CN102426788A - 基于ZigBee技术的高速公路无线测速系统 - Google Patents

基于ZigBee技术的高速公路无线测速系统 Download PDF

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马庆钟
何浩
张朝路
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Abstract

本发明涉及一种无线测速系统，尤其是基于基于ZigBee技术的高速公路无线测速系统。目的是提供一种可有效控制高速公路车速、成本低且便于维护的高速公路测速系统。该系统包括车载器、数传器及信息管理中心三部分，其特征在于，车载器、数传器及信息管理中心三者无线连接，应用ZigBee技术构成无线自组织通信网络，采用树簇型拓扑结构，工作于ISM频段，系统可对高速公路上行驶的车辆进行定位与测速，并判断其是否有违章行为，系统自动打印处理凭条。该系统组网简单，通信稳定、可靠，具有灵敏度高、抗干扰性能强、成本低以及维护方便的特点。本系统可应用于高速管理管理系统中，可有效的控制车速，降低高速公路事故发生率。

Description

基于ZigBee技术的高速公路无线测速系统
技术领域
本发明涉及一种无线测速系统，尤其是基于ZigBee技术的高速公路无线测速系统。 
背景技术
随着高速公路的不断发展，它在社会经济的发展中的重要性日益增大。与此同时高速公路上发生的交通事故的数量也随之增加，其中车辆追尾事故数量居首。造成追尾事故最主要原因是车辆的高速行驶。由于车辆行驶速度与人的反应速度成反比、与制动距离成正比的关系，使超速行驶成为追尾事故的首要原因。 
公开号为101593413A的名为“高速公路车辆超速的全面监控系统”的发明专利，该系统工作方式为当车辆经过高速公路入口与出口时，由入口与出口处摄像机自动拍摄车辆前视照片并打上时间标记，车辆出高速公路时由系统自动计算车辆的平均速度并与所限速度进行比较，并结合沿高速公路设置的现场监控用测速仪和摄相机监控车辆的瞬时速度并将超速车辆的车牌发送到信息监控中心，车辆经过出站口时系统自动查询其有无超速信息记录，对有超速记录的车辆依据记录自动生成和打印车辆交通违法通知单。该发明专利比较有效的实现了控制车辆速度，方便了高速公路超速违章的判定与处罚，不足之处在于仅在出入口采用视频处理技术获取必要信息，不能提供全程的车速监控信息，不能避免驾驶员抱有投机心理某段高速行驶某段停车休息一类的行为。 
授权公告号为CN201820353U的名为“基于RFID的高速公路车辆监控系统”的实用新型，公开了一种基于RFID的高速公路车辆监控系统，其特征在于，在高速公路上通行的被监控车辆上安装有高速公路入口发放的RFID标签，RFID标签中存有当前被监控车辆的车辆信息；后台服务器、监控计算机和用于读取RFID标签中信息的多个读卡器均通过光纤通信网络连接；多个读卡器沿高速公路设置在不同位置，(读卡器将车辆信息以报文形式通过光纤网发送到后台服务器和监控计算机，并在报文尾增加读卡器的位置和当前时间。后台服务器接收报文，形成车辆通行记录供政府部门调用；监控计算机接收报文，显示报文给监控人员。监控人员拨打执勤电话发出电话调度指令，可及时识别特定车辆、追踪特定车辆、限制特定车辆通行、优先放行特定车辆等)。该基于RFID的高速公路车辆监控系统自动化程度比较高，但光通信网络铺设成本较高、维护不便，难以满足我国现代化交通的快速发展趋势的迫切要求。 
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种可避免驾驶员投机心理、成本低 且便于维护的高速公路测速系统。 
本发明提供以下技术方案： 
一种基于ZigBee技术的的高速公路无线测速系统，包括车载器、数传器及信息管理中心三部分，其特征在于：车载器、数传器及信息管理中心三者无线连接，应用ZigBee技术构成无线自组织通信网络，采用树簇拓扑结构，工作于ISM频段，系统可对高速公路上行驶的车辆进行定位与测速，并判断其是否有违章行为。 
所述车载器内嵌ZigBee芯片，为该ZigBee自组织网络的终端节点，每个车载器具有唯一的识别代码，为一精简功能设备，可与数传器进行通信，接收当前的位置信息，计算本次通信与上次通信之间时间段内的速度信息，与最高时速进行比较，在驾驶员接近最高时速和超速时进行语音提示，将处理所得信息反馈给数传器，该车载器在高速公路两端口处发放给入高速公路车辆驾驶员，驾驶员从一端到达另一端离开高速公路时进行验证并被回收，系统通过该车载器识别该车在高速公路途中有无超速记录。 
所述数传器沿途设置，可置于路灯杆上，由路灯供电系统供电，内嵌有ZigBee芯片，为该ZigBee自组织网络的路由节点，每个数传器具有唯一的识别代码，为一全功能设备，可与其它数传器通信，可与车载器通信，可根据RSSI接收通信信号强度，对车载器进行定位，并将车载器的位置信息与对应的时间信息以及车载器处理所得信息反馈给数传器转发传输至信息管理中心。 
所述信息管理中心位于高速公路出入口处，由ZigBee全功能设备及计算机组成，接收数传器传来的公路上行驶的各车辆的位置信息及对应时刻，并进行记录，在车辆驶出高速公路出口进行验证时，信息管理中心根据车载器的识别码调出相应的途中测得的位置信息与相应时刻信息，据此判断该车是否违章，并自动打印相应处理结果。。 
本发明特点在于：所提供的基于ZigBee技术的的高速公路无线测速系统可实现监测高速公路上车辆速度，并可以将这些信息无线传输至信息管理中心，避免了驾驶员投机心理，同时减少系统工作量。该系统组网简单，系统各组成部分之间通信稳定、可靠，所采用工作流程简单。ZigBee数据传输的单跳距离可自行设定，当设定值为100米以内时，系统辐射对人体无影响。该系统同时具有灵敏度高、抗干扰性能强、成本低以及维护方便的特点。本发明实现了对高速公路上行驶车辆的速度控制的目的。 
附图说明
图1是本发明的系统示意图。 
图2是本发明中的车载器的原理框图。 
图3是本发明中的数传器的原理框图。 
具体实施方式
本发明中车载器内嵌ZigBee芯片，做为ZigBee网络终端节点，为一精简功能设备，具有简单的数据传输功能，在驾驶员接近最高时速和超速时进行语音提示，每张车载器具有唯一的识别代码，可与数传器进行通信，接收当前的位置信息，计算本次通信与上次通信之间时间段内的速度信息，与最高时速进行比较，在驾驶员接近最高时速和超速时进行语音提示，将处理所得信息反馈给数传器。该车载器在高速公路两端口处发放给入高速公路车辆驾驶员，驾驶员从一端到达另一端离开高速公路时进行验证并被回收，系统通过该车载器唯一的识别代码调出其对应的信息记录，判断该车在高速公路途中有无超速记录。所述的车载器包括控制模块、电源模块、ZigBee模块、天线模块和语音提示模块，各模块之间电连接，连接方式如图2所示。其中各模块实现方法如下：ZigBee模块可采用CC2430芯片，用于组建ZigBee无线通信网络，与沿途数传器通信，芯片内部集成了51内核、RF收发器、闪存和SRAM，尺寸仅为7*7mm，可满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用，灵敏度-92dBm。控制模块直接采用CC2430芯片内部集成的51内核即可满足车载器的功能需求。电源可采用圆柱上表面面直径11.8mm、高10.8mm的CR11108型号电池，天线采用PCB天线。语音提示模块采用ISD1210，用于提示司机当前速度已接近最高时速或已超速信息。车载器收发数据过程电流30mA，发射功率可以通过设定CC2430的内部寄存器使输出功率为-12dBm。一节电池可供呼叫器收发信息86.4万次。这种设计满足系统功能需求的前提，低成本、低功耗并且体积小巧。 
所述数传器沿途设置，间隔100米，可置于路灯杆上，由路灯供电系统供电，内部含有ZigBee芯片，做为该ZigBee自组织网络的路由节点，为一全功能设备，每个数传器具有唯一的识别代码，可与其它数传器通信，可与车载器通信，可根据RSSI接收通信信号强度，对车载器进行定位，为车载器传达当前位置信息。并将车载器的位置信息与对应的时间信息以及车载器处理所得信息反馈给数传器转发传输至信息管理中心。所述的数传器包括控制模块、电源模块、ZigBee模块，数据处理模块和天线模块，各模块之间电连接，连接方式如图3所示。其中各模块实现方法如下：控制模块采用MSP430，用于控制数传器中其他模块的工作；电源模块采用电压转换器由路灯系统提供电能，用于为数传器中各模块提供能量；ZigBee模块采用CC2430芯片，用于组建ZigBee无线通信网络，与途中车载器通信。 
所述信息管理中心位于高速公路出入口处，由ZigBee全功能设备及计算机及打印设备组成，接收数传器传来的公路上行驶的各车辆的位置信息、对应时刻以及是否超速等信息， 并进行记录。在车辆驶出高速公路出口进行验证时，信息管理中心调出该车载器所对应的信息，据此判断该车是否违章，并自动打印相应处理结果。信息管理中心可采用大容量存储介质(如5TB移动硬盘)存储本段高速公路行车信息，以便有关部门进行相关调查取证。 

