无线交通管理系统（精选9篇）
无线交通管理系统 篇1
0引言
随着城市 机动车的 不断增加 , 交通拥塞 问题日益 严重 ,各种红绿 灯时长设 置的合理 与否对交 通的影响 起着决定 性作用 ,成为制约 通行效率 的瓶颈之 一[1,2,3]。 现有的红 绿灯控制 系统主要 为定时控 制 ,这种固定 各交通信 号时间长 度的方法 不能适应 车流的动 态变化 ,通行效率 相对较低 。 且执行紧 急任务的 应急车辆 经过十字 路口时 , 容易受到 交通堵塞 的影响 。
从提高城 市交通控 制系统效 率的角度 出发 , 设计一种 无线智能 交通监控 系统 。 本系统旨 在实现平 安交通 、效率交通 、民生交通 和绿色交 通 。 它采用电 感线圈检 测车辆 , 根据道路 车流量变 化自动调 节红绿灯 时间 , 实现最优 控制 。 提出一种 采用主动 式无线射 频识别 (Radio Frequency Identification , RFID ) 技术检测 应急车辆 的方法 ; 值班人员 对十字路 口进行视 频监控 ,为有需求 的应急车 辆开绿灯 ,使其快速 通过十字 路口 。 设置盲人 提醒音 ,用不同频 率的信号 音告知盲 人红绿灯 状态 。 采用压力 传感器检 测非十字 路口人行 道等候区 的行人数 量 ,根据行人 数量动态 调整其红 绿灯时长 。 系统电源 可在太阳 能和市电 间灵活切 换 ,以节约用 电 。
1系统结构
系统整体 框架如图1所示 , 它以ARM9嵌入式处 理器S3C2440为控制核 心 , 十字路口 部分 , 主要包括4个方向的 车流量检 测装置 、人行道交 通灯 、车行道交 通灯 、 数码管计 时器及盲 人提醒音 ,1个可远程 操控的可 旋转摄像 头 ;非十字路 口的人行 道等候区 ,采用压力 传感器 、 AD转换器及CPLD检测等候 过马路的 人数 , 根据行人 数量动态 调整非十 字路口红 绿灯时间 。 操作者还 可通过网 络远程视 频监控十 字路口交 通状况 ,当安装有 主动式RFID标签的应 急车辆通 过十字路 口时 , 远程监控 室的值班 人员可及 时发现 , 并根据需 要改变红 绿灯状态 ,为其开启 绿色通道 。
2主控制器
交通监控 系统的主 控制器由S3C2440微处理器 及其外围 器件组成 , 其硬件框 架如图2所示 。 S3C2440是三星公 司生产的 一款32位ARM9处理器 ,具有低功 耗 、 高性能的 特点 ,在工业嵌 入式领域 应用广泛[4]。 它通过SPI接口连接n RF24L01+ 无线通信 模块 , 采集各道 路监测点 测得的车 流量 ; 根据车流 量统筹控 制各车行 道 、 人行道的 红绿灯 , 用数码管 显示红绿 灯剩余时 长 , 通过蜂鸣 器模块发 出不同频 率的信号 音以给盲 人提醒交 通灯状态 。 同时 ,S3C2440微处理器 通过USB控制器接 摄像头 , 用以太网 控制器连 接Internet,使得远程 值班人员 可通过摄 像头观察 十字路口 的交通状 况 。
n RF24L01 + 是Nordic公司生产 的一款单 片无线收 发器芯片 , 它工作在2.4 GHz全球免许 可证的ISM(Industrial Scientific Medical , 工业科学 医疗 ) 频段[5]。 为了增加n RF24L01 + 的通信距 离 , 无线模块 在原设计 上增加功 率放大器 和低噪声 放大器 。 在发射部 分通过功 率放大器 将n RF24L01 + 最大0 d Bm的输出功 率放大到 + 22 d Bm左右 ,同时在接 收部分使 用低噪声 放大器增 加接收信 号的强度 。
系统采用 太阳能和 市电相结 合的供电 方式 , 在白天日 照较强的 情况下 , 太阳能板 直接给系 统供电 ; 晚上或者 阴雨天 ,系统则自 动切换到 市电 。 两种方式 可相互切 换 ,使得系统 不掉电 ,正常工作 。
2.1视频监控器
本系统采 用S3C2440微处理器 与视频服 务器软件MJPG - streamer实现嵌入 式视频监 控功能 。 微处理器 将摄像头 拍摄图像 经压缩后 通过UDP/IP协议传到 远程监控 终端 ,值班人员 能在计算 机上实时 观察十字 路口交通 状况 ,还可以调 整摄像头 的参数 ,获得最佳 的图像 。
MJPG - streamer是一个轻 量级的视 频服务器 软件 , 一个可以 从单一输 入组件获 取图像并 传输到多 个输出组 件的命令 行应用程 序[6]。 该软件可 应用在基 于IP协议的网 络中 , 从网络摄 像机中获 取并传输JPEG格式的图 像到浏览 器或者是 一个安装TCPMP播放器的Windows移动设备 。 它来源于uvc_streamer , 为在RAM和CPU上存在资 源限制的 嵌入式设 备而设计 的 。 MJPG -streamer兼容Linux-uvc的摄像机 , 可以直接 生成JPEG数据 ,即使是运 行Open WRT Linux的嵌入式 设备 , 也可以快 速处理M-JPEG数据流[6]。 图3是在远程 计算机通 过摄像头 观察到的 十字路口 画面 。
2.2应急车辆检测装置
交通局可 根据需求 , 给救护车 、 消防车或 警车等应 急车辆分 配主动式RFID标签 。 主动式RFID标签本身 具有内部 电源供应 器 ,拥有较长 的读取距 离和较大 的记忆体 容量 , 可以用来 储存读取 器所传送 的一些附 加信息 。 本系统选 用菁扬科 技公司生 产的2.4 GHz双通道有 源RFID读写器JY240DS , 它采用高 端的射频So C芯片设计 主控单元 ,融合先进 的微功耗 技术 、防碰撞算 法 、无线电技 术 , 采用双通 道天线设 计 , 高增益射 频收发电 路结构优 化 , 抗干扰性 强 , 可在线读 写设置 , 可连续上 电运行 , 无须人工 参与 ,能够满足 工业等恶 劣使用环 境的功能 要求 。 选用全向 天线 ,对目标进 行远距离 识别 ,最远读卡 距离可以 达到100 m以上 。
当安装有 电子标签 的应急车 辆进入读 写器识别 区域时 , 远程计算 机监控终 端会主动 给值班人 员报警 ,值班人员 通过摄像 头观察应 急车辆所 处道路的 交通状况 , 决定是否 有必要人 为改变交 通灯的状 态 ,为应急车 辆开启绿 灯 ,使其以尽 量快的速 度通过十 字路口 。
3十字路口红绿灯
3.1车流量检测装置
