基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車輛定位技術(shù)研究(編輯修改稿)
2025-07-20 00:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，當臨近信標節(jié)點獲得自己的時間片后，再向其臨近節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，最后把數(shù)據(jù)傳送到中轉(zhuǎn)節(jié)點，中轉(zhuǎn)節(jié)點獲得數(shù)據(jù)。 為了闡述數(shù)據(jù)的傳輸過程，截取一段目標監(jiān)控區(qū)域，移動節(jié)點A對相鄰的信標節(jié)點在自己的時間片發(fā)出請求信號，請求成功后，將定位信息向鄰近節(jié)B發(fā)送，信標節(jié)點B接收到了數(shù)據(jù)后，首先對數(shù)據(jù)進行校驗，由于B節(jié)點是第一次轉(zhuǎn)發(fā)此數(shù)據(jù)，因此在路由位1中加入自己的節(jié)點編號，數(shù)據(jù)幀如下：0AH00H12H0B00H00H00H00H0H80H這樣就防止同樣的數(shù)據(jù)地在B點重復(fù)傳輸，B點在自己的時間片下向鄰近節(jié)點C轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而C節(jié)點在接收到數(shù)據(jù)以后，把自己的節(jié)點編號加入到路由位2，數(shù)據(jù)幀如下：0AH00H12H0B0CH00H00H00H0H80H然后向鄰近的B，D轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，由于前面路由位1的設(shè)置，使得數(shù)據(jù)不能回傳，同樣數(shù)據(jù)到達D點后由于路由位2的作用也不會回傳，這樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至F，空路由位只剩一個，然后下個節(jié)點接收到數(shù)據(jù)后，把路由位2清空（原來為0CH替換位0FH），添加自己的編號，數(shù)據(jù)幀如下：0AH00H12H0B0FH0DH0EH00H0H80H下個節(jié)點在路由位3添加，添加至第四個路由位，下個節(jié)點再替換第二個路由位，如此反復(fù)循環(huán)，這樣就使數(shù)據(jù)減少重復(fù)傳送，提高傳輸效率，直至到達中轉(zhuǎn)節(jié)點，再由中轉(zhuǎn)節(jié)點傳輸至基站PC。(4)車輛定位中相關(guān)問題的處理公路交通中出現(xiàn)如交通堵塞或交通事故等緊急情況發(fā)生下，需要及時地通知監(jiān)控臺，再由監(jiān)控臺通知相關(guān)部門做好疏散等相關(guān)處理工作，以免事態(tài)擴大，此時就需要信標節(jié)點優(yōu)先處理這樣的報警信息，無需再等待時間片，使報警信息及時到達監(jiān)控臺。由于公交車輛存在上行和下行問題，在數(shù)據(jù)傳輸上必須區(qū)別對待，在傳感信息位中加入一個比特位1表示上行，0表示下行。節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)用此來表示是上行或下行，同時在車站牌的信標節(jié)點安裝顯示屏，在每一路牌下都有按鈕，按下按鈕表示等待該路公交車的乘客請求該路公交車到達時間，同時候車乘客也可以通過車站信標節(jié)點的按鍵向?qū)⒁竭_的公交車輛設(shè)置數(shù)據(jù)幀類型以防止誤車。在公交車輛里的上車門和下車門安裝光敏器件記錄上車和下車的客流量信息，通過車載移動節(jié)點發(fā)送回監(jiān)控臺，監(jiān)控臺通過數(shù)據(jù)分析，來及時對交通進行調(diào)度。如x路公交車（編號為x）以普通5060人的上行公交車為例，在A站臺候車的乘客想知道x路車什么時候到達A站臺，按下x路站牌下按鈕，在此站牌的信標節(jié)點掃描按鍵，產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀如下：0AH01H0612H00H00H00H00H00H0xH01H80H幀頭信息位校驗位數(shù)據(jù)幀類型為1表示非數(shù)據(jù)幀，信息位0xH代表公交標識，01H表示上行，則下行x路車不對此數(shù)據(jù)作出回應(yīng)，上行的x路車移動節(jié)點接受到以后，分析數(shù)據(jù)幀類型和信息位，產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀如下：0xH01H06H00H00H00H00H00H0xH01H時間80H幀頭信息位（其余為0）校驗位上行站點A接收到數(shù)據(jù)分析后，把前方來車的位置顯示在顯示屏上，候車人可根據(jù)時間來決定是否改乘其它路車輛。