zigbee技术在智能交通信号灯控制中的应用研究

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1、工程科技《》2014年第6期ZigBee技术在智能交通信号灯控制中的应用研究张健（安徽三联学院，安徽合肥230001）摘要：针对传统的定时切换交通信号控制模型已无法满足日益增长的交通需求，采用ZigBee无线传感器网络技术，设计一种智能控制信号灯系统，根据当前道路的实时情况，将采集的实时信息，通过ZigBee网络，发送到子控制模块，由子控制模块传输到主控制模块，主控制模块对数据进行处理，产生合理的交通信号灯动态配时方案，进行较为合理的道路管理，提高交通效率。实验结果证明该系统利用巨磁阻传感器和加

2、速度传感器，结合对道路情况实时采集，通过ZigBee无线网络传送信息；设备之间通过无线网络连接，无需挖路布线，在智能交通领域具有一定的应用价值。关键词：ZigBee技术；智能配时；传感器；交通信号灯；智能控制；无线网络中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1672-0547（2014）06-0115-041．概述随着中国经济的快速发展，私家车数量日益增加，然而交通管制还是延续传统的定时控制，而不考虑交通路况的实时流量，导致在交叉路口的交通拥挤和混乱，对人们交通出行造成了严重的影响。因此，

3、信号灯的动态控制，对于缓解城市交通拥塞，减少交通事故有着十分重要的意义［1］。目前智能交通系统以道路和车辆定位为研究对象，提高道路通行能力和安全性为主要研究目标的新一代交通控制系统，其主要利用GPS和GPRS通信技术实现车辆定位，然而，这些通信技术还存在一些局限性：（1）由于城市建筑物，立交桥和其他高层建筑的影响，卫星接收范围受到限制，定位精度从而降低；（2）受到障碍物或阴影影响，减弱了GPS接收机接收信号的强度，甚至造成信号中断；（3）受多路径效应影响，车辆GPS天线不能太高，因此，由天线接收

4、到的信号将包含其他物体折射的信号；（4）GPRS可靠性受到通信链路影响，在城市道路中，利用GPS（GPRS）接收机捕获卫星一般会少于4颗，无法提供实时的定位导航信息，适合高速公路和其他障碍物相对较少的路段。ZigBee技术具有成本低，功耗低，距离短等特点，使无线数据传输技术在交通控制系统中的应用成为可能。基于ZigBee技术的交通控制系统，将能够克服这些技术缺陷［2－3］。2．ZigBee无线通信技术2．1ZigBee概述ZigBee是基于IEEE802．15．4标准建立，其标准化由ZigBe

5、e联盟完成。主要适用于智能控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备［4］。ZigBee具有以下技术优势：低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全、免执照频段。ZigBee位于IEEE802．15．4物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）的上面，每一层为它的上层提供一套特定的服务。每一个服务实体通过一个服务访问点（SAP）为上层提供服务［5］。ZigBee协议栈体系结构如图1所示。图1ZigBee协议栈体系结构2．2ZigBee无线片上系统CC2430CC2430是TI的无线芯片巨头

6、公司收购Chipcon公司后的ZigBee无线芯片。CC2430芯片继续使用以前的CC2420芯片的体系结构，受CC2420的ZigBee协议栈的限制，CC2430使用128KB的可编程闪存和8KBRAM，在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA［5－6］。收稿日期：2014-09-29作者简介：张健（1979－），男，安徽三联学院讲师，硕士研究生，研究方向：无线传感器网络。基金项目：2013年度安徽省教育厅高等学校省级自然科研项目“基于ZigBee无线网络技术在智能交通信号灯控制

7、中的应用”（KJ2013B090）。《》2014年第6期2．3利用ZigBee技术对本系统进行组网该系统采用ZigBee对智能交通系统进行组网，路由选择算法选用无线自组网按需平面距离矢量路由协议（ADOV）进行信息的传递［7］。ZigBee中，ZigBee网络由个域网PAN协调器创建。当ZigBee协调器希望建立一个新的网络，它扫描空闲信道来创建一个新的网络。如果找到一个合适的信道，将产生一个新的PAN协调器标识符（PAN标识符是用来标识整个网络，且一个网络的PAN标识符是唯一的），表示网络已经

8、建立。如果有另一个ZigBee协调点扫描到空闲信道，产生另一个PAN协调器标识符，并向网络宣布它的存在。ZigBee网络建立后，允许新的节点连入其网络。当一个节点要加入网络时，会先通过搜索信道，如果发现一个网络，它将会申请加入该网络，只有路由节点可以允许其他节点通过它接入网络。如果网络中的一个节点与网络失去联系后，要重新加入网络，它可以询问路由器节点，申请重新加入该网络。网络中路由器节点功能是维护路由表，分组转发，路由发现和路由维护，以及网络的扩展等［8］。3．系统硬件和软件设计与实现3．1系统