車載車流量監控系統使用說明書1.車載車流量監控系統隨著現代社會人民生活水平的提高，經濟的快速發展，交通擁擠、道路阻塞頻繁發生，為了阻止交通擁堵現象的進一步惡化，各國政府啟動智能交通計劃。智能交通系統的關鍵在于交通信息的采集，開發成本低、可大量布設到各個路口的基于無線傳感器網絡的車流量監控系統，通過控制交叉口合適的信號參數，使不同方向的車流在時間上隔離，控制車流的運行秩序，實現交叉口車輛運行的安全、有序，是解決交通擁擠的一種基本手段。2．車載車流量監控系統編寫背景、目的及意義2.1編寫背景在汽車內安裝無線通信模塊，使汽車通過自身安裝的傳感器節點或道路基礎設施上安裝的無線傳感器節點感知行駛途中的各種信息，已經成為提高行駛安全和城市的交通性能的一種重要手段。［1］大量的車輛傳感器節點通過車上以及道路基礎設施上安裝的無線通信設備，可構成車載無線傳感器網絡［2］,通過車輛之間的中繼傳輸得到全面的城市交通信息。車載無線網絡可以讓行駛者或交管部門得到車輛的狀態數據和城市的交通數據。車輛狀態數據包括行駛時的各種內在狀態、比如位置或快慢等；交通數據包括交通流量或路面狀況等。除了車上安裝的傳感裝置外，駕駛員也可以通過對道路和交通的觀察，獲知復雜事件，如發生的交通事故、比較危險的路段等即時事件。世界各國的研究機構在近年來對車載無線傳感器網絡持續關注，美國聯邦通信委員會(FCC)1999年在5.9GHz的頻譜上為智能交通通信分配了75MHz的帶寬［3］，并制定了DSRC協議。這個75MHz的頻帶包括了7個10MHz的信道，另外還提供了1個信道用于傳遞控制信息和6個信道傳遞服務信息。DSRC協議是一個針對智能交通系統應用制定的網絡協議，該協議的功能是改進交通管理的效率，同時可以支持考慮安全隱私的有安全保障的應用［4-5］，該協議最初的目標是改進交通管理方面的公共安全應用，同時也考慮了隱私服務等內容。從2004年到2009年的6年間，MobiCom大會每年都為智能交通系統中的車輛通信技術召開了專題研討會。編寫目的解決交通擁堵的最直接的一個方法就是加大基礎交通設施的建設。但交通基礎設施的容量在短時間內難以改善。有限的經濟和自然資源的制約條件使得不能通過簡單的不斷擴建交通設施的方法，來滿足現代社會對交通和移動性日益增長的需求；另一個解決思路則是智能交通系統的建立和使用。智能交通系統(IntelligentTransportationSystems,ITS)是一種有效地集成先進的信息技術、通訊技術、傳感技術、控制技術以及計算機技術的實時、準確、高效的智能化交通網絡管理系統，是全方位解決交通網絡的運輸安全和交通擁堵的有效手段。通過建立和使用網絡化智能交通系統，來加強對資源的高效管理和對交通信號的有效控制，在現有的路網規模下緩解交通擁堵問題，是目前各個國家都普遍關注的焦點。世界各國都投入了大量的各種資源，建立了各種科研部門進行智能交通的開發研究，取得了不少科研成果。為了緩解城市交通緊張的局面，必須提高現有交通基礎設施的運營管理水平，而不能單純依靠增加交通基礎設施投資來滿足不斷增長的交通需求，應著力于實現城市交通供給與交通需求兩方面的平衡，建立智能車流量監控管理系統，達到軟、硬件相互補充。編寫意義自20世紀90年代以來，隨著嵌入式、通信、計算機和傳感器技術的迅速發展，推動了無線傳感器網絡(WirelessSensorNetworks,WSN)的產生和發展［6］［7］。隨著傳感器網絡設計難度和成本的降低，其應用市場也逐漸由軍用轉向民用。美國商業周刊和MIT技術評論在預測未來技術發展的報告中，將無線傳感器網絡分別列為21世紀最有影響的21技術和改變世界的10大技術之一［8］。無線傳感器網絡最初來源于美國先進國防研究項目局DARPA的一個研究項目，1978年該機構開始資助卡內基-梅隆大學進行分布式傳感器網絡研究，這被看成是無線傳感器網絡的雛形。無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式構成的一個多跳的自組織的網絡系統，目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知的對象信息，并發送給觀察者。無線傳感器網絡(WSN)是信息科學領域中一個全新的發展方向，同時也是新興學科與傳統學科進行領域間交叉的結果。