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短距離無(wú)線(xiàn)通信交通信息檢測系統設計論文
0引言
隨著(zhù)經(jīng)濟高速發(fā)展，交通擁塞問(wèn)題也日益嚴重。目前，現有的交通檢測系統主要依靠視頻檢測處理技術(shù)。但是視頻檢測技術(shù)仍然存在一些問(wèn)題，視頻圖像數據存在極強的數據冗余，霧霾天氣對視頻監控影響較大，視頻監控不能實(shí)現與普通出行人群的實(shí)時(shí)交互，對于復雜交通路段和新修路段并不適用。本文針對交通信息檢測中存在的問(wèn)題，提出了一種新型的城市路口車(chē)輛排隊長(cháng)度檢測方法。該系統通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信進(jìn)行車(chē)輛排隊長(cháng)度的實(shí)時(shí)檢測，并通過(guò)GPRS將檢測信息和定位信息進(jìn)行無(wú)線(xiàn)上傳，系統開(kāi)發(fā)有發(fā)布網(wǎng)頁(yè)，可以滿(mǎn)足交通信息的實(shí)時(shí)查詢(xún)。該系統有效地解決視頻監控存在的問(wèn)題，采用太陽(yáng)能板供電，具有環(huán)保低功耗的優(yōu)點(diǎn)。
1短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)
短距離無(wú)線(xiàn)通信是一種在較短范圍內通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳輸信息的技術(shù)，該通信技術(shù)具有低成本、通信對等和低功耗的特征。目前，發(fā)展較為成熟的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)主要包括WiFi，藍牙，Addoc和ZigBee等，短距離通信技術(shù)主要應用于智能泊車(chē)、環(huán)境自動(dòng)監控、工廠(chǎng)倉庫自動(dòng)化監測與管理、軍事勘察以及智能家居等方面
2系統結構設計
基于短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的交通信息檢測系統主要由路口車(chē)輛排隊長(cháng)度信息采集單元、網(wǎng)絡(luò )應用服務(wù)器單元、信息查詢(xún)應用三部分組成。各部件間依賴(lài)多模式互聯(lián)通信進(jìn)行信息交互和協(xié)同工作，實(shí)現基于RSSI車(chē)輛排隊長(cháng)度檢測，并經(jīng)GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸至網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器。遠程PC終端或者手持設備應用可通過(guò)上網(wǎng)途徑對相應交叉路口的擁堵?tīng)顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢(xún)，實(shí)現車(chē)-路-人的有機交互，以此提高現有交通系統的通行效率，提供安全、舒適的行駛路線(xiàn)。
3系統硬件設計
系統通過(guò)架設在交叉路口兩側的信息采集單元實(shí)現車(chē)輛排隊長(cháng)度的檢測與信息上傳。信息采集單元包括信標發(fā)射裝置和信標接收裝置。信標發(fā)送裝置包括CC2420通信模塊、定向天線(xiàn)和太陽(yáng)能板。信標接收裝置包括RaspberryPi數據處理器、GPRS數傳模塊、GPS定位模塊、CC2420通信模塊、定向天線(xiàn)和太陽(yáng)能板。GPRS數傳模塊用于與MoPaaS云服務(wù)端通信。在系統安裝時(shí)，將多對信息采集單元部署在城市路口道路兩側，即可實(shí)現對交叉路口車(chē)輛排隊長(cháng)度的檢測與信息上傳。道路一側的信標發(fā)射裝置連續發(fā)送數據包，與其對應的信標接收裝置接收并通過(guò)信標接收裝置中的RaspberryPi數據處理器計算信號接收強度RSSI值，RSSI的值隨著(zhù)道路有無(wú)車(chē)輛而變化。有車(chē)時(shí)RSSI的值比無(wú)車(chē)時(shí)低，而且方差會(huì )大很多，因為一個(gè)無(wú)線(xiàn)接收器的信號強度由于多路徑衰減、散射和反射會(huì )降低。如果發(fā)送方和接收方之間有車(chē)的阻礙，這些傳播效果會(huì )變得差。RSSI的低價(jià)值和高可變性會(huì )引起相關(guān)聯(lián)特征值的變化，如鏈接質(zhì)量指標（LQI）等，因此可以用這些值來(lái)更加準確地判定有無(wú)車(chē)的情況，通過(guò)數據分析即可得出此時(shí)的車(chē)輛排隊長(cháng)度值。
4應用服務(wù)器開(kāi)發(fā)
在應用開(kāi)發(fā)時(shí)，需要應用服務(wù)器具有快速部署和彈性擴展的性能。MoPaaS云服務(wù)平臺作為一個(gè)安全、免費開(kāi)放的智能化云計算服務(wù)器，可以滿(mǎn)足應用開(kāi)發(fā)者快速的在線(xiàn)監控與應用管理，極大地壓縮了應用開(kāi)發(fā)時(shí)間和運營(yíng)成本。測試中，通過(guò)在MoPaaS網(wǎng)站上申請免費的服務(wù)器，建立新的應用和MySQL進(jìn)行綁定。將寫(xiě)好的網(wǎng)頁(yè)代碼打包壓縮成.zip格式上傳至服務(wù)器，服務(wù)器會(huì )自動(dòng)解釋執行。再經(jīng)過(guò)GPRS以HTTP協(xié)議將數據上傳至服務(wù)器供用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，供后臺管理人員進(jìn)行操作，方便用戶(hù)的查看。
5信息查詢(xún)應用
系統使用PHP語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了跨平臺的檢測信息查詢(xún)頁(yè)面，借助于PHP的優(yōu)點(diǎn)使得查詢(xún)頁(yè)面比使用CGI等可以更快速地執行與刷新。使用時(shí)，將檢測到的車(chē)輛排隊長(cháng)度信息發(fā)往服務(wù)器，用戶(hù)即可通過(guò)系統設計的Web網(wǎng)頁(yè)獲取路口車(chē)輛排隊情況，從而選擇一條更有效率的行車(chē)方案。
6軟件流程設計
將檢測節點(diǎn)安放在道路兩側，基于IEEE802.15.4短距離通信進(jìn)行組網(wǎng)通信，由于車(chē)輛行駛與停止時(shí)對無(wú)線(xiàn)信號包的傳輸影響不同，可根據實(shí)驗對RSSI值進(jìn)行數據建模，依據發(fā)送與接收信號包的RSSI值來(lái)對當前路口車(chē)輛排隊長(cháng)度進(jìn)行檢測，檢測方法相對簡(jiǎn)易。圖5給出了信息檢測與上傳的基本流程圖。
7結語(yǔ)
基于短距離無(wú)線(xiàn)通信的交通信息檢測是一種全新的城市路口車(chē)輛排隊長(cháng)度檢測系統，該系統依據IEEE802.15.4進(jìn)行組網(wǎng)通信，實(shí)現了城市路口車(chē)輛排隊長(cháng)度的檢測與信息發(fā)布。系統將路口信息上傳網(wǎng)絡(luò )，提醒后來(lái)車(chē)輛選擇交通情況較好的路段出行，這樣既緩解了路口的交通擁堵，又使得后來(lái)車(chē)輛可以順暢行駛，人們可以通過(guò)PC或者手機隨時(shí)隨地查看某一交通路口的交通擁堵情況，對智慧城市的建設起到了推動(dòng)作用。
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