面向智能交通实时信号无线传输网络架构探究

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1、向智能交通实时信号无线传输网络架构探究【摘要】针对目前中国大部分公路交通信号控制、交通环境信息采集均采用有线电缆实现，以及现有的蜂窝式组织网络的缺陷，阐述了无线传感器网络在智能交通实时信号传输方面应用的基本原理。并且提出了相应的无线传输网络架构的设计方案，以便为进一步研究并拓展无线传感器网络在智能交通中的应用提供参考。【关键词】无线传感器网络；ZigBee；智能交通；节点;设计方案一、引言智能交通系统是近些年在传统交通体系基础上发展起来的新型交通系统。它融合了信息、通信、控制和计算机技术，将现代的科学技术应用到了交通领域。智能交通按信息的走向可以理解为上行和下行两个方面，

2、上行是交通信息的采集和传输，下行时交通控制和诱导等。在现有的交通设施中加入无线传感器网络，将能够从根本上缓解困扰现代交通的安全、通畅、节能和环保等问题，同时还可以提高交通工作效率。无线传感器网络可以为智能交通系统的信息采集和传输提供一种有效手段，以用来监测路面与路口各个方向上的车流量、车速等信息。釆集输入、策略控制、输出执行、各子系统间的数据传输与通信等子系统组成。信息采集子系统主要通过传感器来采集车辆和路面信息，然后由策略控制子系统根据设定的目标，并运用计算方法计算出最佳方案，同时输出控制信号给执行子系统，以引导和控制车辆的通行，从而达到预设的目标。二、国内外的智能交通

3、无线传输研究状况美国的马萨诸塞大学建立的UMassDieselNet智能公交系统主要包括公交车节点以及安装在路边的Throwboxes,可用于提高网络的连通性。美国加州大学伯克利分校的ATMIS项目，哈佛大学的CitySense项目都开展了无线传感器网络在道路交通监测方面的研究。瑞典有一段公路，利用太阳能供电传感器，可以对行驶车辆做出路面结冰、事故拥堵和其他危险情况的预警。国内对车辆传感器网络的研究也在积极开展。武汉理工大学开展了无线传感器网络在火车车厢环境中的测控应用，对车厢内的空气质量、安全隐患等进行全程检测。中科院沈阳自动化所开展了基于无线传感器网络的高速公路交通监

4、控系统研究，并利用此项技术来弥补传统设备能见度低、路面结冰时无法对高速路段进行有效监控等，从而提出了新的图像监视系统；此外，对一些天气突变性强的地区，该技术也能极大地降低汽车追尾等交通事故的发生。目前国内智能交通的应用并未得到广泛的实施，大部分项目还处在实验室阶段。只在几所大城市有智能交通的试点，并且大多数的信号传输都仅限于电缆传输，少有的无线传输解决方案都是使用公共移动网络，并无交通系统专有的无线网络，所以国内智能交通的参与热情仍需加强。本文的系统设计的阐述也正是为国内智能交通的研究提供一个可行的方案。三、系统体系架构本文主要针对公路交通的应用场景进行系统无线传输方案阐

5、述。方案总图如图1所示。（1）为交通信息采集端,（2）是交通信息无线传输通道，（3）是公共移动通信的基站。本文不对信息采集方式进行讨论，只对（2）、（3）部分进行研究。本系统设计主要设计一种交通系统内的专用无线通信系统，该系统具有无线传感网的特点，即传感网规模大、密度高，传感器节点的能量、计算能力和存储能力有限，拓扑结构多变，具有自组能力，网络的自动管理和高度协作性，传感器节点具有数据融合能力。为节省建设基站成本，在专用无线组网系统数据汇总后，方案利用现有的公共移动通信信道将交通信息发送到云端的服务器组中，方便交通信息中心对数据进行访问并且面向交通路口进行针对性的控制。另

6、外交通信息中心亦可对将部分权限下方给普通用户，呈现数据流向的多样性，方便产生具有不同针对性的业务。四、方案详细分析（一）传输网络拓扑方案分析无线传感网支持星形网、集群树状网和网状网3种组网形态。无线传感器网是由许多小的并且资源很有限的传感节点和少量具备正常计算能力和充足能量的汇聚节点构成，传感节点分布在不同的交通路口，用来测量交通路况信息，节点测得的信息通过多跳的方式传送到汇聚节点，可以在无线传感器网络中进行分布式处理，也可以通过汇聚节点接入Internet或卫星通信网传递给任务管理节点。从网络拓扑结构上来看，应用于智能交通系统中的网络结构可采用分层分布式网络结构，如图2

7、所示。该结构包括无线传感器网络层和区域管理层，其中网络层中的节点主要完成交通信息数据的采集、处理，并将数据信息传送给对应的管理节点，同时完成从管理节点传送过来的任务。区域管理层中的网络节点主要负责汇聚下层传感器的数据信息，接受并传送用户控制命令和其他信息，向用户终端转发数据信息和反馈处理结果，交互不同区域交通信息数据信息，进行协同处理。（二）无线传感网频段选择无线电频段作为国家资源，由国家无线管理机构统一管理，使用无线电资源的单位和个人必须依法申请并缴纳频率占用费。付费频段可以保证不受干扰，但是成本较高，而且从智能交通系统网络