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基于无线传感器网络的车辆检测算法的研究与应用
| 论文题名： | 基于无线传感器网络的车辆检测算法的研究与应用 |
| 关键词： | 智能交通;无线传感器网络;车辆检测算法;磁阻传感器 |
| 摘要： | 随着中国经济的快速发展和城市化的加快，大量车辆在城市的快速增长，导致交通基础设施不足的矛盾日益严重。在众多问题中，城市中心区交通拥堵及路边停车问题尤为突出。无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)具有低成本、低功耗、微型化等特点，逐渐被用于智能交通信息采集领域。无线传感器网络集成磁传感器，利用地磁扰动检测原理实现车辆检测。在路段进出口及路边停车位上部署传感器节点，实时检测信息通过无线自组织网络在基站节点汇聚和融合，可实现交通信息采集。 目前基于无线传感器网络的交通检测技术并不成熟，通过调研国内外现有的科研成果，该技术面临的关键问题是车辆检测误判率高，检测算法实用性差。本文在深入讨论现有技术的基础上，设计了一套包含停车位、车流量及车速检测的交通信息采集系统。该检测系统可实时为用户传输城市各检测道路的车流量、停车位的状态信息，为用户的出行提供方便。本文的研究成果有助于改善交通拥堵，规范停车管理问题，具有重要的社会意义和广阔的应用前景。 本文的主要工作如下: 一、提出了停车位车辆检测算法。利用采集的大量实验数据，对车辆停泊及干扰磁场信号的特征进行深入分析:首先分别针对车辆驶入、停泊、及驶离不同阶段的信号特征及其关联特性进行分析;其次对相邻停车位车辆停泊、道路动态车辆的通过等干扰因素的磁信号特征进行分析。利用阈值及自动状态机等机制设计一种实时的停车检测算法。 二、提出了道路动态车辆检测算法。对动态车辆磁信号进行滤波处理，根据差分方法得到道路车辆的检测方法。在车辆检测基础上，利用多个传感器节点阵列实现了一种车辆速度检测算法。时间同步是影响车速计算精度的关键因素，本章提出了一种低开销、高精度的时间同步机制。将一跳通信范围内的路由节点和多个传感器节点看成是一个子网，路由节点负责其子网内的时间同步功能及车辆速度估计。通过实验验证了该车速检测算法的精度。 三、设计、实现了车辆检测原型系统，包括终端、路由、基站节点的硬件、软件，以及上位机的整套管理软件。该系统硬件部分利用磁阻传感器(AMR)实现车辆磁信号检测，软件部分主要实现自组织网络协议及上位机管理系统。 四、基于所研发的原型系统，对本文所提出的算法进行了验证。通过实验数据得出，停车位车辆检测算法的精度可达到98％以上;道路动态车辆检测算法的车流量检测精度可达到97％以上、车速检测精度可达到90％以上。 |
| 作者： | 肖黎 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 秦拯;于秋芳;马征 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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