪聲水平，在MIMO通信中的效果會更好。在挖掘現(xiàn)場，其車速比公路上的車速低很多。因此，無線WiFi在隧道中的覆蓋范圍足以保證通信距離，使車輛可以及時停車。

全球市場競爭越來越激烈，采礦業(yè)也面臨新的挑戰(zhàn)。由于采礦企業(yè)位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，因此很難找到熟練技工操作采礦設(shè)備。這意味著挖掘過程必須是自動的，且必須在熟練技工、煤礦經(jīng)營者的監(jiān)督和控制之下。自動開采的主要優(yōu)點是精度高和可重復(fù)。自動汽車可以正確定位裝卸，其自動系統(tǒng)控制車速、位置和載貨車路線。車載計算機(jī)能夠最大限度地實現(xiàn)提高燃油效率，減輕駕駛員疲憊，控制距離以及故障監(jiān)測。自動系統(tǒng)可提高工作效率和資源利用率，降低開采過程中的成本。此外，該自動系統(tǒng)可提高煤礦現(xiàn)場的安全，消除由于疲勞產(chǎn)生的人為錯誤和損失。由于隧道內(nèi)不能保證汽車一直與操作系統(tǒng)連接，因此需要載貨車之間的自主通信來實現(xiàn)這些目標(biāo)。

Harri Viittala et al. 2013 IEEE 77th Vehicular Technology Conference (VTC Spring), Dresden- June 2- 5, 2013.

編譯：王亮