【文章內(nèi)容簡介】 TS 作為跨世紀的經(jīng)濟增長點和交通系統(tǒng)建設必然選擇的重要性已得到國家相關部門的高度重視， “十二五 ”規(guī)劃更是突出了物聯(lián) 網(wǎng)智能交通的地位。目前在城市智能交通領域，北京、廣州走在我國前列。北京市智能交通系統(tǒng)建設已取得初步成果 。 咸陽師范學院 2020 屆畢業(yè)論文 (設計 ) 3 論文研究內(nèi)容 本次研究主要是以公交系統(tǒng)和道路情況為例，采用 Java 語言與 Eclipse 作為開發(fā)仿真算法的平臺，采用智能交通實現(xiàn)城市交通熱區(qū)的發(fā)現(xiàn)和管理。 論文結(jié)構(gòu) 論文共分五章，按以下方式組織： 第一章 緒論，首先介紹了論文研究的背景以及國內(nèi)外無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)研究的現(xiàn)狀，其次介紹論文研究的意義及論文的總體框架。 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡及其應用，主要是介紹無線傳感器網(wǎng)絡 和其 應用， 以及 無線傳感器定位技術(shù) 。 第三章 線路追蹤與交通熱區(qū)相關算法設計，主要針對咸陽市的交通地圖，介紹了城市交通模擬平臺的搭建，公交路線存儲以及相關算法的設計。 第四章 仿真實驗，主要通過咸陽的公交體系，結(jié)合電子地圖 ，采用 Java 語言與Eclipse 作為開發(fā)仿真的平臺，實現(xiàn) 城市交通模擬 仿真 。 第五章 結(jié)束語。 基于移動傳感網(wǎng)的城市交通熱區(qū)分析 4 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡及其應用 無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)簡介 無線傳感器網(wǎng)絡（ WSN）就是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種網(wǎng)絡，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受 到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。由部署在觀測環(huán)境附近的大量的微型廉價低功耗的傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成一個多跳的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者。包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。大量傳感器節(jié)點隨機部署在檢測區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡。傳感器節(jié)點監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理，經(jīng)過多跳后路由匯聚節(jié)點，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達管理節(jié)點。用戶通過 管理節(jié)點對傳感器網(wǎng)絡進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務以及手機監(jiān)測數(shù)據(jù)。 無線傳感器網(wǎng)絡所具有的眾多類型的傳感器 [3]，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象。基于 MEMS 的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡賦予了廣闊的應用前景。 無線傳感器網(wǎng)絡 (WSN)由大量微型的傳感器節(jié)點組成，這些節(jié)點被部署在監(jiān)測環(huán)境中，形成一個自組織的無線通信網(wǎng)絡。 WSN 感知、采集和處理整個網(wǎng)絡中感知對象的數(shù)據(jù)信息，并將這些信息發(fā)送給觀測者。 WSN 的缺陷是 它僅能獲取感知對象的標量信息，由此，無線多媒體傳感器網(wǎng)絡應運而生，它在 WSN 的基礎上增加了獲取圖像、聲音和視頻等數(shù)據(jù)信息的功能。 