A 定位系統(tǒng)流程圖x路車到A站后，通過上車們和下車門的設(shè)備統(tǒng)計了上車（15人），下車人數(shù)（10人）后設(shè)置數(shù)據(jù)幀如下：0xH00H06H00H00H00H00H0FH0AH01H00H80H幀頭信息位（其余位為0）校驗位基站接收到類似的數(shù)據(jù)幀（類型為0）后首先對路由位1統(tǒng)計，對于路由位1相同的下車人數(shù)字段進行疊加，當超過某一數(shù)值時對路由位1地址的路段進行交通調(diào)度緩解這一路段的交通壓力。（5）定位過程和網(wǎng)絡(luò)速度移動節(jié)點會定時的向基站發(fā)送信息，使基站能夠?qū)崟r的監(jiān)控到各個移動節(jié)點的位置和傳感信息，移動節(jié)點定位是通過其附近的信標節(jié)點來確定的，移動節(jié)點封裝好數(shù)據(jù)幀向信標節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，信標節(jié)點通過地址匹配和校驗后，向上一級轉(zhuǎn)發(fā)，這樣最終到達基站，因此，對網(wǎng)絡(luò)速度就有一定的要求，否則無法體現(xiàn)定位的實時性，假如，某條道路中有256節(jié)點，通常在井下對于信標節(jié)點密度不需要太大，以56個信標節(jié)點和200個移動節(jié)點。目前，一般的無線收發(fā)模塊的發(fā)送速率為100k~1Mbps，本文數(shù)據(jù)幀為21字節(jié)，時間片的長短要視收發(fā)模塊緩存大小而定，如使用nrf905，可以讓節(jié)點把盡可能多地數(shù)據(jù)在一個時間片內(nèi)把移動節(jié)點的請求都發(fā)送出去，考慮最壞的情況，當全部移動節(jié)點都集中到離中轉(zhuǎn)節(jié)點的最遠的信標節(jié)點進行信息的發(fā)送，那么數(shù)據(jù)每個數(shù)據(jù)將經(jīng)過55個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，即至少要55=。 駕駛員輔助定位技術(shù)讓監(jiān)控中心和站點乘客獲悉公交車輛準確位置是關(guān)鍵問題。把公交車的車載單元與電子報站器等車載設(shè)備結(jié)合起來，在車輛到站時，讓駕駛員操縱車載單元向監(jiān)控中心報告到達的站點。這樣，監(jiān)控中心可以知曉線路上每一輛車的運行情況。通過一定的分析處理后，監(jiān)控中心向每一個站點發(fā)布即將到站的公交車信息。 駕駛員在每到達某一站時按一下按鈕，既向乘客報站，又將該車所在位置信息發(fā)送回了公交公司的控制中心網(wǎng)站。這里車載單元和控制中心之間只能采用無線通信鏈路進行通信，可采用短消息通信方式，短消息里記錄了車輛的身份、所到的站點、并發(fā)布給相關(guān)的所有站點單元。同時還可將該車站以及車輛信息更新在電子地圖網(wǎng)站上，可以隨時供上網(wǎng)的人查詢。站點單元和控制中心之間的通信也是無線和有線兩種方式可選擇。這種定位技術(shù)需要駕駛員的參與，稱為駕駛員輔助定位技術(shù)，其優(yōu)點是該系統(tǒng)雖然半人工化，但是它卻較好地解決了GPS方案中系統(tǒng)龐大、造價過高的問題，而且它不需在站點布設(shè)信標，因此，比站點信標定位技術(shù)的成本還要低。技術(shù)的關(guān)鍵在于車載單元的研制，并可根據(jù)需要做模塊；同時，如果能依靠現(xiàn)有的城市地下光纜進行有線通信，可使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率穩(wěn)定、及時，使該系統(tǒng)具有更高的可靠性。3 高速公路車輛定位技術(shù)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車輛定位系統(tǒng)設(shè)計方案[8]在結(jié)構(gòu)上可分為四大部分: 車載有源RFID 電子標簽、RFID 射頻集信基站、分控中心和高速公路車輛管理中心。系統(tǒng)可通過無線射頻技術(shù)提供其所在車輛的基本信息，包括車主信息、車輛狀態(tài)等。RFID射頻集信基站的功能是接收車載有源RFID 電子標簽發(fā)射的信息。該系統(tǒng)采用有源RFID 技術(shù)實現(xiàn)路邊RFID 射頻集信基站與車載有源RFID 電子標簽間的通信，并對車輛身份進行識別?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的車輛定位系統(tǒng)可用于高速公路的交通和車輛管理。通過在需要管理和監(jiān)控的場合設(shè)立基站，利用基站就可通過無線射頻通信方式與安裝在汽車上的車載有源RFID 電子標簽進行通信，以獲取車輛牌照等信息，并發(fā)布必要的交通信息給車輛駕駛員?；究膳c高速路段的
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