8、智能交通系统中车内电磁特性案例研究与无线电规划分析

智能交通系统中车内电磁特性案例研究与无线电规划分析

1. 车内通信系统案例研究

在地下隧道环境中，对车内通信系统进行了两种不同情况的研究，分别是慢速移动车辆和快速移动车辆。研究采用了 3D 射线发射工具，分析由收发器相对运动或信道中物体（其他车辆）移动引起的信道时变特性。考虑了基于 ZigBee 和蓝牙技术的 WPAN，用于分析不同车速下信道非平稳性相关的电磁传播信号，包括多普勒频移和多普勒扩展。

1.1 快速移动车辆（地下隧道）

• 模拟场景 ：对所选车辆位置在不同时刻（$t_i$，$i = 1, \cdots, 5$）进行了多次模拟。考虑车辆速度为 22.22 m/s（80 km/h）和 27.77 m/s（100 km/h），发射器置于车辆前部仪表盘。
• 接收功率分析 ：展示了两个时刻（$t_2$ 和 $t_4$）1 m 二维平面的接收功率。车内通信中，车辆内接收功率高于灵敏度水平，周围车辆仅在与发射系统距离很小时接收到少量信号。其他车辆和隧道壁会影响信号传播，但在车际通信中影响更大。
• 多普勒频移计算 ：通过公式 $f_d = \frac{v}{\lambda} \cos(\theta)$ 计算接收器处的多普勒频移，其中 $\theta$ 为特定传播路径到达方向与接收器运动方向的夹角，$v$ 为车辆速度，$\lambda$ 为信号波长。
  • 对于 22.22 m/s 速度，ZigBee 2.4 GHz 和蓝牙系统的最大多普勒频移为 150 Hz，表明 2.4 GHz 频段系统