基于ZigBee技术的高速公路智能收费管理系统硬件技术方案设计

摘要

不停车收费系统（又称电子收费系统，Electronic Toll Collection System，ETC系统）是利用车辆自动识别（Automatic Vehicle IdentificatioN,AVI）技术完成车辆与收费站之间的无线数据通信，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网络进行收费数据的处理，实现不停车自动收费的全电子收费系统。其最大特点是车辆可以以较高的速度通过收费口，无须在收费站停车交费。提高了公路的交通能力、车辆运行效率。
　　 论文首先分析了国内外智能化交通的发展现状，做了大量的技术比较，并选取当前比较热门的ZigBee技术来实现不停车收费系统，设计出基于动态数据采集和ZigBee无线传感网络的高速公路不停车收费系统。
　　 本文通过讨论ZigBee技术的背景、IEEE802.15.4标准及以此为基础的ZigBee协议栈构架，掌握ZigBee的技术优势，并将其作为无线传感器网络的核心技术。分析了硬件平台各部分设计的基本思想及必要性和可行性，并基于TI公司的CC2430无线模块设计了各个功能模块具体实现电路，最终实现了无线传感器网络通信的硬件平台。
　　 还对现有无线定位方法进行了研究，并分析了现有典型无线定位系统的优势和不足，以及其经常使用的场合。基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术，分析了其各种网络拓扑结构，并选择了最适合本系统的树状网络拓扑结构。然后基于成本、精确度、可行性等的分析，选择了基于RSSI测距和三边测量的定位算法，并通过改进算法提高了系统的定位精度。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 本课题的研究背景

1.3 高速公路收费方案现状简介

1.3.1 基于通行票的方案

1.3.2 基于通行卡的方案

1.3.3 不停车电子收费系统

1.4 研究意义

1.5 研究内容与创新

1.5.1 本文主要研究内容

1.5.2 本文创新点

第二章 基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术

2.1 ZigBee简介

2.2 ZigBee网络的构成

2.2.1 星状网络拓扑

2.2.2 对等网络拓扑

2.2.3 网络组建及节点入网

2.3 ZigBee协议的研究

2.3.1 物理层

2.3.2 MAC层

2.3.3 网络层

2.3.4 应用层

2.4 ZigBee技术应用前景

2.5 本章小结

第三章 ZigBee网络下的高速公路的车辆识别定位算法研究

3.1 概述

3.2 无线传感器网络定位原理

3.2.1 定位分类

3.2.2 几种定位方法的比较与方案选取

3.3 RSSI算法研究与改进

3.3.1 RSSI算法简介

2.3.1 RSSI算法改进思路

3.4 本章小结

第四章 基于ZigBee的高速公路智能管理系统的硬件设计

4.1 核心器件的选择

4.2 硬件设计概述

4.3 节点设计

4.3.1 CC2430应用电路

4.3.2 功能底板电路

4.2.3 电路板布线设计

4.3 硬件调试方案

4.3.1 初期调试方案

4.3.2 后期调试计划

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 结论

5.2 不足与展望

参考文献

致谢