CN105528910A - 一种自组网通信的智慧路贴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自组网通信的智慧路贴，包含地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口、电源模块、无线通信模块和控制模块；地磁传感器用于感应智能道钉所在处的车辆状况，并将其传递给控制模块；交通传感器接口用于和外界交通传感器相连，传递外界交通传感器的感应数据；导航通讯接口用于和外界北斗或GPS模块相连，传递导航信息给控制模块；电源模块用于对道钉充电；无线通信模块用于和外部进行信息交互；控制模块采用Ad-hoc技术，用于接收地磁传感器、交通传感器接口、导航通讯接口传递的信息，并将接收到的信息通过无线通信模块与外部其他智能道钉或上位机进行组网交互。该自组网通信的智能道钉通过实时监测和发布交通信息，为出行做出向导。

Description

一种自组网通信的智慧路贴

技术领域

本发明属于智慧路贴，特别是一种自组网通信的智慧路贴。

背景技术

随着经济的发展，人们的生活水平也越来越高，汽车正逐渐走进寻常百姓家，各个大中小城市的汽车拥有量都成爆发式的增长态势。交通工具方便了人们的生活，但车辆的日益增加，在某种程度上也给生活带来了诸多的不便。道路资源的有限加剧了一些大城市的交通拥堵问题。城市的中心地段的商用建筑和商业中心附近少有的停车场所也远不能满足实际需求。很多受限于行车难问题的城市道路和停车难问题瓶颈的公共场所，都很难在短期内改善目前的状况。因为很多公共场所如医院，学校等都是出于人口和建筑密集区域，很难在原有的建筑设计基础上对停车场进行扩建。而对道路的改造更是需要花费大量的人力物力，并且会对人们的出行造成极大的困扰。如何有效地管理高速公路、城市道路交通系统，缓解交通压力，提高交通整体运行和服务水平，是现代智能交通系统领域面临的一个重要课题。

目前，计算机应用技术不断发展，采用信息技术处理道路行驶车辆信息和停车场车位监控的交通管理系统应运而生。但是现有交通管理系统存在的最大的问题是道路行驶车辆信息和停车场泊位信息无法进行有效的发布，驾驶员无法远距离的得到当前城市交通流信息，驾驶员只有进入道路驾驶时，才能了解当前路段的交通状况。这样就大大的降低了人们的出行效率。如果能有一个信息发布的机制和功能，将高速公路、城市各个路段的车辆行驶信息以及各个停车场的泊位信息发布出来，这样就能方便所有需要出行的人进行交通信息的查询，从而提高人们的出行效率和停车场的泊位使用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自组网通信的智慧路贴，该智慧路贴通过交通传感器（诸如地磁、振动、光感等）对高速公路、城市交通行驶车辆及停车场进出车辆进行智能检测，实时监控道路交通环境，并通过网络发布道路交通信息及停车场的空闲停车位数量和其他相关信息，提高道路通行能力，给人们的生活和工作带来了方便，提高了人们的工作生活效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种自组网通信的智慧路贴，包括自组网功能、太阳能及电池驱动、对交通传感器的内外接口、与汽车及其它移动设备的通讯功能，自组网功能可以实现智慧路贴之间自组网通信；太阳能及电池驱动可以通过表面太阳能板和内置的高容量电池，为智慧路贴供电，还可以根据需要引入无线充电功能，通过电感耦合传送能量，实现无线充电；对交通传感器的内外接口是内置地磁传感器或外设的压力管等交通传感器，可以对探测的交通车辆信息进行无线传输；与汽车及其它移动设备的通讯功能可以通过在智慧路贴安装北斗或GPS模块，基于车联网概念，实现与探测到的汽车及其它移动设备的即时通信，从而实现对车定位。自组网通信的智慧路贴检测车辆的过程：当车辆准备出行或停车时，先通过车联网获得当前某道路交通流状况或某停车场剩余泊车位的信息，若道路交通状况良好或停车场有空位，则前往；当车辆行经某路段或泊车时，智慧路贴通过内置地磁传感器或外设压力管等交通传感器检测到有车经过，立即将此信息通过自组网传送到其他智慧路贴或附近的汽车联网设备上，则其他设备获知当前该路段有车经过或此泊车位已有车的信息。

本发明与现有道路车辆信息和车位监控技术相比，其显著优点：该自组网通信的智慧路贴利用交通传感器检测高速公路、城市交通行驶车辆和停车场的车辆进出，实时监控道路、城市各交通路段及路口交通流信息和城市中心区域主要停车场的车位利用信息，并通过无线自组网进行传递，满足人们实时查询当前道路交通状况，为出行做出行车信息向导，对车辆、行人进行定位；并且无线组网具有功耗低，时延短，组网灵活，可伸缩性强，可靠性高等优势，能够实现信息的即时可靠传递，给人们的生活和工作带来了方便，提高了人们的工作生活效率。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明一种自组网通信的智慧路贴示意图。