無線傳感器網絡經歷了智能傳感器、無線智能傳感器、無線傳感器網絡3個階段。智能傳感器網絡將計算能力嵌入到傳感器中，使得傳感器節點不僅具有數據感知能力，而且還具有各種信息處理能力；無線智能傳感器是在智能傳感器的基礎上增加了無線通信技術，極大地延長了傳感器的感知觸角，降低了傳感器工程實施的成本；無線傳感器網絡則將網絡技術引入到無線智能傳感器中，使得傳感器不再是單個的感知單元，而是能夠交換信息、協調控制的有機結合體。目前，無線傳感器網絡技術已經廣泛應用到國防軍事、環境監測、智能交通、醫療衛生、災害預警等領域。無線傳感器網絡在交通信息采集中的應用也得到許多研究機構的重視。交通信息采集是實現交通智能化基礎而又關鍵的部分，能夠反映出整個智能交通系統的諸多信息。無線傳感器網絡技術為交通信息采集提供了一個有效手段，它可以作為傳統交通信息采集系統的有力補充，其部署和維護方便，特別適合于部署在有線傳輸不能覆蓋的路段，從而可以極大地降低整個交通系統部署維護成本。我國是世界上人口最多的國家之一，人均交通運輸能力和交通現代化水平遠不及歐美等一些發達國家。為了提高交通現代化水平，滿足人們生活和社會經濟發展的需求，構建一個更為和諧、安全、穩定的交通環境，就迫切需要發展和完善ITS。ITS將各自獨立的車輛、道路、環境、信息等融合起來，將各種交通運輸手段融合起來，構建成一個快速、實時、安全、便捷、舒適、節能、智能化的交通運輸網絡，從而可以使交通、環境和人能夠更加協調和諧地相處。這一問題已經引起了我國各級政府部門的高度關注，國家已經將發展ITS寫入了“十二五”交通規劃中，作為國家中長期發展戰略的一部分。國內外研究現狀國外現狀ITS與以往交通控制和管理的本質區別是信息技術成為支撐ITS的技術群中的核心技術。由于ITS中所涉及的交通信息來源于各種交通管理系統，類型繁多，數量龐大，交通信息資源的共享成為ITS中首要的關鍵問題。一方面，要對大量靜態交通信息和實時性動態交通信息進行采集；另一方面，更側重于各種交通信息整合、信息傳輸、信息匯總、信息融合、信息的深度發掘和共享利用。除了信息存儲和發布外，還增加了大量的“人、車、路、管”的信息交互與共享，突出和加強了人、道路、車輛駕駛和系統管理的一體化操作。國外在智能交通系統的建設中，普遍重視信息技術的廣泛應用、系統的集成和集成信息平臺的建設。主要體現在ITS中分析各種來源的交通信息的軟件技術的迅速發展、先進的快速探測道路交通狀態信息的設備的使用、感知并預測未來交通擁塞并且給出交通管理最佳策略的專家系統的建立以及基于集成化交通綜合信息平臺的智能化交通信息服務［9］。美國ATMS（先進的交通管理系統）的指揮控制中心就是ATMS的綜合集成系統，它通過通信控制機從系統公路走廊沿線的傳感器得到數據，經中心處理計算機處理并通過道路模擬屏顯示公路交通情況與其他相關的數據，形成并更新交通管理信息數據庫。目前美國的ATMS的綜合集成系統的研究主要集中在以下幾個方面：實時交通分析系統、動態交通分配系統、實時自適應信號控制系統、事故檢測與反應系統。日本警視廳開展的UTMS（通用交通管理系統）項目，在原有交通指揮管理中心的基礎上，交通管理綜合集成系統（ITCS）在指揮控制中心將以下系統綜合集成為一個整體：先進的動態交通信息系統、動態路線誘導系統、公交車輛優先系統、車輛運行管理系統、環保管理系統、其他輔助系統。ITCS以交通管理地理信息系統為基礎，通過先進的感應器收集動態交通信息，進行融合處理、統計分析、輔助決策，最終實現對信號燈的最優控制和自動化交通信息發布。ITCS是UTMS的核心系統與集成環境。國內現狀隨著中國交通運輸業的快速發展，智能交通技術的普及應用也引起了各界的廣泛關注。目前我國基礎交通設施的水平時很高的，但不同交通方式的銜接不流暢。僅北京市就每天新增機動車2000多輛，為交通的管理與服務提出了更高的要求。在智能交通領域，北京、廣州、深圳走在我國前列。目前北京市已初步建成4大類ITS系統：道路交通控制、公共交通指揮與調度、高速公路管理、緊急事件管理，約30個子系統，分散在各交通管理和運營部門。在北京市已頒布的《北京交通發展綱要》中，明確了2010年初步實現智能化交通管理的近期目標，并將建立以智能交通系統為技術支持的“新北京交通體系”作為北京城市交通發展的長遠目標，其中綜合信息平臺和智能交通控制系統是發展的重點。