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1、智能交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)-zigbee通信部分院(系) 計算機科學與工程學院 專 業(yè) 計算機科學與技術 班 級 姓 名 學 號 導 師 畢業(yè)論文開題報告姓 名趙明學 號070609313專 業(yè)計算機科學與技術班 級2007級09班題 目智能交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)-zigbee通信部分1題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況選題的背景、研究意義現(xiàn)代城市的發(fā)展,交通問題越來越引起人們的關注。隨著城市車輛的增加,人、車、路三者關系的協(xié)調(diào),已成為交通管理部門所面臨的重要問題。城市道路交通控制主要是對交通信號的控制,交叉口處的交通信號燈是城市道路網(wǎng)中的主要控制設施?,F(xiàn)有信號控制器的安裝與管理,主要是以專線連接為主。新

2、增信號控制器的管理與安裝,除非在規(guī)劃之初即完成布線工作,否則需要進行重新開挖及架線,造成極大的資源浪費。四通八達的大交通要實現(xiàn)智能化需要全面無縫覆蓋的大網(wǎng)絡支撐。由于交通運輸具有高度的流動性特點,對高速移動的車輛的定位、監(jiān)測、信息采集等都需要通過無線通信技術來實現(xiàn)。基于zigbee技術的無線傳感器網(wǎng)絡,具有造價低、控制精度高的特點,成為無線智能交通建設中的重要環(huán)節(jié)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀zigbee是ieee 802.15.4協(xié)議的代名詞,2000年12月ieee成立了ieee 802.15.4 工作組。這個工作組一直致力于定義出一種供廉價的固定、便攜或者移動設備使用的低成本、低速率的無線連接技術。

3、zigbee正是這種技術的商業(yè)化命名,這個名字來源于蜜蜂的八字舞。在標準化的方面,ieee802.15.4 工作組主要負責制定物理層和mac層的協(xié)議,其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標準,高層應用、測試和市場推廣等方面的工作由zigbee聯(lián)盟負責。目前國內(nèi)外很多機構和知名公司在研究zigbee技術,對這種新興的近距離、低功耗、低成本、低傳輸率的技術,人們更多的放到無線組網(wǎng)技術方向的研究,為下步的無線網(wǎng)絡化智能傳感器的研制做準備。1 國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)zigbee的研究起步比較的晚,國內(nèi)市場主要有國外一起占領?,F(xiàn)狀國內(nèi)還未見成熟的自主研制的zigbee產(chǎn)品,只是有一些研究性的和簡單應用的文章出現(xiàn)在期刊雜志

4、,但是隨著無技術大趨勢的發(fā)展,很多的高校和研究機構已經(jīng)開始無線組網(wǎng)技術的研究和應用。像中科院計算所的寧波分所就在專業(yè)從事無線技術的研究,側重于無線網(wǎng)絡化的智能傳感器,計算所自主開發(fā)出了低功耗的cpu、多點網(wǎng)絡動態(tài)組網(wǎng)拓撲協(xié)議、網(wǎng)絡節(jié)點管理軟件。國內(nèi)的一些個大學,如山東大學、浙江大學也在進行zigbee組網(wǎng)和應用的研究,利用國外的廠商的開發(fā)平臺和芯片創(chuàng)建zigbee網(wǎng)絡,并且應用在智能家居、物流管理方面。相信隨著無線技術的研究的深入,將有更多的國產(chǎn)的zigbee產(chǎn)品。2國外現(xiàn)狀 國外對此技術研究較早,技術也更為成熟,zigbee聯(lián)盟成立于02年8月份,為推動zigbee技術的發(fā)展、ember、f

5、reescale、honeywell、mistubishi、motorola、philips和samsung等公司共同成立了zigbee聯(lián)盟(zigbee alliance)?,F(xiàn)如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設備公司和開發(fā)商的加入,其中包括有許多ic設計、家電、通訊設備、ip服務提供、玩具等廠商,目前該聯(lián)盟已經(jīng)包含超過150多家會員。2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施研究的主要內(nèi)容:無線傳感方面、智能交通系統(tǒng)方面;無線傳感方面,主要是了解其括撲結構及相關的zigbee技術。在智能交通系統(tǒng)方面,主要是對交通信息采集、交通控制、停車管理、交通安全、交通誘導系統(tǒng)等方面的了解

