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原文传递基于ZigBee的高速公路限速系统研究

论文题名：	基于ZigBee的高速公路限速系统研究
关键词：	高速公路;限速行驶;ZigBee技术;嵌入式系统;程序设计
摘要：	在道路交通事故成因中，超速行驶一直占有较高的比重。为此，国内外交通法规均对高速公路上的车辆行驶速度有一定限制，也通常会在高速公路沿线设置相应的限速标识来提醒驾驶员注意行车速度。而实际上车辆在道路上行驶状态是错综复杂的，多是偶发性事故，单靠驾驶人的主观意志往往难以控制，而因为环境污染造成的雾霾等不良天气也使得高速公路的事故频发。雾霾天气常常表征为道路能见度低，在我国雾霾天气日益严重的情况下，往往采取临时限速管制的方法来防止交通事故的发生，但随着物联网等智能化技术的广泛应用，将物联网ZigBee技术和智能交通相结合，利用物联网ZigBee技术和嵌入式技术来解决不良天气环境下的高速公路限速行驶问题，对于减少超速事故保障车辆行驶安全有着重要意义。　　本文旨在研究一种在不良天气环境下能够实时监测高速公路周围天气环境，并能够根据相应的限速信号主动控制车速的高速公路限速系统。通过该系统，相关工作人员能够实时的掌握高速公路周边的天气环境同时结合相应的天气预报，对驶入高速路段的车辆进行限速控制，高速公路限速系统可有效降低因为超速驾驶而引起的交通安全事故，保障了高速公路行车的安全性。除此之外，文章研究分析了现有的定位算法，在此基础上提出了一种改进的加权质心定位算法。本文的主要工作总结如下：　　（1）利用物联网 ZigBee技术组建无线传感网络。选取功能灵活多变的MASH(网状)结构网络，整个网路通过协调器设备选择信道并完成ZigBee无线网络的建立，接着在路由节点、终端节点加入后形成完整的无线传感网络，终端节点利用相应的传感器采集环境信息获取公路沿线的环境数据，并通过路由节点的转发将信息集中汇集在网络的中心协调器上，协调器通过与PC机的串口通信完成在上位机监测界面上实时显示相关环境信息。　　（2）设计高速公路限速系统。文章将物联网 ZigBee技术、嵌入式技术、传感器技术等结合起来，以TI公司的CC2431芯片为ZigBee网络的核心，对高速公路限速系统进行了设计研究，系统采用无线传感网络对高速公路周围的温度、湿度及可吸入颗粒物浓度等环境参数进行实时检测，并采用无线组网技术和嵌入式技术对车速进行主动控制，实现了高速公路的限速要求。系统利用C语言对无线网络中的终端节点、路由节点、协调器等进行软件编程，达到了预期效果。并采用VB语言对PC机的显示界面进行开发设计，管理者可以直观、方便的观测到相应路段的天气状况。　　（3）利用ZigBee芯片CC2431的无线定位功能，分析和研究了现有的定位算法，并针对现有RSSI定位算法的不足，通过采取实时测量环境因子修正 RSSI数值，并提出一种改进的基于距离差值的加权质心算法，通过Matlab软件进行定位实验仿真，实验结果表明，改进的基于距离差值的加权质心定位算法可有效的提高定位的准确性。　　经过系统模拟运行，基于ZigBee技术的高速公路限速系统实现了无线网络的双向传输，一方面环境数据信息可顺利通过无线网络传递到监测平台；另一方面限速信号可通过无线网络传输最终到达车载限速器上。系统较好地保障了雾霾等不良天气环境下车辆的行车安全。同时文章在传统定位算法基础上提出了基于距离差值的改进的加权质心算法，通过Matlab模拟定位表明该算法有效的提高了定位的准确性。
作者：	王宁
专业：	控制科学与工程
导师：	郭国法
授予学位：	硕士
授予学位单位：	陕西科技大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文