国内外检 测车辆的 传感器主 要有电感 环 、 地磁 、 超声波和 红外线等 ,各有特点 。 考虑到成 本 、精度 、性能和抗 干扰能力 等因素 ,本系统采 用基于电 磁感应原 理的电感 环检测器[7]。 如图4所示 , 在十字路 口斑马线 前及相距100 m远的路面 下各安装 一个电感 环 , 当有车辆 经过时,由于互感作用将在金属组成的车体内产生涡流。 根据楞次定律, 涡流的磁场要阻碍引起涡流的磁场的变化 ,即涡流的磁场对感应线圈磁场有去磁作用,使感应线圈的电感量变小。 单片机对振荡电路的振荡频率进行检测,可计算其电感变化量,从而推断上方是否有车辆经过。
好的振荡 波形有利 于单片机 测频 , 保持短期 频率稳定 可减少误 判和纰漏 的发生 。 因此 ,从工作频 段 、频率稳定 性和振荡 波形三方 面考虑 , 采用电容 三点式振 荡电路 。 图4中的电感 环与振荡 电路中的 电容和反 相器74LS05A构成电容 三点式振 荡电路 。 整形电路 的功能是 把振荡电 路产生的 正弦信号 整形成同 频率的方 波信号 , 以便于单 片机测量 。 实现整形 功能可直 接由开环 连接的反 相放大器 实现 。
监测点的 单片机将 测得的数 据通过无 线模块发 送给嵌入 式系统 ,后者根据 两个检测 点的数据 可计算出 在100 m范围内有 多少车辆 等候通过 红绿灯 。
3.2红绿灯时长方案
红绿灯时 长设置需 要考虑的 因素有 : 车流量 、 道路宽度 、人流量和 时间段等 。 非车辆高 峰期 ,在各路红 灯时检测 等候区的 车辆数 , 采用动态 时长模式 , 以有效疏 导车辆 ;在车辆高 峰期 ,采用固定 时长模式 。
3.2.1动态时长模式
普通中小型车平均长约4.5 m,大型车平均长约10 m, 假设红绿 灯等候区 中小型车 与大型车 的比例是7:1, 车间保持1 m的安全距 离 。 经计算 ,100 m的单行道 ,可容下14辆中小型 车和2辆大型车 ,共16辆车 。 设车辆经 过红绿灯 时 ,平均速度 为10 km/h (即2.8 m/s)。 以直行车 道为例 , 设定绿灯 时长为20 s, 每辆车通 过斑马线 的平均时 间约为2 s,20 s内可以疏 通10辆车 。 设计从第11辆车开始 , 至第16辆车 , 每多1辆车红绿 灯延迟2 s , 同一路口 各车道的 平均车流 量x与该路口 绿灯增加 时间y的关系满 足代价函 数(1)。
3.2.2固定时长模式
上下班高峰期 ,各路口车 流量和人 流量通常 都较大 , 交通信号灯宜采用 固定时长模式 , 不同路口 信号灯时 长根据日常统计出的车流量多少而设定,不进行动态调整。
4非十字路口红绿灯控制器
非十字路 口红绿灯 控制器的 主要功能 是检测等 候过马路的行人 数量 ,根据行人多少自动调节 控制红绿灯 。 该控制器 的结构如 图5所示 ,压力传感 器埋于斑 马线侧行 人等候区 地下 ,其测得的 压力值与 等待过马 路的人数 是成正比 的 。 压力传感 器输出的 微弱电信 号经过电 阻应变式 电桥后 , 再由信号 调理电路 进行放大 、 去噪及电 平移位等 , 变成适合 模数转换 器ADC0804识别的0 ~5 V模拟电压 , 由EPM7128SLC84-15控制ADC0804采集模数 转换结果 , 根据结果 估算行人 数量 , 从而动态 调整红绿 灯的状态 ,为行人过 马路提供 方便 。 图5中的LED灯用于指 示车行道 及人行道 的红绿灯 状态 ,数码管则 用于提醒 车辆和行 人红绿灯 剩余时长 。
EPM7128SLC84 - 15是Altera公司生产 的一款MAX 7000S系列CPLD器件 , 可用门为2 500个 , 有8个逻辑阵 列块 、128个宏单元 、60个可用I/O口 , 可单独配 置为输入 、输出及双 向工作方 式 。 EPM7128SLC84-15支持多种 电压口 , 具有最小5 ns的引脚到 引脚逻辑 时延 , 并支持多 种编程方 式[8]。 系统中EPM7128的程序用VHDL语言设计 , 由Altera公司的开 发软件Quartus II进行编译 、 仿真 、综合和下 载 。
5实验结果
设计制作 的无线智 能交通监 控系统实 验模型如 图6所示 。 经模拟实 验测试 ,系统能够 根据十字 路口车流 量自动调 节红绿灯 时长 ;根据等候 过马路的 人流量自 动调节非 十字路口 红绿灯时 长 , 以有效疏 导交通 ; 盲人信号 音可向盲 人传递红 绿灯的状 态信息 。 远程值班 人员能通 过摄像头 实时观察 十字路口 交通状况 ,当安装有 主动式RFID电子标签 的应急车 辆进入识 别区域时 , 远程计算 机可在2 s内给值班 人员发报 警信息 , 值班人员 能够根据 需要改变 红绿灯状 态 ,为执行紧 急任务的 应急车辆 开启绿色 通道 。
6结束语
本系统使 用电感线 圈检测十 字路口各 车道的车 流量 ,各检测节 点由无线 模块联系 起来 ,可减少馈 线 ,减小工程 的安装量 ;提出一种 动态时长 和固定时 长相结合 的智能交 通方案 , 两种模式 能相互切 换 , 可望以较 高效率疏 通车流量 ; 市电和太 阳能相结 合的供电 模式 , 充分利用 太阳能 , 减少资源 的损耗 ; 在人行道 红绿灯处 设置三种 不同频率 的信号音 , 提醒盲人 红绿灯状 况 ; 设置非十字路口红 绿灯 , 当路口行 人较多车 辆较少时 , 动态调整 红绿灯时 长 ,使交通控 制更加人 性化 。 通过嵌入 式系统对 十字路口 进行远程 视频监控 , 采用主动 式RFID技术检测 经过红绿 灯的应急 车辆 ,为其开启 绿色通道 。
系统可实 现平安交 通 、 效率交通 、 民生交通 和绿色交 通 ,对实际交 通系统建 设有一定 的参考价 值 。
摘要：提出一种无线智能交通监控系统设计方案,采用电感线圈与单片机测量十字路口的车流量,将测得的数据通过短距离无线通信模块传输给嵌入式主控制器,由其动态调节各路口的红绿灯时长。值班人员通过嵌入式系统对十字路口进行远程视频监控,采用主动式R FID技术检测经过十字路口的应急车辆,必要时为其开启绿色通道。设置盲人提醒音,用不同频率的信号音告知盲人红绿灯状态;根据过马路的行人数量动态调整非十字路口红绿灯时长;系统电源则可在太阳能和市电间灵活切换。实验证明,系统可实现平安交通、效率交通、民生交通和绿色交通,对实际交通系统建设有一定的参考价值。
关键词：智能交通,车流量检测,射频识别技术,视频监控
参考文献
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[8]潘松,黄继业.EDA技术使用教程——VHDL版[M].第5版.北京:科学出版社,2013.
