无线传感器智能交通系统..doc

基于无线传感器网络的智能交通系统 张足生　王志奇 摘 要 无线传感器网络作为感知终端，将交通信息收集到控制中心，控制中心对多源交通信息进行分析，为用户提供最 优的行车路线。本文介绍了无线传感器网络作为道路交通信息采集子系统所面临的关键技术及挑战。 关键词 无线传感器网络；智能交通 1 引言 城市的发展、汽车的普及给交通带来极大的压 力。由此引发的道路阻塞、环境污染等问题严重地困 扰着世界各大城市，智能交通系统应运而生。智能交 通系统(Intelligent Traffic System, ITS)主要包括交通 信息的采集、交通信息的传输、交通控制和诱导等方 面，通过提高对交通信息的有效使用和管理来提高交 通系统的效率。信息采集子系统通过传感器采集交通 流量、车速、车道占有率等信息；交通信息传输系统 将采集的信息经过处理后，实时可靠地传输到控制 中心；策略控制子系统根据设定的目标(如通行量最 大、或平均候车时间最短等)运用计算方法(例如模糊 控制、遗传算法等)计算出最佳方案，并输出控制信 号给执行子系统(一般是交通信号控制器)，以引导和 控制车辆的通行，达到预设的目标。 在智能交通系统中交通信息(如车流量、车速等) 占有很重要的地位，是交通状态判断和预测、对交通 流控制以及对紧急事件快速反应的依据。目前已经有 多种技术应用于道路交通信息采集，例如：GPS、视 频、线圈等等。这些技术都有各自的优缺点，GPS加 无线收发装置可以用来监测交通流量，但要求车辆安 装这种装置将增加用户的成本，另一方面涉及用户隐 私信息，多数用户不愿意安装无线收发装置。视频虽 然采集的内容丰富，但易受背景环境(如天气、光照 度)变化的影响，镜头需经常擦拭。且视频信息处理 难度大，对带宽要求高，只能通过有线的方式将数据 传给数据中心，需铺设许多线路，费用昂贵且不利于 扩展。地磁线圈是比较传统的装置，它以原理简单、 精度高而得到了广泛的应用，但在布设和维护时都会 破坏路面，影响车辆的正常行驶。 无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种融合无线通讯技术、微电子传感器、嵌 入式系统的新技术，可以为智能交通系统的信息采集 和传输提供一种有效手段，用来监测路口各个方向 上的车流量、车速等信息。在无线传感器网络结构 中，安装道路两旁的传感器节点组成一个自组织的 多跳Mesh网，每个节点都采集交通信息，最终的数 据将被汇聚到网关节点上。网关节点利用3G网络将 所采集到的数据发送到控制中心。与上述传统装置 相比，无线传感器网络用于构建交通信息系统具有 以下优点： (1) 其无线自组、泛在协同的特点使系统布设和维 护十分方便，便于提高交通信息采集系统的可 扩展性； (2) 用户可以与传感器网络进行信息交互，可以进行 数据查询、空中编程、节点健康监测等，极大地 方便用户的使用，减少维护成本； (3) 规模的分布式监测和协同计算技术在能力上优于 传统的单点或局部监测技术。 无线传感器网络具备优良特性，可以为智能交通 系统的信息采集提供一种有效手段，作为现有技术的 补充，无线传感器网络部署和维护方便，特别适合于 部署在有线传输不能覆盖的路段。美国加州大学伯克 利分校ATMIS项目，哈佛大学的CitySense项目都开 展了无线传感器网络在道路交通监测方面的研究。在 瑞典有一段公路，利用太阳能供电传感器，可以对行 驶车辆做出路面结冰、事故拥堵和其他危险情况的预 警。英国也开展了无线传感器网络应用于智能交通的 研究。 碳贷通：节能项目贷款，免抵押、零首付、二周内资金全额到账 碳险通：节能项目保险，节能能力全责保险、项目收益权保险 节能技术方案保险机构、银行机构认可认证 电话：0755 ITS是开放的复杂系统，它是由许许多多关系密 切而复杂的不同领域、不同功能的子系统按不同层次 综合集结而成的。目前，各种交通子系统按自身的优 化目标运作，不考虑与其他系统的集成与协作，使得 交通系统难以达到最优。综合分析与协调各交通子系   统：GPS，视频，线圈，无线传感器网络，是智能交 通的发展趋势。欧洲开展的TRIDENT项目是通过建立 一个通用的、可复用的机制来支持多模式的ITS服务， 主要实现不同运输方式的交通运营者和信息服务商之 间的数据共享和交换。新加坡的I_Transport项目的首 要目标为陆路交通管理局的ITS中心提供一个针对所有 交通操作的综合工作平台。 本文的章节安排如下，在第二节介绍道路监测传 感器