基于ZigBee的高速公路车辆防追尾预警系统关键技术研究

摘要

随着汽车社会的到来，交通安全形势愈发紧迫，减少高速公路交通事故的发生具有重大意义。追尾事故是高速公路事故的主要形式，及时有效的预警是防止高速公路追尾事故发生的重要手段。本文提出一种基于ZigBee技术的高速公路防追尾预警系统，通过车载终端、道路节点、控制中心三级协同，实现车辆危险状态预警，道路灯光预警，突发气象状况实时推送，交通路况广播。该系统对预防车辆追尾事故发生，加强高速公路车流监测，优化公路交通调度有重要意义。本文对该预警系统中的关键技术作了分析与研究，主要研究工作如下：
　　（1）设计总体方案。设计系统的各个功能模块，阐述系统的工作原理，研究影响系统效能发挥的因素，对安装终端的车辆较少和道路节点出现故障这两种情况进行分析。
　　（2）设计预警模型。基于实时气象和路面参数，提出符合车辆实际工况和系统预警要求的车辆最小行车安全距离模型，并对车辆危险状态进行分析，给出预警等级的划分和输出方式。
　　（3）研究车辆定位技术。阐述GPS定位原理、获取位置信息的方法以及产生误差的原因，提出基于ZigBee技术的高速公路复杂气象条件下定位、测速方法，并利用联邦卡尔曼滤波方法对GPS定位和ZigBee定位数据进行信息融合。
　　（4）研究车路通信技术。选择符合系统要求的节点间通信方式，设计车-路节点间消息格式和路由策略，研究高速公路环境下ZigBee网络通信时的抗干扰问题，提出一种ZigBee动态抗干扰方法。

目录

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缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 ZigBee技术概述

1.4 本文研究内容与章节安排

第二章 系统总体方案

2.1 总体结构设计

2.2 终端设计

2.3 系统影响因素分析

2.4 本章小结

第三章 预警模型

3.1 安全距离模型

3.2 预警流程

3.3 预警输出

3.4 本章小结

第四章 车辆定位技术

4.1 GPS定位方法

4.2 GPS定位误差分析

4.3 ZigBee车辆定位

4.4 位置信息融合

4.5 本章小结

第五章 车路通信技术

5.1 节点组网方式

5.2 通信协议设计

5.3 抗干扰分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 进一步工作

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文