无线交通管理系统 篇2
无线传感器网络促进智能交通的发展
智能交通系统(ITS)应用在城市交通中主要体现在微观的交通信息采集、交通控制和诱导等方面，通过提高对交通信息的有效使用和管理来提高交通系统的效率，主要是由信息采集输入、策略控制、输出执行、各子系统间数据传输与通信等子系统组成。信息采集子系统通过传感器采集车辆和路面信息，策略控制子系统根据设定的目标(如通行量最大、或平均候车时间最短等)运用计算方法(例如模糊控制、遗传算法等)计算出最佳方案，并输出控制信号给执行子系统(一般是交通信号控制器)，以引导和控制车辆的通行，达到预设的目标。
无线传感器网络是一种融合短程无线通讯技术、微电子传感器、嵌入式系统的新技术，逐渐被用于智能交通系统等需要数据采集与检测的相关领域。基于IEEE 802.15.4规范的ZigBee技术，具备以下良好特性：①功耗低，2节普通5号电池可支持一个节点工作6~24个月；②组网能力强，网络最多可达个节点，并支持树状、星状、网状等多种组网方式；③传输距离远，两节点室外传输距离可达几百米，在增加发射功率后可达几千米；④可靠性高，具备多级安全模式；⑤成本低，开放的简化ZigBee协议栈，工作在2.4GHz免执照的ISM频段。
无线传感器网络具备优良特性，可以为智能交通系统的信息采集提供一种有效手段，可以监测路口各个方向上的车辆，根据监测结果，改进简化、改进信号控制算法，提高交通效率。无线传感器网络可以应用于执行子系统中的控制子系统和引导子系统等方面。例如可以应用该技术改进信号控制器，实现智能公交系统的公交优先功能。
用于ITS的无线传感器网络构建
在无线传感器网络结构中，安装道路两旁的汇聚节点组成一个自组织的多跳网状Mesh基础网络构架，交通信息采集专用的传感器终端节点与每个临近的汇聚节点组成星型网络进行通讯，最终的数据将被汇聚到网关节点上，
网关节点可以作为一个模块安装在交叉路口的交通信号控制器内，通过信号控制器的专有网络，将所采集到的数据发送到交管中心作进一步处理。
在无线传感器网络部署中，汇聚节点可以安装在路边立柱、横杠等交通设施上，网关节点可以集成再交叉路口的交通信号控制器内，专用传感器终端节点可以填埋在路面下或者安装在路边，道路上的运动车辆也可以安装传感器节点动态加入传感器网络
采用无线传感器网络进行交通信息采集
在交通信息采集中，终端节点可采用非接触式地磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度、车距等信息。当车辆进入传感器的监控范围后，终端节点通过磁力传感器来采集车辆的行驶速度等重要信息，并将信息传送给下一个定时醒来的节点。当下一个节点感应到该车辆时，结合车辆在两个传感器节点间的行驶时间估计，就可估算出车辆的平均速度。多个终端节点将各自采集并初步处理后的信息通过汇聚节点汇聚到网关节点，进行数据融合，获得道路车流量与车辆行使速度等信息，从而为路口交通信号控制提供精确的输入信息。通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。
无线传感器网络在ITS中的应用
实现智能公交系统中的公交优先功能需要对现有交通信号控制器进行改造。通过添加传感器等辅助设备，交通信号控制器可以估算出公交车辆到达交叉路口的时间(旅行时间)，计算出公交车辆在路口是否需要给予优先(可选择乘客数量作为优先权重)，然后选择合适的优先控制策略，通过调整绿信比来优先放行公交车辆。交通信号控制器的改造包括：
◆车载无线通讯终端节点；
◆交叉路口交通信号控制器上集成无线网关；
◆用于公交车辆定位的终端节点；
◆通过构建基于ZigBee的无线传感器网络可以实现上述功能。
无线交通管理系统 篇3
关键词：无线网络；智能交通系统；技术应用
中图分类号：U495文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）18－0158－02
随着经济社会的发展，交通问题日益突显，智能交通成为世界各国研究的热点。交通拥堵、事故频发已成为制约城市发展的瓶颈，目前，应对交通压力的办法主要有两种，一种是扩展交通容量，即扩修路面；另一种是减少通行量，如北京的单双号通行制度，以及于2010年4月推出的错峰上下班制度。以上两种方法都有一定的适应性，道路用的是不可再生的土地资源，受资源总量的制约，而且简单修路只能解决部分主动脉的问题，但也会增加毛细血管的压力；而限制通行量却受社会经济条件的制约，也有一定的局限性。
1系统设计
1.1设计目的
近年来，国内外学者对智能交通系统的研究较多，取得了一定成果。然而国内的科研成果大多集中在公交监控管理领域，目的是提供公共交通信息的发布与控制，在智能分流、智能控制和干预上稍显不足；而实际运营的城市交通网络，大多以安装在路口的高清探头、设在监控中心的大型监控设备为基础收集路况信息，然后进行堵情分析，其缺点是人力、物力等各方面开支较大、系统分析代价较高。
本文拟设计一个依赖城市现有公交网络，基于GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统），提供路况信息、公交站牌预报，并能进行交通信号灯的实时控制、交警指导、最佳路径推荐、大屏显示、短消息提醒等的智能交通系统。
1.2总体设计
如图1所示，本系统以ITS主控中心为核心，通过各线路公交车模块收集全市各公交车辆的位置、速度等信息，结合GIS（GeographicalInformationSystem，地理信息系统）地图数据，提供实时路况信息。根据整个路网的负载图，分析出各路段的拥堵级别，采取优化算法进行智能分流指导。
主控中心可将分流解堵信号发送到交警手持设备，指导交警排堵，也可按照道路优化方案直接控制交通信号灯以疏导交
通，通过短消息模块将路况信息发布到全市司机手机上，将实时路况信息显示到设置在全市主要路段的显示大屏上，并将相关服务提供到Internet上，从而达到指导公众选择路径、提高路网利用率的目的。
图1系统总体设计
2硬件设计
2.1公交车模块设计
公交车模块主要是根据GPS测量出位置、速度等信息，并通过无线方式发送到ITS主控中心，公交车模块是主控中心主要的数据来源。公交车系统涵盖城市主要交通网络，而且线路稳定，所以通过公交车收集数据经济、有效、可靠，较之高清探头的定点方式，其具有成本低、易于安装、覆盖面广的特点。
嵌入式微控制器是公交车模块的核心。一方面对GPS接收模块收到的GPS定位测速信息进行处理打包，并将位置、速度等数据通过无线通信模块发送到主控中心；另一方面，对无线通信模块从主控中心收到的信息进行处理后交LED显示模块、语音提示模块使用。
无线通信模块负责公交车模块与主控中心的通信。位置、速度、路况信息等都由无线通信模块发送和接收。通过它实现了公交车辆与主控中心的交互。由于国内无线宽带发展速度较慢，所以目前多用GPRS方式，但这种方式带宽有限，随着国家在无线城域网、无线宽带上投入的增加，无线网络以其高效性、经济性、安全性必然成为未来的发展重点。本文采用无线网络方式接入通信以减少投入、适应未来发展需要。
LED显示模块、语音提示模块用来显示从主控中心获取的路况信息，用来将下一站大约需多长时间抵达、公交车前方路况情况等信息显示给司乘人员。
2.2公交站牌模块设计
公交站牌模块用于公交车站，通过LED显示本站各线路公交车的预计到站时间等信息。无线通信模块用来接收从ITS主控中心发送来的路况信息、公交车辆运营信息等。
输入模块用来初始化本站的站牌信息，包括站点名称、本站位置信息（由于站牌位置基本不动，所以可以用输入方式取得，节省GPS开支）、在本站停靠的所有公交线路名称等相关信息。嵌入式微控制器根据接收到的路况信息、公交车运行信息、本站位置信息等，分析处理本站所有线路公交车辆的预计到站情况，并通过LED显示模块显示。
2.3显示大屏模块
本模块设计类似于公交站牌模块，不同之处在于显示大屏并非安装在公交车站，而是放置在全市主要路段，供公众了解当前全市主要的路况信息以及该大屏所在位置附近的路况信息。通过它达到指导交通、分流疏导的目的。
2.4其他设备接入
目前我国很多地区的公安、交警、消防都配有专用手持设备或通信设备。本系统利用现有设备，并在此基础上进行功能扩展设计。
（1）交警手持设备：交警通过手持设备与ITS主控中心相连，主控中心根据交警所在位置，将路况信息、解堵优化方案等显示给交警，指导交警指挥交通。
（2）交通信号灯：每一个交通信号灯的时间设置，都可能影响车流的急缓，影响道路交通的畅通。所以，ITS主控中心可以直接将分析优化的解堵方案显示为某个或某几个信号灯的控制。通过主控中心的数据来进行相关交通信号灯的设置是非常高效的。
（3）特殊通道设备：为119消防车、120急救车、110警车等开设的特殊通道设备。这些车辆具有很强的时间约束性，晚一分钟，损失就不可想象。当前的车辆让行制度无法避免消防车、急救车运行途中因闯红灯等原因出现交通事故，而且一旦遇堵，这些车辆也无法前进。所以，本系统特对这些特殊用途车辆增加额外控制。这些特殊车辆可通过无线网络接入主控中心，并将当前位置信息、目的地通知主控中心，主控中心将指导车辆选择最佳路线，还可根据车辆实时位置信息（需要加装GPS），在车辆到达某路口之前，提前设置好信号灯（当然也可以发到交警手持设备上），保证车辆安全、高速运行。
（4）短消息模块：根据实时路况情况，将主要线路信息发送给出租车、本市私家车车主，目前武汉等地已开展此服务，有很好的指导分流作用。
（5）Internet便民接入：设备的调整、设施的改造、措施的修订，都是为了方便市民出行。但是，若要真正解决排堵保畅的问题，还得要告诉市民怎么走。公众不仅可以通过显示大屏、公交站牌、短消息了解信息，还可以用电脑、手机等方式接入Internet，通过主控中心了解实时路况信息，不仅可以指定了解某一路段或某一区域的拥堵状况，还可获得主控中心分析出的几种从A地到B地的最佳线路方案。
3ITS主控中心软件设计
ITS主控中心是本系统的核心所在，它接收来自公交车模块的信息，结合GIS地图信息，通过分析处理，形成路况信息、最佳路径推荐、道路优化排堵方案等，ITS主控中心采用经典三层架构设计，即分为表示层、逻辑层和数据层。
表示层主要负责显示应用，这里主要包括通过Internet接入的公众浏览器访问、公交车模块的车载应用、公交站牌信息显示、显示大屏显示、短消息提醒，还包括交警手持设备、特殊通道设备等的接入应用以及信号灯控制等。
逻辑层是三层架构的关键，该层通过数据层获取数据资源，完成整个系统所需的业务逻辑计算能力，并为表示层提供服务。其核心是通过通信模块进行数据收集与处理，形成路况信息，并依据路况信息形成优化排堵方案、两地之间最佳路径等。
4系统功能实现
4.1数据收集分析功能实现
数据收集功能主要是从公交车模块收集位置、速度等信息以供ITS主控中心分析路况信息，并据此形成道路优化方案、最佳路径推荐等功能，是其他分析应用功能的基础。
4.2道路优化功能实现
道路优化功能主要是为防堵排堵设计，依据路况信息进行动态分析，采取遗传算法进行路况优化，并按照优化结果通过信号灯控制、交警手持设备通知、显示大屏显示、短消息提醒等方式疏导人流、车流，也将实时信息发布到Internet以及公交站牌。
4.3其他功能实现
运行时间预测功能主要是根据数据库中的即时路况信息、当前车辆的速度及历史速度数据，结合GIS数据库的路程信息，计算出公交车运行到下一站所需的时间。
最佳路径推荐是根据GIS数据库的地图信息，在运行时间预测功能的基础上，结合用户提供的约束条件等，根据优化算法计算出时间、路程长度不同的多种组合方案供用户选择。
5结束语
综上所述，无线网络技术应用在交通信号控制领域既灵活又方便，组网型式也多样，基本不受环境的影响。甚至可以在移动交通指挥车上借助无线网络对路口交通信号进行控制。
参考文献
1 陈轶博.智能视频监控系统的设计与实现［D］.大连海事大学，2008.
