基于ZigBee技术的交通信息采集系统设计_交通信息采集技术

时间：2019-04-01 03:24:10　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：本文针对目前我国的交叉路口多，车流量大，交通较为混乱的现象，重点研究了如何利用ZigBee技术来搭建无线传感器网络，并最终实现基于无线传感器的交通信息采集系统设计。本文根据智能交通系统的国内外发展现状及发展趋势，接着介绍了无线传感器网络体系结构，采用ZigBee技术作为无线传感器网络的传输载体，以这个思路为基础，分析了ZigBee无线传感器网络的架构，包括网络节点类型和网络拓扑结构等，并对ZigBee技术的组网原理作了研究。
　　关键词：ZigBee，智能交通，无线传感器网络
　　Abstract: aiming at the intersection of our country, big cars, traffic more chaotic phenomenon, focuses on how to use ZigBee technology to build a wireless sensor network and ultimately based on wireless sensor traffic information collection system design. In this paper, according to the development of intelligent transportation system at home and abroad present situation and developing trend, then it introduces wireless sensor network system structure, adopt ZigBee wireless sensor network technology as the carrier, by this way as a foundation, analyzed the ZigBee wireless sensor network architecture, including the network node type and network topology structure, etc, and on the principle of the networking ZigBee technology.
　　中图分类号： TN711文献标识码：A 文章编号：
　　
　　
　　
　　引言
　　交通系统要想完善和可靠，就必须要有一个有效且准确地交通信息采集系统。交通信息采集系统完成的主要任务是将从底层采集到的实时交通信息数据迅速而且准确地传送给监控中心，然后由它将新的控制决策重新下载到各个监控器中来对交通参数完成优化。所以说，交通信息采集系统是实时的和历史统计的交通流数据信息进行进一步研究的基础，是智能交通系统中的一个重要构成元素。无线传感器网络技术作为一种新兴技术，在交通信息领域的应用当中极具有创新性和非常广阔的前景。
　　具有功耗低、成本低、时延短、网络容量大、安全、可靠等特点的短距离无线通信ZigBee技术就极其适合应用于无线传感器网络中。将各种交通设备（包括交通检测器）通过ZigBee块进行无线联网，从而可以建立一个可靠、实时和大范围内可发挥作用的交通系统。由于ZigBee技术的成本很低，能量消耗也不大，比现有的其它无线技术拥有更多的应用优势。
　　无线传感器网络
　　无线传感器网络一般是由传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)还有就是管理节点（manager node）这三种节点组成。我们在建立无线传感器网络时，采用的是自组织方式，很多随机布置在监测区域内的传感器节点将所采集到的数据一个一个的进行传输，并在此过程中对数据进行处理，最终会到达汇聚节点，汇聚节点再通过有线或无线的方式把数据传输给管理节点。用户对传感器网络进行的配置与管理操作是通过管理节点来进行的，同时也可以通过管理节点发布监测任务和收集监测数据。如图1所示：
　　
　　
　　图1线传感器网络体系结构示意图
　　
　　系统实现方案
　　本系统总体要实现的功能是，在十字路口的每一个入口处布设有众多传感器，进行交通数据的检测，并根据相邻路口车流量情况以及数据库里保存的以往记录进行综合考虑，对交叉口的信号灯时间合理分配，完成对交通信号灯的控制，同时将检测结果回馈至其他路口并上传至数据库。
　　
　　
　　图2 系统整体工作图
　　
　　本系统我们采用的是星型拓扑。它是将每个十字路口看做一个节点，以节点为中心构造现场交通数据采集的小型无线传感器网络，以完成交通数据采集的功能。本系统选择用来进行交通信息的检测的是巨磁阻传感器，因为它具有较高的灵敏度。
　　当有车辆通过时，周围的地磁场发生变化，两个相距5-10cm的磁阻传感器开始采集信号，将变化的磁场信号经放大后，再经过A/D转换器后送入微处理器，处理器立即启用定时器记录下车辆通过的时刻。然后，处理器接着开始采集后端传感器的输出信号，当检测到车辆后，计时器停止计时。车辆计数工作重新开始，继续检测下一辆车。系统是利用两组传感器来判断车辆行驶的方向。最后，采集到的交通信息经处理后传输至收发单元，收发单元再将信号发送给无线传感器汇聚节点。最后，采集到的交通信息经处理后传输至收发单元，收发单元再将信号发送给无线传感器汇聚节点。利用安装在道路边上的无线传感器节点，我们不止可以对车道上行经的车辆进行实时检测，还可以实时检测停留在车道上的排队车辆长度。传感器节点将监测到的这些信息实时的发送给无线传感器汇聚节点。无线传感器汇聚节点最终综合以上信息，对交通信号进行控制。收发单元则使用无线射频模块，利用高频电磁波进行远距离传输。
　　结论
　　本系统实现了数据采集、处理，以及由交通信号灯显示控制结果等基本的功能于一体的传感器智能化设计，具有良好可拓展性。我们选用的巨磁阻传感器具有环境适应性强、成本低、精度高、故障率低等优点。但本论文的设计研究只是一个开端，在系统的设计过程中，还存在很多不足，有待于今后进一步研究。
　　
　　
　　参考文献：
　　朱劲松.发展我国智能交通系统的思考[J].科技创业月刊,2005,12(07):66-67.
　　尤三伟.高速公路常用车辆检测器的性能比较.甘肃科技,2008,24(l):83-85
　　孙利民,李建中,陈渝等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.5
　　
　　1.作者介绍：张程源（1988-），男，河南南阳人，长安大学电子与控制工程学院硕士，交通信息工程及控制专业。研究方向：智能交通系统
　　2.作者简介：栾荣璇（1988— ），女，陕西省西安市人，长安大学2010级交通信息工程及控制硕士研究生。研究方向：公路隧道机电工程。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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