基于无线地磁传感器的交通流检测系统协议设计.doc

基于无线地磁传感器的交通流检测系统协议设计.doc基于无线地磁传感器的交通流检测系统协议设计摘要:提出了一种基于无线地磁传感器的交通流检测系统协议设计,解决了现有智能交通中数据采集的可靠性问题。该系统在Mesh网络拓扑下,采用ZigBee技术作为无线通信方式,设计特有的帧结构,并在调试、常规和配置模式下分别设计出合理的传输协议,达到高可靠性传输的目的。关键词:地磁传感器;无线传感器网络;交通流检测中国分类号:TN915?04文献标识码:A文章编号:10053824(2013)030042040引言数据采集系统是智能交通系统的重要组成部分,其数据的准确性直接影响到整个智能交通系统的控制精度,交通流检测系统更是智能交通系统中重要的数据采集技术指标之一。而无线地磁传感器在探测车辆方面所具有的极高灵敏度,能够最大程度保证数据采集的准确度。与传统的感应线圈相比,地磁传感器具有安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长和对路面的破坏小[12]等优点,目前已经成为智能交通流检测的主流技术之一。但对数据的可靠性传输问题一直是无线传感器交通流检测系统中的难点之一,受到广大研究者的关注。而ZigBee(紫蜂)技术具有成本低、功耗小和易组网等优点,在无线通信和数据传输中具有突出的优势,所以对它的研究在交通流检测中具有重要意义。本文在分析了现有无线地磁传感器交通流检测系统的传输协议设计,提出了在Mesh(网格)网络拓扑下,采用ZigBee技术[36],设计数据帧和命令帧结构以及在3种模式(调试、常规和配置模式)下的传输协议,确保该系统的数据传输具有高可靠性与稳定性。,在每个路口的每个车流方向上的每个车道(路面下方)放置无线地磁点,放置1个检测车流,前后放置2个可实现车速检测。另外每个路口的每个车流方向的路边(地表上方)放置一个中继节点(尽量靠近地磁点),埋于路面下的地磁在一跳无法到达接收机的情况下,可以通过置于外面的中继节点中继实现通信。,其原因有以下几点:1)XBee/Jennic在大路口情况下都无法保证检测数据的可靠性传输。在无遮挡、晴朗天气环境下,集成了XBee/Jennic的地磁点埋于地下只能传送40m,而大路口一个对角线长度就远不止40m,无法保证各地磁点数据的可靠传输。2)Mesh结构具有链路自修复能力,可以自动避让不可靠链路,查询可靠链路,因此可以最大化的拓展地磁数据传送范围,保证地磁数据上行通道的可靠性。3)在大路口环境下,对角距离一般会超过50m,另外恶劣的天气情况(大雨、积水和积雪)对无线链路的影响很大,因此必须选择性能相对冗余的Mesh网络解决方案来适应极端情况。2帧结构本系统中设计帧的类型有2种,一种是dataframe(数据帧),mandframe(命令帧)。。表1数据帧结构octets:2111211起始字节节点编号数据帧序列号数据类型数据值Resv(预留位)CRC(循环冗余检验)校检查1)起始位(startdelimiter):0xEB0x90连续出现概率较低,以此作为每个帧结构的起始字节。2)节点编号(nodenumber):按每个方向6个车道算(可拓展),48个地磁点,因此采用A0~AF,