2 姜旭.视频图像处理技术在智能交通系统中的应用［D］.苏州大学，2009.
On the Wireless Network Technology in the Intelligent Transportation System
Zhuang Shiang, Li Shijie
Abstract: The wireless network is a fusion of short－range wireless communications technology, increasingly used for intelligent transportation systems that require data collection and testing of related fields. Intelligent transport system for information collection to provide an effective means to monitor the intersection in all directions of the vehicle, according to monitoring results, improved to simplify and improve the signal control algorithm to improve transport efficiency.
Key words: wireless networks; intelligent transportation systems; technology
基于无线射频技术的智能交通系统 篇4
关键词：无线射频技术,智能交通
0 引言
无线射频[1]简称RFID, 是一种非接触式的自动识别技术, 兴起于20世纪90年代, 近年逐渐发展成熟, 相较于传统的磁卡IC卡而言有诸多无可比拟的有点, 因此在多个领域均开始使用RFID并取得成功。RFID在智能交通管理领域中的应用必将为其带来革命性的变革。
1 无线射频技术的特点分析
RFID通过射频信号自动识别目标并获取信息, 运行稳定, 可远距离识别, 识别过程无需人工参与, 可靠性高;可工作于各种恶劣环境, 能防磁, 防水, 耐高温, 高抗干扰;功耗低, 使用寿命长;标签数据可加密, 安全;识别速度快, 同时支持高速移动目标的读取;存储数据容量诸多;多识别性, 可以同时识别上百个目标。
2 基于无线射频技术的智能交通系统概述
随着我国经济的发展, 各种机动车辆逐渐进入人们的生活之中, 成为了不可或缺的重要交通工具。但是, 道路上行驶的车辆参差不齐, 假牌车、套牌车、走私车、肇事车、违章车、黑车给交通埋下重大隐患。乱闯禁区、超速等交通违法行为尤以各种“黑车”最为突出。然而, 这些违章车辆往往都经过改装修饰, 交警仅依靠肉眼很难分辨出来。因此, 需要在交通管理中使用无线射频技术, 发挥其其防伪、防盗用、防借用等技术特点, 对交通实施管理, 使交警能够迅速准确地判断车辆是否合法, 此外还可提高社会治安, 减少车辆偷窃案件, 或此类案件发生时提高破案效率。
智能交通系统是一个复杂度高的综合系统, 单从某一方面管理只是“拆东墙补西墙”, 必须把整个城市的作为一个系统, 综合道路状况, 车流量和驾驶员等因素全盘考虑。因此在交通管理中使用无线射频技术, 并与自动控制技术, 电子通讯技术, 信息技术, 计算机及网络技术有机的结合起来, 才能实现交通的智能化管理。
3 无线射频技术工作原理
无线射频系统由阅读器和电子标签组成。阅读器通过天线发送射频信号, 当电子标签进入发射天线工作区域时, 电子标签将自身信息通过卡内置天线发送出去;系统接收到从电子标签发送来的载波信号, 经天线调节器传送到阅读器, 阅读器对接收的信号进行解码后进行相关处理;主系统针对不同的卡做出相应的处理和控制, 发出指令信号控制执行机构动作。
4 无线射频技术在智能交通中的应用
在基于无线射频技术的智能交通管理系统中, 电子标签被装载在每辆合法注册的机动车上。阅读器则按照一定的距离安装在公路上, 关键路口则密集安装。每当有车辆通过时, 阅读器经天线读得通过车辆的ID及经过时间等信息, 然后传输到控制中心, 由控制中心的计算机做出相应的控制。另外, 在各路段阅读器收集到的交通信息, 除了提供实时信息给路上的驾驶员外, 还作为历史数据保存在数据库内, 供日后查询某辆车的使用情况, 也可作为道路重建的参考依据。
5 无线射频技术在智能交通系统的各种应用
5.1 机动车辆证照管理上的应用
目前电子摄像头广泛应用于道路电子监控, 它提供了可视直观的图像信息。但容易受光, 障碍物等不同因素的影响。而某些驾驶员为了躲避“电子眼”的监管, 改造或遮挡车牌, 使用假牌, 对交通秩序造成严重的干扰。而无线射频的使用则可以很好的克服这些困难。由于每辆车的电子标签全球唯一, 并且无法修改。同时无线射频技术也不受到天气光照以及障碍物的影响, 在各种复杂环境中均可对车辆上电子标签准确地读取和分析。无线射频技术和电子摄像技术的结合应用可使车牌照的稽查工作变得简便快捷, 提高效率。
5.2 车流检测及违章取证上的应用
目前常用的道路车辆检测为线圈检测与视频检测。线圈地下埋设的安装和维护困难, 视频检测由于其检测精度不够技术尚未成熟限制了其实际应用。而无线射频技术则可有效简单地检测车辆经过信息, 且安装方便, 经济。只需于关键路口设置阅读器, 即可实现对车辆流量的监测和违章的取证。
5.3 不停车收费中的应用
我国每到春运期间都会出现定向的车流, 当其经过人工的收费关口时, 往往会等待较长时间通过。无线射频技术可以应用于不停车收费[2,3]中, 通过与银行账户的捆绑, 使用电子钱包, 实现不停车收费, 这样可以极大缓解收费站因为人工收费效率低而造成的交通堵塞, 提高通行能力, 为司机提供方便。
5.4 稽查盗抢、走私车辆上的应用
将被盗抢车辆的ID卡和车牌等相关信息录入稽查系统, 若被盗抢车辆沿用原ID, 当驶入稽查范围时, 系统能即时监测并报警;若不使用原ID或车牌号码, 则会被视为假、套牌车被识别并拦截, 通过人工核对车辆特征后可确定是否为盗抢车辆。对于走私车, 由于无法获得合法ID, 上路便会被查获。
5.5 交通指示灯上的应用
目前使用的交通指示灯为按照一定的时间来改变灯的颜色, 当路口一边车辆多, 而另一边车辆较少时, 车辆多的一边会在路中央无车辆通过时等待交通灯的变化, 如此增加车辆在道路上的时间, 而且会造成更大的交通堵塞。在交通路口引入无线射频技术, 统计每一边的车辆数量来智能的改变交通灯改变的时间即可提高道路的利用率, 减少司机等待时间, 减小堵塞的可能。
5.6 智能交通中其他应用[4]
可在小区及停车场出入管理、车辆驾驶员身份判定等方面的应用。结合GPRS技术, 可实现远程车辆状态监控, 被盗车辆远程熄火, 车辆违章自动告知等功能。
6 结论
无线射频技术由于高可靠性、方便操作、功耗低等一系列优点使其在智能交通系统中的应用有着广泛的前景, 为人民出行的方便和安全提供保证。
参考文献
[1]石丽杰.无线射频技术推广及应用[J].华章, 2011, 11.