WSN 體系結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 咸陽師范學院 2020 屆畢業(yè)論文 (設計 ) 5 WSN 采用 Adhoc（多跳移動無線網(wǎng)絡）方式進行自動組網(wǎng)，一個典型的 WSN 包括大量的傳感節(jié)點和一個或若干個數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點，因此能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍，低成本，靈活鋪設的實時數(shù)據(jù)采集，從而進行更準確的分析和處理。 無線傳感器定位技術(shù) 目前比較成熟并得到應用大范圍推廣的無線定位技術(shù)是 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)。對于 WSN,其傳感器分布比較集中 ,網(wǎng)絡結(jié)點較多 [4],人工部署和所有網(wǎng)絡節(jié)點安裝 GPS接收器都會受到成本、功耗、擴展性等問題的限制 ,甚至在某些場合可能無法實現(xiàn) ,因此必須利用無線通信機制與定位求解算法實現(xiàn) WSN 的自身定位。無線傳感器定位技術(shù)可以分為基于測距技術(shù)的定位和無需測距技術(shù)的定位 [5]?；跍y距技術(shù)的定位通過測量節(jié)點間點到點的距離或角度信息 ,使用三邊測量 (trilateration)、三角測量 (triangulation)或最大似然估計(multilateration)定位法計 算節(jié)點位置 [6]。無需測距技術(shù)的定位則無需距離和角度信息 ,僅根據(jù)網(wǎng)絡連通性等信息即可實現(xiàn)。 基于測距技術(shù)的定位常用的測距技術(shù)有 RSSI、 TOA、TDOA 和 AOA[7]?；跍y距技術(shù)的定位機制在定位精度上相對較高 ,但技術(shù)復雜 ,受到功耗與成本的限制。 由于無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位算法的研究已經(jīng)歷時七八年了，所以關于節(jié)點定位的方法比較多。在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，根據(jù)采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的基準來經(jīng)行分類。首先 在 基于 數(shù)據(jù)采集方式上，不同的 定位 算法需要采集的信息 各有不同的目標或者是采集的信息應用不同， 如 節(jié)點之間 距離、 相對于基準的 角度、 傳輸?shù)?時間或 者是鄰居 節(jié)點的信息，其 最終 都是 希望 采集 到和節(jié)點 定位相關的數(shù)據(jù)， 并 能夠計算出節(jié)點的估計位置， 使其成為定位 的基礎。 其次基于 信息處理方式上，無論是 自己處理信息還是提交給其它有處理能力的處理器 處理，其 最終結(jié)果 都是 希望 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 節(jié)點的位置信息 ，完成定位 的估計 。 就目前領域內(nèi)普遍的 分類方法有 三 種： 1． 根 據(jù)距離測量與否可分為：測距算法和非測距算法。 測距算法 是 針對節(jié)點之間的相對 距離進行直接測量，非測距 算法僅僅 依靠 的是無線傳感器 網(wǎng)絡連通 性來估計節(jié)點的位置 ； 2． 根據(jù)網(wǎng)絡 節(jié)點 [11]連通度和拓撲分類可分為：單 級 跳 變 算法和多 級 跳 變 算法。單 級跳 變 算法 比較簡單， 但是存在著 一 些不可測量的死角 問題，多 級 跳 變 算法 相對與單極跳變算法 應用 比較麻煩 ，當 測試 范圍較廣導致兩個節(jié)點 之間不能進行傳輸通信的情況較多時，一般情況下就采用它 來解決； 基于移動傳感網(wǎng)的城市交通熱區(qū)分析 6 3． 根 據(jù)信息處理的實現(xiàn)方式可劃分為： 分布式算法和集中式算法。 根據(jù)應用目的不同，一般需要把 監(jiān)測 節(jié)點位置 和控制 節(jié)點信息定 為算法 的目的， 因為 這些 數(shù)據(jù)要 需要在 數(shù)據(jù)中心 一起處理 ， 那么就對 大多 數(shù)使用 集中式 定位 算法， 相對的 精度較高 ， 但 是因為需要集中處理 通信量 ，那么就相對應的節(jié)點之間的通信較慢 。 