無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)高速公路路面信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的高速發(fā)展,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN,wireless sensor networks)技術(shù)孕育而生并得到了快速的發(fā)展,由于它具有實(shí)時(shí)采集、處理和傳輸各種對(duì)象信息的特點(diǎn),得到了廣泛運(yùn)用,成為二十一世紀(jì)研究的熱點(diǎn)。伴隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的快速增長(zhǎng),高速公路交通安全問(wèn)題也得到了人們的高度重視。目前,在高速公路交通安全事故中,因不良路面狀況導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的安全事故占了四分之一。為了減少和避免不良路

2、面狀況造成的交通事故,對(duì)高速公路沿線的路面信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是十分必要的。
　　 本文構(gòu)建了一個(gè)高速公路路面信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng),把無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入高速公路路面信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。系統(tǒng)采用ZigBee通信協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)形成網(wǎng)絡(luò),通過(guò)“多跳”的方式將采集到的數(shù)據(jù)信息傳送到控制中心。模擬實(shí)驗(yàn)中通過(guò)GAINZ硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)高速公路沿線的路面信息,包括溫度、濕度、光強(qiáng)度等參數(shù),從而實(shí)時(shí)的監(jiān)控高速公路路面的積水、積雪、結(jié)冰、雨、

3、霧和光線等氣候環(huán)境的功能。介紹了課題研究的相關(guān)背景和我國(guó)道路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究存在的問(wèn)題,對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GAINZ硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和SHT11濕度傳感器做了詳細(xì)的介紹。主要做了以下幾方面的工作：⑴采用了用于檢測(cè)路面濕度信號(hào)的濕度傳感器。⑵基于IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)應(yīng)用于高速公路路面信息監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì),主要包括物理層數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)、物理層無(wú)線收發(fā)功能模塊設(shè)計(jì)、CSMA／CA.信道接入功能設(shè)計(jì)、幀

4、格式設(shè)計(jì)。⑶分析了高速公路路面信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。⑷成功模擬了高速公路路面信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn),包括設(shè)計(jì)和調(diào)試運(yùn)行了采集、收發(fā)程序,借助GAINZ硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)完成了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集,并利用SNAMP后臺(tái)可視化軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。本課題的研究為實(shí)際高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了理論基礎(chǔ)和可行性分析。實(shí)驗(yàn)證明,利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)高速公路路面信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方案是可行的,無(wú)論是監(jiān)測(cè)的精確度和實(shí)時(shí)性都非常高