[2]吴晓东.无线射频技术在高速公路不停车收费系统中的应用[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2010, 11.
[3]黄伟华, 杨建华, 谭丽.基于无线射频技术的高速公路自动收费系统设计及软件实现[J].电气自动化, 2010, 3.
无线交通管理系统 篇5
一、轨道交通无线通信系统网络覆盖
1.1覆盖率
轨道交通无线通信网络覆盖率是指轨道交通专用无线电波覆盖情况, 其与时间环境和地理空间环境具有必然的联系。在无线网络质量控制中, 无线信号基站之间的距离设置是保证无线信号覆盖的关键因素, 因为无线信号功率距离发射设备越远则越小, 计算无线信号功率随距离的增加而衰减的公式可以表达为:, 其中d为无线基站之间的距离, d0=1, 为近地参考距离, n为路径损耗指数。在以基站为中心的无线网络覆盖, 计算基站覆盖率公式为:, 其中, γ为接收信号阈值, R为覆盖区域半径, P为接收信号电平。
1.2覆盖特性
根据无线通信电波传播规律, 轨道交通通信系统无线网络覆盖特性在不同环境下具有明显的差异性。可利用Hata模型对无线网络覆盖特性建立预测模型, Hata模型公式为L=A+B×log (d) , 其中, L为路径损耗, A为截距, B为斜率, d为距离。不同环境下的无线通信路径损耗因子不同, 譬如城市无线通信路径损耗修正因子为:
郊区无线通信路径损耗修正因子为:
乡村无线通信路径损耗修正因子为:
城市无线传播路径损耗公式可表达为:
其中, Hb为基站高度, Hm为移动台高度。由此可知, 无线通信路径损耗取决于截距的无线信号频率、基站高度和移动台高度。
在轨道交通无线通信系统覆盖范围中, 隧道作为特殊环境无线通信电波在传播过程中受到列车、隧道洞壁构造、隧道界面及曲面等因素的影响, 可利用Motley模型计算无线电波路径损耗, 计算公式为:PL=PL0 (37d B) +10nlog (d) +Fwall+Ffloor, 其中PL为1m范围内损耗参照点, n为衰减因子n=2, d为收发器距离, Fwall为基站与移动台之间墙壁引起信号衰减总值, Ffloor为基站与移动台之间地面衰减总值。
二、轨道交通通信系统干扰问题与应对策略
2.1干扰问题
轨道交通无线通信网络采用IEEE802.11标准无线局域网技术, 该标准技术具有广泛的应用性和开放性, 其中IEEE802.11a工作频段为5.8GHz, 传输速率54Mbps, IEEE802.11b工作频段为2.4GHz, 传输速率可达11Mbps, IEEE802.11g工作频段为2.4GHz, 传输速率54Mbps。在轨道交通无线通信系统中, 普遍采用IEEE802.11g标准的WLAN, 频率范围在2412-2484MHz之间, 信道有1-14个, 平均带宽为22MHz。在无线通信系统工作中, 经常出现各系统间相互干扰和争抢信道的问题, 总结无线通信干扰源主要来源于同频干扰和邻道干扰。
同频干扰问题是轨道交通通信系统所采用的通信频率与外界其他系统通信频率相同相互之间产生干扰现象。在同一信道上每次只允许发送一个数据帧, 当来自不同系统信道同时发送请求时, 会产生数据延时发送, 并且在延时过程中数据帧之间发生碰撞会出现丢包问题。邻道干扰问题是相邻信道功率之间会产生信道频率干扰, 譬如信道与信道之间产生重叠现象, 导致通信串频现象。
2.2应对策略
在面对轨道交通通信系统通信干扰问题时可采取合理规划轨道交通周边基站设施建设、正确选择无线频段、提高有效信号发生频率、降低干扰信号发射频率等方法予以应对。在轨道交通通信基站的建设中, 通过合理规划与布局, 禁止架设其他类型的通信发射和接收设备, 以确保轨道交通无线通信不受干扰;在轨道交通无线通信标准的选择上, 采取与公用IEEE802.11g系统开放2.4GHz频段不同的频段, 如5.8GHz频段, 增强轨道交通无线通信频段的专属性;为保证轨道交通通信信道不受干扰, 在轨道交通运行时适当降低其他通信源的发射功率, 并增强轨道交通无线通信的发射功率。
三、结语
无线通信应用于轨道交通通信系统已经成为一种未来普及的发展趋势, 为保证轨道交通无线通信信号稳定, 确保轨道交通安全运行, 在轨道交通无线基站建设上要以建设标准为依托, 充分考虑实际环境因素的影响合理布局通信基站, 并针对无线通信所面临的干扰问题予以进行治理。在未来相信随着技术的不断发展与成熟, 将会有更加先进的措施提高轨道交通通信抗干扰能力, 确保轨道交通无线通信畅通的新措施, 这还需要我们进行不断的努力继续研究下去。
摘要：轨道交通无线通信系统网络覆盖范围及系统的稳定性是确保列车安全运行的关键。无线通信为列车指挥控制和信息传输提供了便利的通信条件, 但同时由于无线环境的不稳定性和易受干扰性, 导致轨道交通无线通信不通畅, 给列车安全行驶带来安全隐患。本文以轨道交通无线通信系统覆盖特性和干扰性为研究对象, 通过研究轨道交通无线通信信号覆盖率和覆盖特性, 分析无线通信系统中的干扰源, 并具有针对性的提出应对策略, 以提高轨道交通无线通信系统的稳定性。
关键词：轨道交通,无线通信系统,覆盖率,干扰问题
参考文献
[1]刘立伟.浅析轨道交通无线通信系统电波覆盖特性[J].科技创新与应用.2013 (15)
[2]吴迪松.轨道交通无线通信系统潜在干扰分析[J].中国无线电.2012 (05)
无线交通管理系统 篇6
随着国内外交通建设步伐的加快, 智能交通已是城市交通管理的必然发展方向, 是缓解交通拥堵、提高交通运输和管理效率的重要方面。建设智能交通系统是一个长期复杂的系统工程, 但其基础是道路交通信息采集, 优良的道路交通信息采集方式是道路交通信息发布的坚强后盾, 也是智能交通系统的基石, 因此很多城市的智能交通系统建设都是把道路交通信息采集与发布作为切入点。本文将详细说明基于无线地磁检测器的交通诱导系统建设。
目前常用的检测技术主要有:环形线圈检测技术、微波检测技术、视频检测技术及无线地磁检测技术。
各种检测技术优缺点详见下表1所示:
2、基于无线地磁检测器的交通诱导系统建设
2.1 系统结构
该系统由无线地磁车辆检测器完成对道路横截面车流量, 以自组网的方式建立智能控制网络;以“智能分布式”控制交通流网络平衡技术, 对路段、区域交通流、道路交通流饱和度、总延误、车辆排队长度、通行速度, 进行交通信息采集分析;以多级诱导的方式进行道路状态信息发布, 实时通过多种信息平台将道路拥堵状态信息告知驾驶员, 提供市区主要道路机动车实时运行速度、道路机动车流量、主要道路起、止点、机动车行程时间、道路施工、交通意外事件报警、临时交通管制措施等交通信息。
系统主要分为四单元:信息采集单元、信息传输单元、信息分析处理单元、信息发布单元。如图1所示。
信息采集单元主要负责对车辆信息的采集, 包括车流量、速度、占有率、饱和度等参数。采集方式为基于无线地磁检测器的车辆信息采集。信息传输单元负责对采集到的基础数据通过3G无线网络传回总控中心的信息分析处理单元。信息分析处理单元主要负责对接收的数据分析处理, 通过诱导发布软件生成各种诱导信息发布给道路使用者。信息发布单元主要负责将各种道路信息通过可变情报板、广播、公共服务交通网发布给道路使用者。
2.2 系统搭建
2.2.1 无线地磁检测器的布设
道路交通检测器采集到的交通信息是否能够正确反映当时的交通状况, 与检测器的空间密度和位置有极大的关系。从理论上看, 检测器布置的密度越大, 所检测到的数据越能准确地体现路网的交通运行状态。但是, 当检测器布置的间隔达到一定的密集程度后, 如果再安装检测器并不会显著提高交通运行状态的分析精度, 却会导致动态交通信息数据成本的大幅增加。如何根据交通管理与控制系统的需求, 在路网中布设尽量少的检测器就能获得既定精度和完整度的交通信息, 对动态交通信息采集系统的建设十分重要, 我们在对郑州市早晚各时段的交通流特性调研后, 提出以下一些原则来设置路网中的无线地磁检测器。
