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基于ZigBee技术的车辆交通信息采集系统研究

作　者: 陈强
导　师: 王志明
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 智能交通 ZigBee 电路设计 车辆信息识别
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


车辆交通信息采集是智能交通系统的一个重要环节。通过对车辆信息的采集和分析获取准确的交通参数,为交通状况监控和交通诱导管理等提供可靠的数据支持,提高现有基础设施的利用率。为了克服常用车辆信息检测系统不易安装、维修不便、受环境因素影响较大等缺点,本文应用ZigBee技术研究设计了一种无线车辆交通信息采集系统。本文详细分析研究了ZigBee技术,通过对ZigBee组网研究,剖析了网络的组建、设备加入网络和设备退出网络的流程,研究了网络路由算法,并以ZigBee协议为基础,结合系统硬件资源,设计实现了满足系统要求的采集网络。本文以TI公司的CC2430为系统核心,利用磁阻传感器和地震动传感器为感知元件设计了系统硬件资源。主要进行了中心节点模块、子节点连接模块、地震动信号探测模块、磁信号探测模块和节点供电模块的设计,完成了相应电路模块实物的制作,并应用它们完成了系统硬件设计。实验表明,各模块性能可满足系统要求。通过分析磁扰动信号的特性,提出了基于平均磁场扰动强度的车型识别算法；分析了基于波形变化的行驶方向判断方法；研究了基于单节点和双节点的车速估计方法；结合采集的地震动信号,提出了一种以磁信号为主、地震动信号为辅的是否有车辆经过的判别算法；给出了上位机软件的设计方法,并初步实现了检测结果查询的可视化。实验室和道路现场实验表明,该系统具有一定的有效性和可靠性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 智能交通系统常用车辆检测技术  9-11
  1.3 国内外研究现状与发展趋势  11-13
  1.4 本文的研究目标与内容  13-15
2 基于ZigBee的无线传感器网络  15-31
  2.1 无线传感器网络概述  15-17
  2.2 IEEE802.15.4标准和ZigBee协议规范  17-22
    2.2.1 IEEE802.15.4标准概述  17-18
    2.2.2 ZigBee协议规范概述  18-19
    2.2.3 ZigBee协议栈结构和原理  19-22
  2.3 ZigBee网络组网研究  22-26
    2.3.1 ZigBee原语  22
    2.3.2 网络组建  22-23
    2.3.3 设备加入网络  23-25
    2.3.4 设备退出网络  25-26
  2.4 ZigBee网络基本路由算法研究  26-30
  2.5 本章小结  30-31
3 系统总体设计  31-39
  3.1 磁场扰动信号概述  31-33
    3.1.1 磁电阻效应  31
    3.1.2 常见磁阻传感器的比较  31-32
    3.1.3 AMR传感器检测原理  32-33
  3.2 地震动信号概述  33-35
    3.2.1 地震波传播理论概述  33-35
    3.2.2 地震动传感器工作原理  35
  3.3 系统总体结构设计  35-38
  3.4 本章小结  38-39
4 系统硬件设计与实现  39-60
  4.1 主控芯片平台选择和节点设计  39-46
    4.1.1 硬件平台选择  39-41
    4.1.2 射频模块电路设计  41-43
    4.1.3 中心节点模块设计  43-45
    4.1.4 子节点模块设计  45-46
  4.2 节点传感器选择  46-48
    4.2.1 地震动传感器  46-47
    4.2.2 磁阻传感器  47-48
  4.3 地震动探测模块设计  48-51
    4.3.1 地震动信号放大电路  48-49
    4.3.2 地震动信号滤波电路  49-51
  4.4 磁探测模块设计  51-52
    4.4.1 传感器置位/复位电路设计  51-52
    4.4.2 磁信号放大电路  52
    4.4.3 磁信号滤波电路  52
  4.5 节点供电模块设计  52-56
  4.6 系统抗干扰设计  56-57
  4.7 探测节点实现与实验  57-59
  4.8 本章小结  59-60
5 系统软件设计与实现  60-78
  5.1 ZigBee组网设计与实现  60-66
    5.1.1 IAR开发环境介绍  60-61
    5.1.2 采集网络的设计与实现  61-66
    5.1.3 系统节点间数据传输测试实验  66
  5.2 车辆交通检测算法设计与实现  66-74
    5.2.1 车辆类型识别算法  66-69
    5.2.2 车辆行驶方向判断方法  69-70
    5.2.3 车速估计算法  70-73
    5.2.4 基于地震动信号的有无车辆目标的判别算法  73-74
  5.3 系统上位机软件设计与实现  74-76
  5.4 系统实验验证  76-77
  5.5 本章小结  77-78
6 总结与展望  78-80
  6.1 论文工作总结  78
  6.2 工作展望  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-85
附录  85

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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