图2为本发明一种自组网通信的智慧路贴的接收器模块示意图。

图3为本发明一种自组网通信的智慧路贴地磁传感的磁阻效应原理图。

图4为本发明一种自组网通信的智慧路贴内部结构俯视图。

图5为本发明一种自组网通信的智慧路贴正面结构图。

图6为本发明一种自组网通信的智慧路贴反面结构图。

图7为本发明一种自组网通信的智慧路贴的无线自组网协议栈体系结构图。

图8为本发明一种自组网通信的智慧路贴的通信组网示意图。

具体实施方式

磁阻效应是指当物质外所施加的磁场发生大小或者方向变化时，物质的电阻值也随之发生变化的现象。对于具有较强磁性的金属，比如铁、镍或者其他合金，当外加磁场方向与此类金属磁体内部磁化方向平行时，金属的电阻值几乎不会发生变化；当外加磁场方向与此类金属磁体内部磁化方向有偏离发生时，金属的电阻值将会减小，这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。异性磁阻效应有方向性，具有异向磁阻效应的金属电阻值的大小与偏置电流I和磁场M方向之间的夹角有关：

其中：R1、R2分别为磁场方向与电流方向相互平行和相互垂直时的金属的电阻值；为磁场和电流方向之间的夹角。车辆经过时引起磁场的扰动，根据磁阻效应原理可以很方便的检测到磁场的变化，从而判断有无车辆经过。

结合图1、图2、图3，本发明一种自组网通信的智慧路贴主要分为两大模块：地磁检测器模块和接收器模块。地磁检测器是通过磁阻监测地磁的变化状况，实现车辆有无的判断。将判断结果通过无线射频传输到接收器。数据接收器通过串口与上位机系统实现数据交换。该智慧路贴的主要特点：检测频率高，检测器电池供电，路面不用布线。适用于对交通流量的监控以及抓拍等。

结合图4、图5、图6，地磁检测器是基于地磁传感器的车辆检测技术，具有尺寸小、安装方便、对非铁磁性物体无反应、可靠性高等特点，且实验已证明地磁传感器用于动静态车辆检测、车速车长估计、车型分类等都有很好的效果。当车辆接近磁力检测传感器的检测区域时，检测区域的磁力线受挤压而聚合；当车辆将要通过检测区域时，磁力线沿中心聚合进一步收缩；当车辆正在通过检测区域时，磁力线受到牵拉而沿中心发散，这样，利用地磁传感器捕捉车辆接近、将要通过及正在通过检测区域时的磁力线的变化并处理，可以实现对车辆实时检测。地磁车辆检测方法被认为是磁感应线圈检测器的理想替代技术，它在拥有磁石应线圈式检测器的各种优点的同时，更有自身的特点：尺寸小，功耗低，抗干扰性强，安装、维修方便。

基于智能交通需求，无线自组网协议套件相对于常见的无线通信标准需要简单而紧凑，具体实现的要求不能高。

无线自组网协议栈标准采用的是OSI的分层结构，无线自组网协议栈由高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成，IEEE802.15.4-2003标准定义了物理层和链路层标准，网络层以上的协议由无线自组网联盟制定。应用汇聚层的框架包括了应用支持子层、无线自组网设备对象及有制造商指定的对象，该层把不同的应用映射到无线自组网络上，主要包括多个业务数据流的汇聚、安全属性设置等功能。网络层不仅包含了通用的网络层功能，还同底层的IEEE802.15.4标准一样可以省电，网络层将采用基于Adhoc技术的路由协议来实现网络的自组织和自维护，以最大程度地降低网络的维护成本，并让消费者方便的使用。在协议栈内部还嵌入了一个操作系统,用于对任务进行统一的调度。用户只需要了解了应用层函数并能够进行恰当的调用该层函数,就可以构建出一个性能稳定、功能完善的无线自组网络。

结合图7、图8，自组网功能可以实现智慧路贴之间自组网通信。自组网是一种Ad-hoc网络，Ad-hoc网络中的节点不仅要具备普通移动终端的功能，还要具有报文转发能力，即要具备路由器的功能。Ad-hoc网络能够使各个智慧路贴之间直接通信，智慧路贴再与交换机进行通信，这样可以使部分智慧路贴负责采集数据，部分智慧路贴还可以负责管理其它路贴，不需要把数据全部传送到控制中心服务器处理，降低了数据的传输量，也增强了容错率。

基于无线自组网的地磁检测器模块参数如下：

（1）地磁传感器

（2）Wi-FiDirect通信模块

（3）路贴参数

接收器的串行通讯是简单的、异步的十六进制数据。使用232接口电路。数据的传输和接收使用1位停止位、8位数据位（低位在先）、无奇偶校验位(MSB永远为0)和1位停止位。每一个字节有10位，波特率为9600bps。

无线自组网智慧路贴装置的安装：

（1）该装置会在磁场静止10秒钟后，自动校准磁场，以车道无车计算。当有车离开或者通过时，会输出一组有车信息，并打开硬件端口以触发上位机(需要先设置相应的端口和传感器对应关系)；