Claims (4)

1.一种基于ZigBee技术的的高速公路无线测速系统，包括车载器、数传器及信息管理中心三部分，其特征在于：车载器、数传器及信息管理中心三者无线连接，应用ZigBee技术构成无线自组织通信网络，采用树簇拓扑结构，工作于ISM频段，系统可对高速公路上行驶的车辆进行定位与测速，并判断其是否有违章行为。
2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的的高速公路无线测速系统，其特征在于：所述车载器内嵌ZigBee芯片，为该ZigBee自组织网络的终端节点，每个车载器具有唯一的识别代码，为一精简功能设备，可与数传器进行通信，接收当前的位置信息，计算本次通信与上次通信之间时间段内的速度信息，与最高时速进行比较，在驾驶员接近最高时速和超速时进行语音提示，将处理所得信息反馈给数传器，该车载器在高速公路两端口处发放给入高速公路车辆驾驶员，驾驶员从一端到达另一端离开高速公路时进行验证并被回收，系统通过该车载器识别该车在高速公路途中有无超速记录。
3.如权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的的高速公路无线测速系统，其特征在于：所述数传器沿途设置，可置于路灯杆上，由路灯供电系统供电，内嵌有ZigBee芯片，为该ZigBee自组织网络的路由节点，每个数传器具有唯一的识别代码，为一全功能设备，可与其它数传器通信，可与车载器通信，可根据RSSI接收通信信号强度，对车载器进行定位，并将车载器的位置信息与对应的时间信息以及车载器处理所得信息反馈给数传器转发传输至信息管理中心。
4.如权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的的高速公路无线测速系统，其特征在于：所述信息管理中心位于高速公路出入口处，由ZigBee全功能设备及计算机及打印设备组成，接收数传器传来的公路上行驶的各车辆的位置信息、对应时刻以及是否超速等信息，并进行记录。在车辆驶出高速公路出口进行验证时，信息管理中心调出该车载器所对应的信息，据此判断该车是否违章，并自动打印相应处理结果。 
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