(1) 在城区的高速、环路等主要进出口道路布设检测器, 可以充分的掌握城区内的总体车流情况。
(2) 路网中设置的交通检测器分布点应使任意OD对区间的某一比例的出行都能被检测到;
(3) 当交叉口或者匝道之间有支线或中间有出入口, 且其交通量大于主线交通流量的10%时, 应尽可能把检测器设在支线或中间出入口下游, 否则需要在支线或中间出入口设置补充检测器;
(4) 当某一路径交通量和路段交通量等于其他路段或路径交通量之和时, 其交通量观测值线性相关。网络中交通量检测点的设置应使其所在路段交通量检测结果线性无关;
(5) 为了获取较为准确的路段速度, 且该区域内的速度变化最能够反映出道路运行状态的变化, 检测器需要能够计算出距离交叉口停车线上游100米至400米范围内的区间平均车速;
(6) 检测器应避免设置在公共交通停靠站和行人过街横道附近。公交车辆进出停靠站、行人通过过街横道会对正常行驶交通流构成一定影响, 因此, 该地点的交通流信息并不能真实反映路段上的交通状态;
(7) 一般情况下车道数在3车道以下 (包括3车道) 的一个方向需要有一个车道测速, 如果车道数为4或5车道应在布设两组测速检测器, 目的在于达到目标的情况下尽量降低成本。示例图见图2所示。
2.2.2 诱导屏布设
对系统控制范围内的所有诱导信息发布终端设备进行设备属性、维护信息、位置信息等数据进行管理。提供对这些设备进行控制、维护计划制定、位置查询等的基础数据。
可变信息情报板设置路网中的关键路段, 使其能为最多的出行者使用, 发挥最大的效益。根据各路段道路等级、交通流量等数据, 选择关键路段一般可以考虑以下几点:重大分流点、重大交通源、常发性拥堵点、交通敏感区及城市出入口和区域关键连接点。布点除要注意设置在各类有代表性路段外, 还需注意考虑到同一道路不同方向交通流分布特点的差异, 以便发布相应的信息。
2.2.3 建设流程
根据系统结构, 基于无线地磁检测器的交通诱导系统建设分为三部分建设:无线地磁检测器系统建设、交通诱导软件建设、诱导发布建设, 具体建设流程见图3所示。
(1) 无线地磁检测器系统建设。无线地磁检测器布设在离路口平均排队长度的末端位置, 安装于车道中间, 测速的一组地磁相距4米, 就可以根据通过的时间计算出车辆的行驶速度。检测器通过中继或主机接收, 将数据通过无线路由器发回总控中心。安装好的效果见图4所示。
(2) 交通诱导软件建设。动态交通信息诱导的总体结构设计如图5所示。
从图5看出系统主要包括了交通信息处理接口、诱导数据库、信息融合处理与诱导生成、诱导设备通信控制、交通诱导发布处理接口五个主要模块和模版编辑、内容审核、诱导设备登记三个辅助模块。
(3) 交通诱导发布。全点阵屏体设计:全点阵屏体外形尺寸宽4.144米×高2.240米, 实际显示面积为1.920米×3.840米, 点阵数为96×192 (像素) , 点间距20mm, 采用双基色二极管, 显示颜色:红、绿、黄。
光带加点阵屏体设计:光带加点阵外形尺寸宽3米×高4米, 底板采用蓝色高强级反光膜, 边框、文字箭头及带光两侧10mm宽的边条为白色钻石级反光膜, 字高为30cm。采用双基色二极管, 光带带宽13.2cm, 点间距22mm, 显示颜色:红、绿、黄。文字显示点阵数为16×32 (像素) , 点间距14mm, 显示面积2.688米×0.672米, 能够发布两行文字。
3、建设成果
郑州市布设地磁共1840套, 安装道路路段占主干道的90%, 详细情况见表2及图6所示;
通过上表1及图6可以发现, 经过诱导后, 将出行者在一定路段的时间减少了至少20%, 出行者在乎的是最快的路径而不是最短的路径。
根据无线地磁检测技术在实际诱导系统搭建中的应用, 可以得出诱导之后, 对出行者出行的指导性增强, 行车环境发生变化, 从根本上缓解了目前国内道路拥堵现状。无线地磁检测技术不仅仅可用于交通诱导系统的建设, 还可以应用在停车场诱导、卡口、电子警察、交通信号控制等方面, 由此可以看出, 无线地磁技术比较代替线圈检测技术, 在特定的交通环境内具备很大的潜力和发展空间, 成为未来相关领域的发展趋势。
4、结语
基于无线地磁检测器的交通诱导系统, 具备以下几个特点: (1) 采集方式优良, 算法先进, 检测指标多, 提供诱导的准确性高; (2) 采用的是无线网络传输; (3) 信息反馈及时, 能迅速根据反馈的信息做出反应, 发布诱导信息。
由此可以看出, 在无线地磁基础上的诱导系统, 不仅具有准确性、多用性, 而且还能将检测范围区域内的信息及时的做出处理, 发布实时的交通诱导信息, 第一时间解决拥堵问题。该系统的实用性、可操作性强, 还可有效地缓解当前城市交通拥堵现状。
摘要：无线地磁检测技术作为一种新型的检测技术, 安装简单、检测精度高、稳定持久、抗干扰性好, 而且还能及时有效的将检测到的信息反馈到指挥中心, 经过处理后及时发布诱导信息, 以便有效地解决该区域段的交通拥堵问题。本文介绍了无线地磁检测器的功能特点, 阐述如何通过地磁检测技术来实现交通诱导系统的搭建, 并且通过建设成果来说明诱导前后行车时间的差距, 由此来展现基于无线地磁的交通诱导系统的实用性及可操作性。
关键词：无线地磁检测技术,交通诱导系统,行车时间
参考文献
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无线交通管理系统 篇7
1 无线通信系统在城市轨道交通中的应用现状分析
虽然近年来出现了诸多新型无线通信, 但现阶段通信系统与城市轨道交通信号之间仍保持相对独立的状态, 工作流程不受到彼此的影响, 信息共享也存在一定的局限性, 所应用的无线通信网络并不相同, 我国无线通信系统并未形成有机的整体, 现阶段无线通信技术主要包括3G、4G网、局域网、无线保真、数字集群、全球移动通信系统、码分多址等。由于城市轨道交通的安全运营要求无线通信系统能够保持独立的状态, 并在专用的传输通道中完成数据、信息传输, 在接入公网的情况下安全性、抗干扰性、传输速率也不会产生明显的波动, 所以现阶段除对上述无线通信技术在城市轨道交通中的应用进行积极探究外, 利用数字电视信号进行开发和实现, 且接入操作便捷, 容量非常大, 满足下行高速数据传输, 对频点的适应性较强, 且对无线频段干扰具有较强抵制性的数字视频广播无线通信技术, 由于发展较为成熟, 而且可以较好的满足现阶段城市轨道交通对数据传输的需要, 现阶段被广泛的应用于城市轨道交通建设中。
2 无线通信系统在城市轨道交通中的应用发展分析
2.1 数字集群系统
此项技术是欧洲通信标准协会为满足欧洲国家专业部门移动通信方面的实际需求而确立的开放性系统, 其主要功能是在统一的技术平台上完成多群组指挥调度、数字化全双工移动电话服务、短数据或分组数据传输等, 所以将其应用于城市轨道交通中, 可以为控制中心或车辆段进行行车调度和车场调度提供有效的工具, 为城市轨道交通各车站的值班人员、调度办公室等工作场合比较固定的工作人员与轨道列车司机、维修部门、站务人员、公安部门等处于移动状态的人员进行语音通信提供直接的途径。
2.2 无线保真技术
此技术又被俗称为Wi-Fi, 其与蓝牙技术都属于短距离信息或数据传输工具, 宽带可针对无线保真技术受到的干扰和信号的强弱进行实时调整, 在实际应用中受数据传输对网络稳定性和可靠性的依赖影响, 以及数据传输中可能涉及不同传输渠道设备的兼容, 所以宽带通常调整为1Mbs、2Mbs、5.5Mbs三种, 无线保真技术的可靠性、信息传输速度、组网成本都较理想, 在开放区域内无线保真技术的通讯距离可超过300米, 封闭区域也能够达到70米至120米, 所以将其应用于城市轨道交通中对于网络整合具有重要的意义。