無線傳感器網(wǎng)絡的應用 無線傳感器 網(wǎng)絡的應用前景非常廣闊，能夠廣泛應用于軍事、環(huán)境監(jiān)測和預報、健康護理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理，以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等領域。隨著無線傳感器網(wǎng)絡的深人研究和廣泛應用，無線傳感器網(wǎng)絡將逐漸深入到人類生活的各個領域。 1. 軍事應用 在軍事領域，傳感器網(wǎng)絡將會成為 C4ISRT（ mand， control， munication，putlng， intelligence， surveillance， reconnaissance and targetmg）系統(tǒng)不可或缺的一部分。 C4ISRT 系統(tǒng)定位于未來戰(zhàn)爭，其目標是利用高科技技術(shù)，設計一個集命令、控制、通信、計算、智能、監(jiān)視、偵察和定位于一體的戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)，受到各國國防部門的普遍重視。由于戰(zhàn)爭的傷亡性，傳感器設各將取代人去執(zhí)行一些危險任務，如監(jiān)控我軍兵力、裝各和物資，監(jiān)視沖突區(qū)，偵察敵方地形和布防，定位攻擊目標，評估 損失，偵察和探測核、生物和化學攻擊。 2. 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測 隨著人們對環(huán)境的日益關注，環(huán)境科學所涉及的范圍越來越廣泛。通過傳統(tǒng)方式采集原始數(shù)據(jù)是一件困難的工作。無線傳感器網(wǎng)絡為野外隨機性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了方便。 3. 交通管理 1995 年，美國交通部提出了“國家智能交通系統(tǒng)項目規(guī)劃”，預計到 2025 年全面投人使用。這種新型系統(tǒng)將有效地使用傳感器網(wǎng)絡進行交通管理，不僅可以使汽車按照一定的速度行駛、前后車距自動地保持一定的距離，而且還可以提供有關道路堵塞的最新消息，推薦最佳行車路線以及提醒駕駛員 避免交通事故等。 4. 醫(yī)療健康應用 通過在鞋、家具和家用電器等設各中嵌人網(wǎng)絡傳感器?？梢詭椭夏耆恕⒅夭』颊咭约皻埣踩说募彝ド?。利用傳感器網(wǎng)絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理，而且可以減輕護理人員的負擔，提高護理質(zhì)量。利用傳感器網(wǎng)絡長時間的收集人的生理數(shù)據(jù)?？上剃枎煼秾W院 2020 屆畢業(yè)論文 (設計 ) 7 以加快研制新藥品的過程，而安裝在被監(jiān)測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。 5. 空間探測應用 通過向人類現(xiàn)在還無法到達或無法長期工作的太空外的其他天體上設置傳感器網(wǎng)絡接點的方法，可以實現(xiàn)對其長時間的監(jiān)測。通過這些傳感器網(wǎng)發(fā) 回的信息進行分析，可以知道這些天體的具體情況，為了更好的了解、利用它們提供一個有效的手段。 6. 農(nóng)業(yè)應用 農(nóng)業(yè)是無線傳感器網(wǎng)路使用的另一個重要領域。不久以后，研究人員將實施一種系統(tǒng)，用于監(jiān)視每一傳感器區(qū)域的溫度，或該地區(qū)有害物的數(shù)量。他們甚至計劃在家畜（如狗）上使用傳感器，以便可以在巡邏時搜集必要信息。這些信息將有助于開展有效的灌溉和噴灑農(nóng)藥，進而降低成本和確保農(nóng)場獲得高效益。 基于移動傳感網(wǎng)的城市交通熱區(qū)分析 8 第三章 線路追蹤與交通熱區(qū)的相關算法設計 城市交通模擬平臺 隨著社會的不斷發(fā)展，人們的便需要一種方便、快捷、及時 的客運方式來適應快節(jié)奏的現(xiàn)代化生活需求。于是智能公交系統(tǒng)，便隨著被提出，逐漸在廣大城市的不同層次得到應用。為了開展有關智能交通管理、路線追蹤、熱區(qū)發(fā)現(xiàn)等方面的實驗，就必須要有一個公共的城市交通的模擬平臺，本文以咸陽市公交系統(tǒng)為例設計了一個簡單的城市交通的模擬平臺 [89]。 城市交通模擬平臺的建設條件 隨著當今科技，人文生活的不斷提高，物質(zhì)生物的不斷進步，所以在現(xiàn)社會出行也成了困擾人們的一個重大問題。城市規(guī)模越來越大