基于无线传感器网络的地磁车辆检测技术

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1、4D營硕士研究生学位论文基于无线传感器网络的地磁车辆检测技术学生姓名张军强学号学科、专业控飼科学与工程研究方交通信息检测与处理师张永忠校外导师北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明木人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对木文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。木人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：知丨年口月⋯日学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方工业大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研

2、究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文保密的学位论文在解密后适用于本授权书。□保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限：年，自年月日起至年月止，解密后适用本授权书。口非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：北方工业大学硕士学位论文基于无线传感器网络的地磁车辆检测技术摘要车辆检测技术是智能交通系统的重要研究内容，

3、是交通信号控制优化和交通诱导的基础保障。当前交通拥堵、交通污染问题尤为严重，迫切需要智能化的交通信号控制技术，提高道路通行能力。实时准确的交通流信息，能够为实现自适应交通信号控制提供基础数据。传统车辆检测器存在一些不足，例如环形线圈检测器施工难度大，视频检测器的检测精度易受光照影响，激光检测器成本高，而新型无线地磁车辆检测器具有体积小、易于安装、检测精度高等优点，得到了普遍认可，具有重要的研究价值。针对当前车辆检测的需求，课题提出了基于无线传感器网络的地磁车辆检测系统的设计方法，实现了低功耗高效能的道路无线传感器网络的设计，完成了支持路车辆检测节点同时工作的无线地磁车辆检测器的研制，

4、本文研究的主要内容分以下三部分：研制了低功耗地磁车辆捡测器，通过自适应阈值状态机算法，对三轴地磁信号进行融合处理，实现车辆的精确检测。采用信号预处理及信号方差分类算法滤除错误数据对系统判别的干扰，通过对背景信号的实时更新处理，提高了检测器在复杂多变环境下的自适应能力。并采用动态功耗管理机制，降低检测器的能量幵销。完成了具有低功耗、自适应功能的高精度车辆检测器的设计。设计了性能优化的无线通信网络。针对车辆检测应用中通信距离远、无线传输频繁、网络容量大的特点，设计了基于时分多址模式的无线传感器网络，完成检测节点的入网管理与信息传输，保证了多检测器信息同时传输的可靠性。并采用偏移量自调整功

5、能的时间同步算法及精简传输协议，在保证无线通信质量情况下，最大化降低检测节点的能量开销。实现了低功耗高效能无线传感器网络的设计。构建了无线地磁车辆检测器系统，包括车辆检测节点、无线传感网网关、数据转换单元、通信网络的设计以及检测信息发布管理软件。采用动态功耗优化策略降低检测节点功耗。基于多检测节点互联感知特性及交通流模型，提出了利用多传感器融合算法实现车辆排队长度检测的方法。通过对无线地磁车辆检测器在实际道路进行测试，结果表明，检测器能够实时、准确、高效的检测车辆，并且检测准确率及通信距离满足实际应用需求，具有低功耗、高性能的特点。课题设计的无线地磁车辆检测器以其体积小、精度高、免于

6、破路的优点，而具有较高的应用和研究价值。关键词：车辆检测，磁阻传感器，无线传感器网络，多传感器融合北方业人学硕士学位论文，，北方丁业人学硕士学位论文，，：，北方工业人学硕士学位论文目录■棘课题背景及意义国内外研究现状车辆检测技术研究现状短距离无线通信无线地磁车辆检测技术论文主要内容安排本章小结地磁车辆检测技术研究地磁车辆检测原理磁阻效应异向磁阻传感器磁阻车辆检测器原理基于磁阻传感器的车辆检测算法基于多传感器融合的排队长度检测技术车辆速度特征检测排队长度计算模型排队长度检测算法本章小结系统总体设计系统需求分析总体设计方案系统总体结构框架系统方案系统方案论证道路传感器网络设计论证低功耗论

7、证检测可行性论证深度交通状态获取本章小结北方下业人学硕彳学位论文硬件设计车辆检测节点硬件设计硬件结构设计主控电路设计无线通信模块信号检测模块供电电源硬件设计无线传感网网关硬件设计主控单元无会矣通信模块供电电源设计通信电路设计硬件版图数据转换单元设计本章小结软件设计软件幵发环境地磁车辆检测节点软件设计软件构成信息预处理车辆检测算法无线通信设计动态功耗管理机制无线传感网网关优化设计无线通信模式数据融合技术时钟同步机制数据配置与管理无线通信协议地磁检测器信息发布