2.3 3G、4G通信技术
3G通信技术的标准主要有联通WCDMA、电信CDMA2000、移动TD-SCDMA三种, 其在性能上既可以对音乐、视频、图像等多媒体形式进行处理, 又可以高速的提供多样的信息服务;而4G在3G的三项标准的基础上加入统一的技术标准LTE, 其通讯双工模式即常见的FDD和TDD, 实现终端设备与移动基站的通信, 其视频和图像的传输质量相比3G更高, 数据下载速度和上传速度几乎达到100Mbps和20-50Mbps, 几乎可以满足任何无线服务的要求, 将两种通信技术应用于城市轨道交通中可以对信息、数据快速传输和下载提供技术支持。
2.4 无线局域网技术
此项技术的协议族以IEE802.11为基础, 频点为5GHz, 在室内和移动环境中都可以使用, 传输速度在1至2Mb/s之间, 现阶段我国城市轨道交通基本都已无线局域网技术标准为主要依据, 但在将无线局域网技术应用到城市轨道交通中应考虑到其实际容量是否充足的问题, 例如将CCTV和专用电话等通信子系统应用于城市轨道交通中, 其实际容量并不能够满足, 所以要结合其他的技术进行使用。
2.5 微波存取全球互通技术
此项技术属于无线宽带接入技术, 以多载波调制技术为主要支撑, 所以对高速数据业务具有较理想的处理效果, 而且其对频谱资源的利用率较理想, 传输距离可以达到几十公里, 所以将其应用于城市轨道交通建设中相比无线局域网, 效果将更加理想。
2.6 TRain Com系统
此项技术又被称为德力风根无线电通讯系统, 其以城市有轨交通中的地铁无线通信为服务对象, 由于无线局域网技术在高速移动状态中应用的效果相对不理想, 在整合系统解决思路作用下, 德国德力风根公司研发了此系统, 其将信号和通信系统有机整合成一个系统, 并将更多的功能融入到该系统中, 此系统应用的全双工数据传输模式使列车上传和下传有效分离, 上下行传输的数据之间的影响得到有效地控制;另外, 此系统具有全移动性, 宽带与列车的运行速度之间相互独立, 数据传输速度不会受到列车的行驶速度的直接影响, 此特征在南京地铁实测中已经得到验证, 其应用的防止多普勒频移核扩散的调制模式和多径接收机制有效的弥补了无线局域网在此方面存在的缺陷。
3 结论
通过上述分析可以发现, 城市建设有轨交通是城市发展的必然选择, 而有轨交通的正常安全运营需要无线通信系统提供技术、信息支撑, 所以对无线通信系统在城市轨道交通中的应用现状及一段时间内的发展趋势进行探究具有重要的现实意义。
参考文献
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[2]张洲, 黄纯昉, 马文胜.城市轨道交通车地无线通信的应用[J].都市快轨交通, 2014, 06:16-19.
无线交通管理系统 篇8
最近几年为了改善我国的道路交通状况,相关部门加大了对智能化交通系统的研究力度。科研工作人员通过对不停车自动收费、车辆之间的通信、信标等工作的研究发现无论哪一方面的交通管理系统的建立,都离不开无线通信系统的技术支持。
1 无线通信技术
进入二十一世纪以来,无线通信技术在我国得到了全面的发展,同时它的不断发展也带动了我国经济的进步。无线通信技术简单来说就是首先将要发送的信息内容通过发送端调制到相应的无线电频率上,然后经由天线将频率信号发送至无线信道,信号最终以电磁波的形式在空间传播,而相应的接收信号端通过天线接收空间中的发送信号,再利用调制设备进行信号调制工作,最终转换为原始的发送信号,实现发送信息的无线传输过程。无线通信技术在实际的应用中具有一定的优势,例如它的数据终端是可以自由移动的。无线通信技术可以在一定程度上实现当下交通的智能化,但是在实际的应用过程中也具有一定的局限性。智能化的交通管理系统中有大量的车辆运行信息,而且两者之间必须能够实现实时信息、图文详情信息等的及时交换,只有这样才能够建立起比较完善的智能化交通管理系统,这就需要加强先进的无线通信技术的应用和相关方面的研究,因此智能化交通系统即ITS系统的建立离不开无线通信技术的应用。
2 大数据和云计算对智能化交通的影响
我国未来智能化交通发展的方向是基本实现对高速公路、国省干线公路、重要路段、大型桥梁、车辆区域以及交通道路运输状况等的实时监测,使出行者能够随时获取道路交通信息,以不断地改善我国交通道路交通拥挤的现状。如果想要实现这一目标就离不开云计算这种全新的信息服务模式的技术支持。云计算在智能化交通的建立中具有十分重要的作用。首先智能化交通系统分析的对象是整个城市的交通主体,所涉及到的交通数据是十分庞大的,普通的交通系统无法承担大量的数据处理工作,而云计算可以对所收集到的交通信息进行资源整合,对大量的数据信息进行及时的科学化处理,为智能化系统的建立提供技术保障。其次道路交通状况随时间的变化比较明显,会有早晚高峰的出现,同时不同区域的道路交通状况也是有明显差异的,但是传统的交通系统无法将这些道路交通信息进行统筹管理,从而使数据得不到及时的采集、处理和分析等,道路交通状况无法得到改善。而大数据和云计算的应用极大地解决了这一难题,云计算服务模式可以对各个交通管理系统的数据信息进行统筹管理,同时对数据进行有效地分析,从而为交通方案的制定提供数据参考,提高交通调度中心对交通态势的分析能力,有效地缓解城市道路交通压力;最后智能化交通系统的最终目标是为出行者提供高效、安全以及准确的交通道路信息,而传统的交通管理系统中涉及到的交通设备类型较多,同时设备的供应商比较复杂,且各个厂商的设备标准参差不齐,这就很难提高系统的稳定性。而大数据和云计算的服务模式正好满足智能化交通系统的技术要求。云计算具有高速度、高安全以及高准确的信息处理能力,它可以整体提高交通系统的稳定性,为智能化交通的建立提供技术支撑。
3 无线通信技术在智能交通系统中的具体应用
智能化交通系统的建立离不开无线通信技术的支持,而在无线通信技术的选择上,相关单位应当对其进行详细地分析调查,力求保障智能化交通系统性能。不同类型的无线通信技术的使用可以满足不同的智能化要求,因此在进行智能化交通系统的建立过程中应当根据实际的需求选择合适的无线通信技术。接下来,笔者将对以下几种无线通信技术进行详细地分析,仅供参考使用。
3.1 全球移动通信系统
人们日常使用的无线通信系统是由中国移动和联通公司提供的全球移动通信系统即GSM系统。GSM系统所使用的交换方式是电路交换,在智能化交通系统的实际使用过程中,存在一定的漏洞。例如较长数据文件在利用GSM系统进行传输的过程中,可能会由于信号的衰减等造成传输任务的失败,这时就需要进行信号重新发送,而GSM系统在进行每一次连接的过程中,都需要占用一个信道,信号重发的操作导致了信道的利用率偏低,在一定程度上造成了信道的浪费,不利于智能化交通系统的建立。另外GSM系统属于数字移动通信系统,主要的信息业务是语音业务,同时也可以进行较小文件数据的传输工作。GSM系统应用于ITS系统的建立,可以保障交通中心与行驶车辆之间语音联系的正常。如果发生紧急事故,还可以利用GSM的紧急呼叫功能与服务中心取得联系,保证事故能够得到及时的处理。除此之外,智能化交通系统还可以利用GSM的短信业务进行交通状况的实时播报,在一定程度上缓解了交通压力。
3.2 蜂窝数字分组数据系统
