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高速公路邻车协调监控系统

作　者: 龚振华
导　师: 张凯
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 高速公路 DSP GPS定位 ZigBee
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
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内容摘要

随着高速公路的快速发展,其交通事故也在增加,各国高速公路运行管理经验表明,在各种交通事故产生的原因中,由恶劣天气引起的交通事故最多,危害最大。目前,预防因恶劣天气造成的交通事故的方法主要有：封锁公路、高速公路雾天自动化监测及车辆诱导系统以及基于摄像或者红外等技术的辅助驾驶系统等。但上述方法都存在着各种缺点：封锁高速公路导致大量的车辆滞留或涌入国道和省道,极大地延误了车辆行车时间并带来较大的经济损失,而其余方法的安装成本过高、不利于平时维护,实用性差,有的甚至需要对高速公路进行大规模改造的缺点,因此在现行的高速公路交通管理中不能很好的应用。确保高速公路上的车辆在恶劣天气下安全行驶的必要途径是有效的监督加上不断先进完善的技术手段,为此本论文在前人研究的基础上提出了一套安全行驶的解决方案——高速公路邻车协调监控系统,该系统能计算出车与车之间的相对位置并显示出来,这样就使驾驶员能更容易观察和预测相邻车辆的行为,并有助于相邻车辆之间达成默契,行车速度控制在一个比较稳定的水平上,速度的变化不大,驾驶行为趋于一致,从而使车辆以队列的形式进入高速公路,并且沿途保持这种队列低速行驶。该方案的技术手段是基于具有高能效的DSP来控制各个外围设备,利用GPS(全球定位系统)对车辆进行定位并测出车辆行驶的速度,将定位数据值通过ZigBee无线通信装置传给处于队列中的各个车辆,利用定位数据计算出车与车之间的大致相对位置,并在液晶屏幕上显示,这样整个队列中的驾驶员就可以互相观察,遇到超速超车或者紧急制动停车的也可以提前避让,同时系统采集高速公路上的车速并传给上位机,由上位机通过车速来监控高速公路的交通运行状况。本文对各个节点进行硬件和软件设计,最后通过实验对其主要功能进行验证。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 研究现状  9-11
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11
  1.3 论文的研究内容及研究思路  11-12
  1.4 小结  12-13
第二章系统模块介绍  13-31
  2.1 系统器件构成  13
  2.2 DSP微处理器  13-14
  2.3 GPS全球定位系统  14-23
    2.3.1 GPS概述  14-16
    2.3.2 GPS速度求解  16-18
    2.3.3 GPS定位测量  18
    2.3.4 差分GPS定位原理  18-19
    2.3.5 根据经纬度快速计算两点间距离  19-21
    2.3.6 验证经纬度快速计算两点间距离的准确度  21-23
  2.4 ZigBee无线通信  23-30
    2.4.1 ZigBee概述  23-26
    2.4.2 ZigBee传输距离估算  26-28
    2.4.3 车辆移动速度对ZigBee的影响分析  28-29
    2.4.4 ZigBee的网络拓扑结构  29
    2.4.5 无线芯片的选择  29-30
  2.5 小结  30-31
第三章 VISSIM仿真和安全行车间距的研究  31-39
  3.1 仿真设定和运行  31-33
  3.2 仿真数据采集及分析  33-35
    3.2.1 平均速度分析  33-34
    3.2.2 减速度变化分析  34-35
  3.3 充分安全车间距的研究  35-38
  3.4 小结  38-39
第四章系统硬件和软件设计  39-58
  4.1 硬件总体设计  39-40
  4.2 硬件单元具体设计与实现  40-46
  4.3 软件工作总流程  46-47
  4.4 GPS数据的接收与提取  47-49
  4.5 ZigBee网络节点的设计  49-57
    4.5.1 Z-Stack协议栈  49
    4.5.2 ZigBee网络设备启动流程  49-52
    4.5.3 Z-Stack进行应用程序的开发  52-53
    4.5.4 CC2430节点通信测试  53-57
  4.6 相对距离计算  57-58
第五章上位机监控设计  58-68
  5.1 虚拟仪器  58-61
    5.1.1 上位机软件结构  58-59
    5.1.2 前面板设计  59-60
    5.1.3 与NI-VISA相配合的LabVIEW模板中VI子节点  60-61
  5.2 程序框图设计  61-65
  5.3 数据存储与查询  65-67
    5.3.1 Labview与数据库的链接  65
    5.3.2 数据存储  65-66
    5.3.3 数据查询  66-67
  5.4 小结  67-68
第六章系统实测与小结展望  68-71
  6.1 系统测试  68-69
  6.2 小结展望  69-71
参考文献  71-74
个人简历  74-75
致谢  75

高速公路邻车协调监控系统

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