车载车流量监控系统

车载车流量监控系统

使用说明书

1.车载车流量监控系统

随着现代社会人民生活水平的提高，经济的快速发展，交通拥挤、道路阻塞频繁发生，为了阻止交通拥堵现象的进一步恶化，各国政府启动智能交通计划。

智能交通系统的关键在于交通信息的采集，开发成本低、可大量布设到各个路口的基于无线传感器网络的车流量监控系统，通过控制交叉口合适的信号参数，使不同方向的车流在时间上隔离，控制车流的运行秩序，实现交叉口车辆运行的安全、有序，是解决交通拥挤的一种基本手段。

2．车载车流量监控系统编写背景、目的及意义

2.1编写背景

在汽车内安装无线通信模块，使汽车通过自身安装的传感器节点或道路基础设施上安装的无线传感器节点感知行驶途中的各种信息，已经成为提高行驶安全和城市的交通性能的一种重要手段。[1]大量的车辆传感器节点通过车上以及道路基础设施上安装的无线通信设备，可构成车载无线传感器网络[2],通过车辆之间的中继传输得到全面的城市交通信息。

车载无线网络可以让行驶者或交管部门得到车辆的状态数据和城市的交通数据。车辆状态数据包括行驶时的各种内在状态、比如位置或快慢等；交通数据包括交通流量或路面状况等。除了车上安装的传感装置外，驾驶员也可以通过对道路和交通的观察，获知复杂事件，如发生的交通事故、比较危险的路段等即时事件。

世界各国的研究机构在近年来对车载无线传感器网络持续关注，美国联邦通信委员会(FCC)1999年在5.9GHz的频谱上为智能交通通信分配了75MHz的带宽

[3]，并制定了DSRC协议。这个75MHz的频带包括了7个10MHz的信道，另外还提供了1个信道用于传递控制信息和6个信道传递服务信息。DSRC协议是一个针对智能交通系统应用制定的网络协议，该协议的功能是改进交通管理的效率，同时可以支持考虑安全隐私的有安全保障的应用[4-5]，该协议最初的目标是改进交通管理方面的公共安全应用，同时也考虑了隐私服务等内容。从2004年到2009年的6年间，MobiCom大会每年都为智能交通系统中的车辆通信技术召开了专题研讨会。

2.2编写目的

解决交通拥堵的最直接的一个方法就是加大基础交通设施的建设。但交通基础设施的容量在短时间内难以改善。有限的经济和自然资源的制约条件使得不能通过简单的不断扩建交通设施的方法，来满足现代社会对交通和移动性日益增长的需求；另一个解决思路则是智能交通系统的建立和使用。智能交通系统（IntelligentTransportationSystems,ITS）是一种有效地集成先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术的实时、准确、高效的智能化交通网络管理系统，是全方位解决交通网络的运输安全和交通拥堵的有效手段。通过建立和使用网络化智能交通系统，来加强对资源的高效管理和对交通信号的有效控制，在现有的路网规模下缓解交通拥堵问题，是目前各个国家都普遍关注的焦点。世界各国都投入了大量的各种资源，建立了各种科研部门进行智能交通的开发研究，取得了不少科研成果。

为了缓解城市交通紧张的局面，必须提高现有交通基础设施的运营管理水平，而不能单纯依靠增加交通基础设施投资来满足不断增长的交通需求，应着力于实现城市交通供给与交通需求两方面的平衡，建立智能车流量监控管理系统，达到软、硬件相互补充。

2.3编写意义

自20世纪90年代以来，随着嵌入式、通信、计算机和传感器技术的迅速发展，推动了无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN）的产生和发展[6][7]。随着传感器网络设计难度和成本的降低，其应用市场也逐渐由军用转向民用。美国商业周刊和MIT技术评论在预测未来技术发展的报告中，将无线传感器网络分别列为21世纪最有影响的21技术和改变世界的10大技术之一[8]。

无线传感器网络最初来源于美国先进国防研究项目局DARPA的一个研究项目，1978年该机构开始资助卡内基-梅隆大学进行分布式传感器网络研究，这被看成是无线传感器网络的雏形。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式构成的一个多跳的自组织的网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。

无线传感器网络（WSN）是信息科学领域中一个全新的发展方向，同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。无线传感器网络经历了智能传感器、无线智能传感器、无线传感器网络3个阶段。智能传感器网络将计算能力嵌入到传感器中，使得传感器节点不仅具有数据感知能力，而且还具有各种信息处理能力；无线智能传感器是在智能传感器的基础上增加了无线通信技术，极大地延长了传感器的感知触角，降低了传感器工程实施的成本；无线传感器网络则将网络技术引入到无线智能传感器中，使得传感器不再是单个的感知单元，而是能够交换信息、协调控制的有机结合体。目前，无线传感器网络技术已经广泛应用到国防军事、环境监测、智能交通、医疗卫生、灾害预警等领域。

无线传感器网络在交通信息采集中的应用也得到许多研究机构的重视。交通信息采集是实现交通智能化基础而又关键的部分，能够反映出整个智能交通系统的诸多信息。无线传感器网络技术为交通信息采集提供了一个有效手段，它可以

作为传统交通信息采集系统的有力补充，其部署和维护方便，特别适合于部署在有线传输不能覆盖的路段，从而可以极大地降低整个交通系统部署维护成本。

我国是世界上人口最多的国家之一，人均交通运输能力和交通现代化水平远不及欧美等一些发达国家。为了提高交通现代化水平，满足人们生活和社会经济发展的需求，构建一个更为和谐、安全、稳定的交通环境，就迫切需要发展和完善ITS。ITS将各自独立的车辆、道路、环境、信息等融合起来，将各种交通运输手段融合起来，构建成一个快速、实时、安全、便捷、舒适、节能、智能化的交通运输网络，从而可以使交通、环境和人能够更加协调和谐地相处。这一问题已经引起了我国各级政府部门的高度关注，国家已经将发展ITS写入了“十二五”交通规划中，作为国家中长期发展战略的一部分。

3.国内外研究现状

3.1国外现状

ITS与以往交通控制和管理的本质区别是信息技术成为支撑ITS的技术群中的核心技术。由于ITS中所涉及的交通信息来源于各种交通管理系统，类型繁多，数量庞大，交通信息资源的共享成为ITS中首要的关键问题。一方面，要对大量静态交通信息和实时性动态交通信息进行采集；另一方面，更侧重于各种交通信息整合、信息传输、信息汇总、信息融合、信息的深度发掘和共享利用。除了信息存储和发布外，还增加了大量的“人、车、路、管”的信息交互与共享，突出和加强了人、道路、车辆驾驶和系统管理的一体化操作。

国外在智能交通系统的建设中，普遍重视信息技术的广泛应用、系统的集成和集成信息平台的建设。主要体现在ITS中分析各种来源的交通信息的软件技术的迅速发展、先进的快速探测道路交通状态信息的设备的使用、感知并预测未来交通拥塞并且给出交通管理最佳策略的专家系统的建立以及基于集成化交通综合信息平台的智能化交通信息服务[9]。