近年来,我国大多数的运营商都将目光积聚在了GSM系统上,而忽视了蜂窝数字分组数据系统即CDPD系统的应用。我国于二十世纪末引入了CDPD系统的应用,但是该系统的应用范围与GSM系统相比存在一定的局限性,这就间接阻碍了CDPD系统的进一步发展。事实上CDPD系统在应用过程中存在许多的优势,CDPD系统与GSM系统所使用的交换方式是不同的,CDPD系统使用的分组交换,这种交换方式与电路交换相比具有效率高、成本低、稳定性高等优点,这就使得蜂窝数字分组数据系统更适于应用在智能化交通系统的建设工程中。CDPD系统在智能化交通系统中可以进行突发性短信以及中低速信息数据的传输工作,这主要是因为CDPD系统的信道宽度较小,这就导致降低了高速信息数据的传输效率。另外CDPD系统可以与互联网进行实时的连接,从而为服务中心提供车辆实时监测、路况信息、紧急事故、天气状况等数据信息的传输任务。蜂窝数字分组数据系统在近年来的智能化交通系统的建设工作中扮演着重要的角色,CDPD系统的应用在一定程度上推进了智能化交通系统建设的进步,为改善我国的道路交通问题做出了贡献。
3.3 第三代移动通信系统
第三代移动通信系统简称IMT-2000,它是全球移动通信系统的一个技术进步。第三代移动通信系统可以提供全球的宽带覆盖以及相关的多媒体服务。IMT-2000 的信号覆盖率变得更加广阔,同时服务业务与其他通信系统相比更加的多样化和人性化。第三代移动通信系统延续了GSM系统的多种优良的性能,并且运用了更加先进的技术弥补了前两代通信系统的不足。智能化交通系统对无线通信系统性能要求较高,而第三代移动通信系统的出现几乎满足了ITS系统建立的所有信息传输要求。第三代移动通信系统不仅仅可以提供语音业务,同时还可以提供数据传输的业务,而且传送数据的传输率可以进行比较灵活的变化。从上述可以明显地看出第三代移动通信技术是GSM系统和CDPD系统的一个综合,它包含了两者的优点,因此第三代移动通信系统更加适用于IST系统的建设工程中。另外,第三代移动通信系统还可以提供实时视频传输的业务,这将大大提高交通事故处理的速度,同时也改善了我国的道路交通现状。
4 结束语
综上所述,无线通信技术的应用将会大大的推动我国智能化交通系统的建立进程,同时对改善我国的道路交通现状具有重大的意义,因此科学合理的选择无线通信技术成为了关键。不同的无线通信技术在智能化交通系统的建设工作中具有不同的优势,相关的工作人员应当进行详细地分析和讨论研究,以保证智能化交通系统建设工作的顺利进行,从技术上改善我国的道路交通拥挤的现状,为我国的智能化交通系统的建设做出贡献。
参考文献
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1 智能交通系统的发展现状
智能交通系统又称ITS, 交通系统包含道路车辆运营、服务控制等领域, 我们在这些领域中将综合运用计算机技术、数据通信通信技术、传感器等技术, 从而使车辆、道路管理人员和使用者之间的紧密联系在一起, 建立起一种更加高效、准确的运输系统。
智能交通系统最先起源于美国, 自1994年起全世界通称为ITS。20世纪80年代起, 中国开始从治理城市交通秩序入手, 运用高科技手段来发展交通运输。之后, 一些高校和研究机构开始进行城市交通诱导系统的研究和尝试, 开始了解国际上的智能运输系统发展状况, 交通部也将智能运输系统的研究纳入了公路、水运科技发展“九五”计划和2010发展纲要。在“十二五”期间, 高速铁路安全运行、移动通信理论以及运行环境感知与综合检测也被国家自然科学基金委员会列为信息科学部的重点研究项目。ITS将会成为中国高新技术产业的巨大市场之一, 建设ITS对于中国实现高新技术的产业化, 促进经济实现快速发展具有重要意义。
2 无线通信技术
无线通信技术是近些年来发展最快和应用最广泛的一种通信技术, 利用这种技术可以将移动中的车辆与指挥调度控制中心紧密地连接在一起, 保证相互不间断地信息联络。无线通信技术涵盖很多方面, 如:蓝牙、Zig Bee、蜂窝移动通信等无线通信技术。这些技术相互结合渐渐应用于智能交通系统领域, 这些技术的融合可以实现交通管理中对紧急事件的处理和紧急车辆的管理, 对于出行车辆可以提供道路导航服务, 对于运营管理中心的车辆可以进行有效监控、合理调度。本文主要介绍了Zig Bee技术、蜂窝移动通讯技术, 并简要分析了它们在ITS中的应用领域以求跟大家共同探讨。
3 Zig Bee技术
Zig Bee是一种双向无线通信技术, 特具有近距离、低功耗、低成本、低复杂度、低速率的特点, 它主要用于距离较短、功耗较低并且传输速率低的各种电子设备之间进行数据传输, 此外也可以用作间歇性数据、周期性数据和低反应时间数据传输的应用。
近年来, Zig Bee技术被广泛应用于工业控制、家庭网络、汽车自动化、消费电子、医用设备控制等多个领域。在智能交通领域, Zig Bee技术主要是传递信息的通用传感器。特别是在公共交通领域, Zig Bee技术与移动通信技术相结合, 可以更好的进行公交车的运行位置检测和车辆调度。
利用Zig Bee技术的特点, 结合数字移动通信技术, 建立无线网络, 将采集到的信息发送给监测平台, 从而解决公交车到站、离站的时间监测和自动报站问题。具体实施方案是, 首先在各个站台安装“站台监控器”, 然后在公交车内安装具有Zig Bee功能的“无线识别器”。站台监控器里必须包含具有Zig Bee功能的网络协调器和GSM/GPRS模块。一方面, 该模块可以接收车内无线识别器发来的信号, 通过检测该车的唯一“标识号”, 识别到来的车辆, 并将该车的到达时间、车牌号等信息通过GSM/GPRS传送到控制中心;另一方面, 向公交车发送站台标识号, 公交车可以根据收到的标识号进行自动报站。之后, 站台监控器应该不断的检测该车发送的信号的强度, 如果信号强度小于某一临界值时, 即可认定该车已驶离此站, 并向监控中心发出相关信息。这样, 监控中心就能准确掌握每一辆公交车的运行情况。
4 GPRS移动通信技术
移动通信技术是目前无线通信技术中更新速度最快的技术之一, 目前国内应用比较广泛的移动通信系统是GSM, GSM虽然可以满足ITS对语音通信的需求, 但是在数据通信方面GSM则表现得比较弱, 无法满足需求。GPRS、CDMA、LTE等技术近年来发展迅速, 渐渐取代了GSM, 成为逐渐发展成熟的新的移动通信技术。下面主要介绍一下GPRS在智能交通系统中的应用研究。
通用分组无线业务简称为GPRS, 它打破了GSM只能提供电路交换的工作方式, 只需增加相应的功能实体, 对已有的基站进行部分改造即可, 这种改造的投入成本不高, 但得到的用户数据速率却相当可观, 其传输速率最高可达9.6kb/s。在智能交通系统中除了需要传输交通流量状态信息外, 还需要传输数据量较大的报文或图片, 利用GPRS业务, 可以采用端对端、组播或广播等多种传输方式。进行信息传递。从调度中心发出的交通信息可以通过组播或广播方式传输给行驶中的车辆, 以便提供路径导航信息, 由于这类信息在一分钟内需要重复多次播放, 因此驾驶员偶尔收不到也不会引起很大的问题。但是, 信息从车辆驾驶员传递给调度中心就要采用单播方式, 它为调度中心提供正在行驶中的车辆信息, 所以每次播放的内容都非常重要, 不能丢失, 但由于它的传输速率很低, 不会造成网络堵塞。
由此可见, GPRS提供的数据业务有了很大的改进, 不仅增加了业务种类, 而且连网快、功能强、降低了成本。此外, 它还具有连接计算机的标准接口, 可以根据不同国家和地区的频率资源分配来定制使用频率。由于无线终端的体积很小, 可以与手提计算机相连, 提高了使用上的灵活性, 扩大了市场份额, 降低了成本。
5 结语
本文介绍了智能交通系统中无线通信技术的应用情况, 通过对上述无线通信技术的分析可以发现, 无线通信技术对于ITS的实现至关重要, 并随着通信技术的发展, 它在ITS中的作用与地位也将日益提高。
参考文献
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