基于ZigBee的高速公路限速系統(tǒng)研究.pdf

1、在道路交通事故成因中，超速行駛一直占有較高的比重。為此，國(guó)內(nèi)外交通法規(guī)均對(duì)高速公路上的車輛行駛速度有一定限制，也通常會(huì)在高速公路沿線設(shè)置相應(yīng)的限速標(biāo)識(shí)來提醒駕駛員注意行車速度。而實(shí)際上車輛在道路上行駛狀態(tài)是錯(cuò)綜復(fù)雜的，多是偶發(fā)性事故，單靠駕駛?cè)说闹饔^意志往往難以控制，而因?yàn)榄h(huán)境污染造成的霧霾等不良天氣也使得高速公路的事故頻發(fā)。霧霾天氣常常表征為道路能見度低，在我國(guó)霧霾天氣日益嚴(yán)重的情況下，往往采取臨時(shí)限速管制的方法來防止交通事故的發(fā)生，

2、但隨著物聯(lián)網(wǎng)等智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)和智能交通相結(jié)合，利用物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)和嵌入式技術(shù)來解決不良天氣環(huán)境下的高速公路限速行駛問題，對(duì)于減少超速事故保障車輛行駛安全有著重要意義。
　　本文旨在研究一種在不良天氣環(huán)境下能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)高速公路周圍天氣環(huán)境，并能夠根據(jù)相應(yīng)的限速信號(hào)主動(dòng)控制車速的高速公路限速系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，相關(guān)工作人員能夠?qū)崟r(shí)的掌握高速公路周邊的天氣環(huán)境同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的天氣預(yù)報(bào)，對(duì)駛?cè)敫咚俾范蔚?/p>

3、車輛進(jìn)行限速控制，高速公路限速系統(tǒng)可有效降低因?yàn)槌亳{駛而引起的交通安全事故，保障了高速公路行車的安全性。除此之外，文章研究分析了現(xiàn)有的定位算法，在此基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的加權(quán)質(zhì)心定位算法。本文的主要工作總結(jié)如下：
　?。?）利用物聯(lián)網(wǎng) ZigBee技術(shù)組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)。選取功能靈活多變的MASH(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)路通過協(xié)調(diào)器設(shè)備選擇信道并完成ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的建立，接著在路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)加入后形成完整的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，

4、終端節(jié)點(diǎn)利用相應(yīng)的傳感器采集環(huán)境信息獲取公路沿線的環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過路由節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)將信息集中匯集在網(wǎng)絡(luò)的中心協(xié)調(diào)器上，協(xié)調(diào)器通過與PC機(jī)的串口通信完成在上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面上實(shí)時(shí)顯示相關(guān)環(huán)境信息。
　?。?）設(shè)計(jì)高速公路限速系統(tǒng)。文章將物聯(lián)網(wǎng) ZigBee技術(shù)、嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)等結(jié)合起來，以TI公司的CC2431芯片為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的核心，對(duì)高速公路限速系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，系統(tǒng)采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)高速公路周圍的溫度、濕度及可吸入顆粒

5、物濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并采用無線組網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)對(duì)車速進(jìn)行主動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了高速公路的限速要求。系統(tǒng)利用C語言對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器等進(jìn)行軟件編程，達(dá)到了預(yù)期效果。并采用VB語言對(duì)PC機(jī)的顯示界面進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，管理者可以直觀、方便的觀測(cè)到相應(yīng)路段的天氣狀況。
　　（3）利用ZigBee芯片CC2431的無線定位功能，分析和研究了現(xiàn)有的定位算法，并針對(duì)現(xiàn)有RSSI定位算法的不足，通過采取實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境因子修

6、正 RSSI數(shù)值，并提出一種改進(jìn)的基于距離差值的加權(quán)質(zhì)心算法，通過Matlab軟件進(jìn)行定位實(shí)驗(yàn)仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的基于距離差值的加權(quán)質(zhì)心定位算法可有效的提高定位的準(zhǔn)確性。
　　經(jīng)過系統(tǒng)模擬運(yùn)行，基于ZigBee技術(shù)的高速公路限速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)的雙向傳輸，一方面環(huán)境數(shù)據(jù)信息可順利通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞到監(jiān)測(cè)平臺(tái)；另一方面限速信號(hào)可通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸最終到達(dá)車載限速器上。系統(tǒng)較好地保障了霧霾等不良天氣環(huán)境下車輛的行車安全。同時(shí)文章在