基于ZigBee技术的智能交通系统设计与实现

摘要

随着汽车工业的发展，现有的交通系统已经逐渐无法承载日益增多的私家车交通需求，尤其是在静态交通停车场智能化方面的缺陷，给城市交通带来巨大的压力。传统停车场存在停车刷卡、人工收费、车位难寻等问题。目前已经实现的智能交通系统主要面临的问题有功能单一、布线复杂、功耗大、网络拓扑固定等。低功耗、无线通信、动态组网、多功能、不停车收费和人性化成为智能停车场的主要发展方向。
　　本文基于ZigBee技术，针对当前停车场系统存在的问题，提出了一套完整的智能交通系统解决方案，主要设计了车位检测系统和停车引导系统，同时实现了反向寻车的功能。在车位探测系统中，设计使用地磁传感和超声波测距技术共同检测车位是否被占用，保证车位探测的准确性;在停车引导系统中，设计语音基站和语音卡，语音基站通过与语音卡的无线通信，实时引导停车路线，通过语音芯片实现语音播报。
　　基于Z-Stack协议栈对系统进行网络设计，深入分析了Z-Stack工作原理，实现ZigBee的网络通信，通过控制网络拓扑保证网络的稳定，通过第二IEEE地址增强网络的抗干扰性。对于使用电池供电的模块，考虑到功耗问题，设计了双频通信，即低频唤醒，高频通信。模块在通信距离范围之外进入睡眠模式，只在靠近基站，经过低频唤醒后进入工作模式，使用高频进行通信，在保证数据可靠通信的同时，最大限度的降低了模块功耗。
　　最后设计了智能交通系统上位机管理软件，实现的功能包括:自动计费、反向寻车和实时监控。此外，本文研究了车牌识别算法，并将其移植到系统中，通过将车牌号与停车地磁号绑定，实现反向寻车功能。反复测试显示，该系统能可靠工作，为未来智能交通系统的实用化提供了有效的参考方案和设计实例。

目录

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摘要

图目录

表目录

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文组织结构

第二章 系统总体框架与相关技术

2．1 系统构架

2．1．1 硬件构架

2．1．2 网络构架

2．2 物联网相关技术概述

2．2．1 物联网的概念

2．2．2 物联网的起源和发展

2．2．3 物联网在智能交通中的应用

2．3 Zigbee技术

2．3．1 Zigbee发展及现状

2．3．2 ZigBee协议概述

2．3．3 ZigBee技术优势

2．4 车牌识别

2．4．1 图像预处理

2．4．2 车牌定位

2．4．3 字符分割和识别

2．5 本章小结

第三章 系统硬件平台

3．1 核心通信模块

3．1．1 CC2530芯片概述

3．1．2 板载天线设计

3．1．3 通信距离扩展

3．2 车位探测模块硬件设计

3．2．1 地磁模块

3．2．2 超声波模块

3．2．3 显示模块

3．3 停车引导模块硬件设计

3．3．1 双频通信

3．3．2 语音基站

3．3．3 语音卡

3．4 网关模块设计

3．4．1 网关芯片选型及简介

3．4．2 串口芯片选型及简介

3．4．3 网关模块硬件连接

3．5 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 软件开发平台

4．1．1 IAR概述与平台搭建

4．1．2 下载与调试工具

4．2 车位探测系统

4．2．1 地磁模块

4．2．2 超声波模块

4．3 停车引导系统

4．3．1 语音基站

4．3．2 语音卡

4．4 基于Z-Stack的网络设计

4．4．1 Z-Stack概述

4．4．2 Zigbee网络

4．5 本章小结

第五章 智能交通管理系统设计

5．1 停车管理

5．1．1 登陆模块和UI界面

5．1．2 串口通信

5．1．3 计费模块

5．2 反向寻车系统

5．2．1 车牌识别

5．2．2 反向寻车

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介