ZigBee技术在智能交通信号灯控制中的应用研究.docxVIP

工 程 科 技《》2014 年第 6 期ZigBee 技术在智能交通信号灯控制中的应用研究张健（安徽三联学院， 安徽 合肥230001）摘 要： 针对传统的定时切换交通信号控制模型已无法满足日益增长的交通需求， 采用 ZigBee 无线传感器网络技 术，设计一种智能控制信号灯系统，根据当前道路的实时情况，将采集的实时信息，通过 ZigBee 网络，发送到 子控制模块，由子控制模块传输到主控制模块，主控制模块对数据进行处理，产生合理的交通信号灯动态配 时方案，进行较为合理的道路管理，提高交通效率。 实验结果证明该系统利用巨磁阻传感器和加速度传感器， 结合对道路情况实时采集，通过 ZigBee 无线网络传送信息；设备之间通过无线网络连接，无需挖路布线，在智 能交通领域具有一定的应用价值。关键词： ZigBee 技术； 智能配时； 传感器； 交通信号灯； 智能控制； 无线网络中图分类号：TP399文献标识码： A文章编号： 1672-0547（2014）06-0115-041． 概述随着中国经济的快速发展，私家车数量日益增 加，然而交通管制还是延续传统的定时控制，而不考 虑交通路况的实时流量，导致在交叉路口的交通拥挤 和混乱，对人们交通出行造成了严重的影响。因此，信 号灯的动态控制，对于缓解城市交通拥塞，减少交通 事故有着十分重要的意义［ 1］。目前智能交通系统以道路和车辆定位为研究对 象，提高道路通行能力和安全性为主要研究目标的新 一代交通控制系统，其主要利用 GPS 和 GPRS 通信技 术实现车辆定位，然而，这些通信技术还存在一些局 限性：（1）由于城市建筑物，立交桥和其他高层建筑的 影响，卫星接收范围受到限制，定位精度从而降低；（2）受到障碍物或阴影影响，减弱了 GPS 接收机 接收信号的强度，甚至造成信号中断；（3）受多路径效应影响，车辆 GPS 天线不能太 高，因此，由天线接收到的信号将包含其他物体折射 的信号；（4）GPRS 可靠性受到通信链路影响，在城市道 路中，利用 GPS（GPRS）接收机捕获卫星一般会少于 4 颗，无法提供实时的定位导航信息，适合高速公路和 其他障碍物相对较少的路段。ZigBee 技术具有成本低，功耗低，距离短等特点， 使无线数据传输技术在交通控制系统中的应用成为 可能。基于 ZigBee 技术的交通控制系统，将能够克服 这些技术缺陷［ 2－3］。2． ZigBee 无线通信技术2．1ZigBee 概述ZigBee 是基于 IEEE802．15．4 标准建立，其标准 化由 ZigBee 联盟完成。主要适用于智能控制和远程 控制领域，可以嵌入各种设备［ 4］。 ZigBee 具有以下技 术优势：低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高 容量、高安全、免执照频段。ZigBee 位于 IEEE802．15．4 物理层（PHY）和媒体 访问控制层（MAC）的上面，每一层为它的上层提供一 套特定的服务。每一个服务实体通过一个服务访问点（SAP）为上层提供服务［ 5］。ZigBee 协议栈体系结构如 图 1 所示。图 1ZigBee 协议栈体系结构2．2ZigBee无线片上系统 CC2430CC2430 是 TI 的无线芯片巨头公司收购 Chipcon公司后的 ZigBee 无线芯片。CC2430 芯片继续使用以前的 CC2420 芯片的体 系结构，受 CC2420 的 ZigBee 协议栈的限制，CC2430 使用 128KB 的可编程闪存和 8KB RAM，在接收和发 射模式下，电流损耗分别低于 27 mA 或 25 mA［ 5－6］。收稿日期： 2014-09-29作者简介： 张 健（1979－），男，安徽三联学院讲师，硕士研究生，研究方向：无线传感器网络。基 金 项 目 ： 2013 年 度 安 徽 省 教 育 厅 高 等 学 校 省 级 自 然 科 研 项 目 “ 基 于 ZigBee 无 线 网 络 技 术 在 智 能 交 通 信 号 灯 控 制 中 的 应 用 ”（KJ2013B090）。《》2014 年第 6 期2．3利用 ZigBee 技术对本系统进行组网该系统采用 ZigBee 对智能交通系统进行组网， 路由选择算法选用无线自组网按需平面距离矢量路 由协议（ADOV）进行信息的传递［ 7］。ZigBee 中，ZigBee 网络由个域网 PAN 协调器创 建。 当 ZigBee 协调器希望建立一个新的网络，它扫 描空闲信道来创建一个新的网络。如果找到一个合适 的信道，将产生一个新的 PAN 协调器标识符（PAN 标 识符是用来标识整个网络，且一个网络的 PAN 标识 符是唯一的），表示网络已经建立。如果有另一个 ZigBee 协调点扫描到空闲信道，产生