（2）使用前地磁检测器要首先在要求的位置安装并固定好；安装位置在所要测量的车道的中间。

（3）接收器按要求接线,串口(DB-9)TX，RX，GND。电源12V，GND。

（4）在两种情况下地磁检测器会自动上传数据；

a.有磁场变化(车辆通过，车辆停在传感器上方，车辆长时间停留后离开)；

b.固定的时间间隔(5分钟)。

Claims (5)

1.一种自组网通信的智慧路贴，其特征在于：

太阳能驱动、可无线充电的新型交通传感器。智慧路贴可以通过其表面的太阳能板和内置的高容量电池，为智慧路贴供电。如有需要，还可以引入无线充电功能，通过电感耦合传送能量，实现无线充电，从而确保智慧路贴全天候、可持续工作；

对交通传感器的内外接口是内置地磁传感器或外设的压力管等交通传感器，可以对探测的交通车辆信息进行无线传输其内外接口使其具有强大的可拓展性，实现与多源交通传感装置的对接与融合。与汽车及其它移动设备的通讯功能，使其具有传统交通检测器所无法实现的、车联网实施中所必不可少的通讯功能；

以自组网功能摆脱传统检测器对基础设施通讯系统的依赖。自组网功能可以实现智慧路贴之间的互联互通，从而在实践中实现灵活布局，并以极低的成本覆盖远郊的交通设施；

智慧路贴既可用于交通检测，又可用于信息传输及交通导航。城市中心区GPS卫星信号因高层建筑反射而造成的多路径误差一直是一个难以破解的难题，对未来的车联网的实施，形成极大的障碍。可以想象，如果车辆位置信息不准，车辆分享的信息的可信度及可用性就会大打折扣；智慧路贴可根据需要安装北斗或GPS模块，也可在城市中心区高层建筑密集区对每个路贴进行人工定位。这些具有准确位置信息的路贴在与行人和车辆的通讯过程中，可以对探测到的汽车及其它移动设备进行即时通信及准确定位；

智慧路贴可以分散布置道路两侧替代传统的道钉和交通检测装置，用于交通的实时、不间断监控，交通控制和导航；

智慧路贴也可替代传统的交通检测器用于停车位监控及停车引导。

2.根据权利要求1所述的一种自组网通信的智慧路贴，其特征在于：自组网功能可以实现智慧路贴之间自组网通信，自组网是一种Ad-hoc网络，Ad-hoc网络中的节点不仅要具备普通移动终端的功能，还要具有报文转发能力，即要具备路由器的功能。因此，就完成的功能而言可以将节点分为主机、路由器和电台三部分。其中主机部分完成普通移动终端的功能，包括人机接口、数据处理等应用软件；路由器部分主要负责维护网络的拓扑结构和路由信息，完成报文的转发功能；电台部分为信息传输提供无线信道支持。Ad-hoc网络的特点是：无中心，所有节点地位平等，是一个对等式网络；自组织，网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施；多跳路由，当节点要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的多跳转发；动态拓扑，Ad-hoc网络是一个动态的网络，网络节点可以随处移动，也可以随时开机和关机，使网络的拓扑结构随时发生变化。

3.根据权利要求1所述的一种自组网通信的智慧路贴，其特征在于：太阳能及电池驱动可以通过表面太阳能板和内置的高容量电池，为智慧路贴供电，还可以根据需要引入无线充电功能，通过电感耦合传送能量，实现无线充电，避免路贴外接电源布线带来的困扰。

4.根据权利要求1所述的一种自组网通信的智慧路贴，其特征在于：对交通传感器的内外接口是内置交通传感器（例如地磁、震动、光感传感器等）或外设的压力管、电感线圈等交通传感器，当车辆经过时，内置的传感器或外设的检测器，感应到磁场变化或压力变化的同时将采集到的车辆信息通过智慧路贴间的自组网进行无线传输。

5.根据权利要求1所述的一种自组网通信的智慧路贴，其特征在于：与汽车及其它移动设备的通讯功能可以通过在智慧路贴安装北斗或GPS模块，或人工内置的位置信息，基于车联网概念，实现与探测到的汽车及其它移动设备的即时通信，从而实现对车辆的准确定位。智慧路贴还可用于存储车辆发出的关键信息并根据需要传递给随后到达的、在与前车的车车通讯距离之外的车辆。车联网环境下的车辆能够利用短距无线通信技术（DedicatedShortRangeCommunications，DSRC）在车间随机自由地建立一种车载的移动自组织网络；同时，移动中的车辆也能在经过路侧固定的设备和基站设施的时候与它们建立临时的无线通信，而这些基站路侧设备也可以存储转发来自过往车辆的数据信息。这样，利用单调和多跳转发的方式，车辆和路侧设备所组成的车载自组织网络能够让处于在驾驶员视距和车载通信设备信号传输范围之外的车辆建立通信连接，达到传递和共享信息的目的。