6、,更進一步推動智能交通系統(tǒng)的發(fā)展和社會的進步。研究方法與措施:查閱圖書館相關資料,進行初步的了解與系統(tǒng)的規(guī)劃,確定相關的計劃書,明確自己的目標,根據(jù)現(xiàn)實進行具體調(diào)整,來確保完成自己的論文。1. 課題了解:對zigbee的無線通信方面與智能交通系統(tǒng)方面進行相關資料檢索與收集查找材料。2. 課題方向的確定:1) 自我學習,通過瀏覽相關網(wǎng)站和當今前沿技術的發(fā)展趨勢,確定自己所選課題的大致方向。2) 針對該課題,與指導老師進行分析討論,明確自己的目標與任務。3) 查詢與該方向相關的參考書目及相關的學術資料。3. 采取的研究方法:理論分析,計算分析,實驗驗證等方法3本課題研究的重點及難點,前期已開展工作

7、本課題研究的重點及難點:1 無線通信網(wǎng)絡:交通指揮和監(jiān)控設備由 zigbee 節(jié)點和 zigbee 基站組了一個本地控制網(wǎng)絡。 2 為保證高性能、低成本、低功耗:設計芯片采用cc2430;用zigbee協(xié)議組建無線網(wǎng)絡。3 利用iar embedded workbench編寫控制軟件。本系統(tǒng)前期的可行性分析:zigbee 技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信術或無線網(wǎng)絡技術,主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務,可嵌入各種設備中,同時支持理定位功能。相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術,zigbee 技術是最低功耗和成本的技術,是目前嵌入式應用的一大熱點。zigbee無線通

8、信技術的具有以下優(yōu)勢: (1) 低功耗:由于 zigbee 的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為 1mw,而且采用了休眠模式,耗低,因此 zigbee 設備非常省電。據(jù)估算,zigbee 設備僅靠兩節(jié) 5 號電池就可以維持長6 個月到2 年左右的使用時間,其功耗遠遠小于其它無線設備。 (2) 成本低: zigbee模塊的初始成本在6美元左右,估計很快就能降到1.152.15美元,且 zigbee協(xié)議是免專利費的。低成本對于zigbee也是一個關鍵的因素。 (3) 時延短:通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短,典型的搜索設備時延為30ms,眠激活的時延是 15ms,活動設備信道接入的時延為 15ms。因

9、此 zigbee 技術適用于對時要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應用。 (4) 網(wǎng)絡容量大:一個星型結構的zigbee網(wǎng)絡最多可以容納254個從設備和一個主設備,且網(wǎng)絡組成靈活。 (5) 可靠:采取了碰撞避免策略,同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙,避了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。mac 層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式,每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。 (6) 安全:zigbee 提供了基于循環(huán)冗余校驗(crc)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能,支持鑒權和認證,采用了aes一 128 的加密算法,各個應用可以靈活確定其安全屬性。 zigbee 的這

10、些特點使其非常適合應用于交通控制系統(tǒng)。zigbee 是一個由可多到 65535個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺,在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi),每一個 zigbee 網(wǎng)絡數(shù)傳模塊之間可以相互通信,每個網(wǎng)絡節(jié)點間的距離可以從標準的 75m 無限擴展。各種交通指揮設備通過 zigbee 模塊進行無線聯(lián)網(wǎng),從而使整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的,實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統(tǒng)。4與本選題相關的主要參考文獻1 ieee 802.15 tg4. ieee standard for information technology-telecommunications and i

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14、intelligent road side unit system for vehicle to infrastructure2and infrastructure to centre communication j . transportation research part c 10 , 2006 (10) : 186-192.10 曹元軍,周志成,徐偉等. 基于無線傳感器網(wǎng)絡的交通信號燈控制j. 計算機與信息技術,2008, 105-110.11崔維新,梁光勝.智能信號燈控制系統(tǒng)的設計j. 現(xiàn)代電子技術,2006,20(235):222412 齊楠,韓波,李平.智能交通系統(tǒng)中無線傳感器網(wǎng)

15、絡的應用 (浙江大學 工業(yè)控制技術研究所 ,浙江 杭州)13 徐程,董德存,朱健,黃承.智能交通系統(tǒng)中的無線通信技術.同濟大學交通信息工程及控制研究所 上海14 史其信. 中國道路交通的現(xiàn)狀與its研究展望. 第一屆亞太地區(qū)its會議(東京), 1996.10 15 shi qixin. the present situation of road transportation and expectation of its researches in china. 3rd world congress on its,orlando,sep.19965完成本課題的工作方案及進度計劃1. 寒假期間:根據(jù)論文題目,對無線傳感器方面與智能交通方面進行相關資料檢索與收集查找材料,了解該課題相關知識及當今技術發(fā)

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