基于ZigBee技術(shù)的公路隧道車輛定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著公路建設(shè)的快速發(fā)展,我國(guó)已成為世界上隧道最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國(guó)家之一;然而公路隧道的交通安全形勢(shì)不容樂(lè)觀,隧道已經(jīng)成為交通事故的主要空間分布點(diǎn)和事故黑點(diǎn)。在各類型隧道事故中,尤其運(yùn)輸危險(xiǎn)品或潛在危險(xiǎn)品的車輛在隧道中發(fā)生事故而造成的經(jīng)濟(jì)損失最大,導(dǎo)致的交通中斷時(shí)間最長(zhǎng),社會(huì)影響最為惡劣?，F(xiàn)有的隧道視頻監(jiān)視系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)在處置此類事故及救援時(shí)顯現(xiàn)出諸多不足:如濃煙導(dǎo)致事故點(diǎn)附近攝像機(jī)無(wú)法獲知事故現(xiàn)場(chǎng)情況;感溫光纖、紅外等報(bào)警系統(tǒng)預(yù)警

2、時(shí)間太長(zhǎng),存在漏報(bào)、誤報(bào)現(xiàn)象;GPS定位系統(tǒng)在隧道中由于屏蔽作用失去定位功能,不能實(shí)時(shí)傳送車輛位置與所載危險(xiǎn)品的指標(biāo)等。在此背景與現(xiàn)狀下,本文圍繞實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)行駛車輛綜合監(jiān)控系統(tǒng)的大目標(biāo),基于ZigBee技術(shù)對(duì)公路隧道內(nèi)車輛定位系統(tǒng)進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee技術(shù)的公路隧道車輛定位系統(tǒng)。
　　首先對(duì)隧道中無(wú)線電波的傳輸機(jī)制與特性進(jìn)行了分析,依據(jù)Fresnel區(qū)域理論中隧道近區(qū)電磁波傳輸符合自由空間模型的結(jié)論,在T-R場(chǎng)強(qiáng)預(yù)

3、測(cè)函數(shù)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出電磁波信號(hào)強(qiáng)度與距離之間的RSSI-d對(duì)數(shù)模型,并且以此模型為擬合函數(shù),利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合出了隧道環(huán)境下的測(cè)距函數(shù)。之后對(duì)基于測(cè)距的幾種典型定位算法進(jìn)行了總結(jié),重點(diǎn)分析了三邊測(cè)量算法存在的缺陷,并提出了相應(yīng)改進(jìn)算法——優(yōu)選節(jié)點(diǎn)質(zhì)心加權(quán)算法。
　　最后,根據(jù)公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的實(shí)際情況,從整體上設(shè)計(jì)了ZigBee定位系統(tǒng)的框架和節(jié)點(diǎn)部署方式;基于ZigBee模塊,搭建了系統(tǒng)的硬件平臺(tái),并在Z-stack協(xié)議棧的基礎(chǔ)上