基于WSN的高速公路交通流检测系统研究

论文摘要

高速公路监控系统是保证行车“安全”和道路“通畅”的重要设施,是实现高速公路运行管理的主要技术手段,交通流检测更是高速公路监控系统中重要监控技术指标之一。WSN技术具有成本低、功耗小、易组网等优点,使其在无线通信和数据传输具有突出的优势,能在高速公路交通流监控中得到很好的应用。本文在分析现有的高速公路交通流检测系统优缺点的基础上,提出了一种在IEEE802.15.4标准下基于WSN的高速公路交通流检测系统设计方案。利用ZigBee技术,采用信号标杆定位的方法,对车辆进行定位,同时将信息通过中继节点传输至调度中心。利用ZigBee协议的近距离、低成本等优势来完善高速公路交通流检测系统的无线通信网络,不仅能传递数据,而且还能对车辆进行定位、采集车辆信息,达到一网多用的目的。论文深入研究了以CC2430/2431为核心的便携式车载模块。当车辆进入ZigBee网络覆盖范围时,车中的ZigBee模块即将被唤醒,其作为一个待测节点被纳入ZigBee网络,参考节点将接收到的待测移动节点的信息以无线方式逐级传输给ZigBee中心节点,再由中心节点将所得数据送入数据控制中心,经过信号处理,可以确定车辆的位置,在此基础上,通过对车辆的短时间跟踪,可以进一步确定行车方向。论文还研究了允许车载节点加入网络、车载节点入网、车载节点离网的通信机制和信息流程,通过比较车载节点上下路由节点的信号强度,设计了车载节点的切换机制。将ZigBee技术应用于高速公路交通流检测,拓展了ZigBee技术的应用范围,推动了相关技术的理论研究,进一步推进了高速公路监控系统的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究目的和意义
• 1.4 论文结构与研究内容
• 第二章 交通信息采集技术
• 2.1 交通信息采集概述
• 2.1.1 静态交通信息
• 2.1.2 动态交通信息
• 2.2 交通采集方法
• 2.3 交通信息采集技术分析
• 2.3.1 感应线圈车辆检测器
• 2.3.2 微波交通检测器
• 2.3.3 视频车辆检测器
• 2.3.4 超声波检测器
• 2.3.5 红外检测器
• 2.4 交通信息采集技术性能比较分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 无线传感器网络与ZigBee技术简介
• 3.1 无线传感器网络
• 3.1.1 无线传感器网络概述
• 3.1.2 无线传感器网络的应用
• 3.1.3 无线传感器网络特征
• 3.2 ZigBee技术简介
• 3.2.1 ZigBee技术介绍
• 3.2.2 ZigBee技术的优势
• 3.2.3 ZigBee技术的应用
• 3.3 本章小结
• 第四章 ZigBee协议栈研究
• 4.1 ZigBee简介
• 4.2 ZigBee协议栈
• 4.2.1 ZigBee协议栈介绍
• 4.2.2 物理层规范
• 4.2.3 MAC层规范
• 4.2.4 网络层规范
• 4.2.5 应用层（APL）规范
• 4.2.6 安全服务规范
• 4.3 ZigBee网络结构
• 4.3.1 ZigBee网络中的设备
• 4.3.2 ZigBee网络拓扑
• 4.3.3 ZigBee网络地址分配机制和寻址模式
• 4.4 ZigBee开发环境
• 4.5 CC2431芯片介绍
• 4.6 本章小结
• 第五章 ZigBee技术在交通流检测中的应用
• 5.1 基于ZigBee技术的交通流检测系统设计
• 5.1.1 基于ZigBee技术的车流检测系统
• 5.1.2 系统总体设计及实现
• 5.1.3 交通流数据无线传输软件设计
• 5.1.4 串口通信的实现
• 5.2 基于ZigBee技术的车载节点设计
• 5.2.1 车载节点入网过程
• 5.2.2 车载节点离网过程
• 5.2.3 车载节点的切换过程
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