作為全國首批智能交通示范城市之一的廣州，智能交通系統構建包括廣州市交通信息共用平臺、物流信息平臺、靜態交通管理系統等智能交通系統的主框架。其中共用信息平臺已初具規模，實現了羊城通系統、線網規劃系統、出租車綜合管理平臺、聯網售票系統、96900呼叫中心等多個子系統的連接，可以完成數據的采集、分類和有效存儲、查詢、訂閱等相應的數據處理工作，實現了諸多的數據處理功能，提供了初步的交通數據服務功能。深圳全面推進城市交通信息化動態管理，采用先進信息技術對城市交通運輸系統進行改造升級，努力緩解日益嚴重的交通擁堵問題，計劃在3年內重點建設交通信息采集、交通信息共享平臺、綜合交通調控、公交服務、政府決策支持、交通信息服務等6大領域的26個項目。市民未來可通過手機、路邊顯示屏、網絡、電臺等多種渠道獲得實時綜合交通信息查詢服務。未來的智能交通系統將設立公交電子站臺、客運場站顯示屏，告知乘客預計候車時間、公交車位置、線路換乘等實時信息，出現擁堵或車禍，政府部門可實時阻止車輛進入相關路段，并調控附近路網紅綠燈的時長，確保車流快速疏導，全面建成掌握動態交通狀況，并進行實時調控、有效誘導、快速服務的全市一體化交通服務系統。市交通綜治辦相關報告預計，至2020年，智能交通系統將有望使交通擁擠降低20%，交通延誤損失率降低20%，交通事故死亡降低60%，交通排污總量降低50%。建立車流量監控系統面臨的問題交通流是一種隨時間連續變化的流量，相鄰交叉路口之間如果不能考慮彼此之間的協同，有可能會使車輛經常停車，從而達不到好的控制效果，造成城市區域負載不均衡，使城市交通系統的整體性能如車輛延時和吞吐量等無法達到全局最優。因此還應考慮多交叉路口之間的相互作用，進行控制行為的協調。早期出現的多交叉路口協調控制多為集中式聯動信號控制系統。一般可對相鄰的十到二十個左右的交叉路口進行集中控制。經不斷改善和發展成為目前實際使用的交通信號協調控制系統。但對于包含成百上千個交叉路口的大型城市交通網絡，使用集中式控制方式往往會給計算和網絡帶來較大的負擔，影響了交通協調控制系統的有效性和可擴展性。在城市交通網中，要對車流量進行實時動態監控，需要做到以下工作：（1）已知路網中當前和過去若干時段內的交通信息，比如流量，路段行駛時間，費用，延誤等；（2）收集歷史和當前的交通信息，通過一定的預測算法，預測下一時刻各路段的交通情況；（3）采用先進的無線通信技術和定位系統對車輛進行定位，同時實現駕駛員與監控中心雙向信息的傳遞；（4）建立選擇最優路徑的優化模型；（5）檢測監控誘導策略的實際效果并進行修改。其中整個交通誘導過程要不斷的滾動循環迭代進行，其中最重要的是獎勵選擇最優路徑的優化模型并能夠實時產生優化路徑。其難點在于避免搜索優化路徑時產生的組合爆炸問題。任務概述需求分析近年來，隨著我國機動車保有量的持續增長，私人汽車占總保有量的66%，出現了日益嚴重的交通安全、擁堵、污染等問題，城市交通擁堵排放的尾氣已經成為了交通污染的主要來源。因此，解決交通安全、擁堵和停車難等問題已經成為近期城市智能交通系統發展的主要目標。目前，從我國人均出行次數及旅行距離與國際水平的比較發現，我國交通現代化的水平比較低，與西方國家有40-50年的差距。近年來，隨著我國經濟的快速發展，城市建設速度逐漸加快，城市規模不斷擴大，城市人口和機動車保有量迅猛增長，城市道路需求與城市車輛激增之間的矛盾日益凸顯，城市交通環境不斷惡化，城市交通擁堵、安全、污染等問題已經成為困擾整個城市經濟發展的殺手锏。現階段，雖然我國城市布局日趨合理，路網結構也逐漸完善，但交通環境惡化趨勢仍然沒有得到明顯改善。其實，在我國每年汽車擁有量的增長速度遠超城市道路擴建速度，據了解，我國車輛的平均增速達22%，而同期道路增速僅為1.99%，因此，現有城市道路基礎設施根本無法滿足當前交通快速發展的需求［10］。要從根本上解決這一問題，就要從提高現有交通基礎設施的有效利用率上出發，使得現有交通設施能夠充分發揮其作用，提高交通運輸效率，提升交通現代化服務水平，這樣才能從根本上有效地緩解交通壓力、減少交通事故頻發等一系列交通問題。我國政府已將智能交通系統作為中國未來交通發展的重要方向，在“十二五”交通規劃中，明確將智能交通列為交通規劃的重要組成部分。由此可見，無論從國家的戰略角度出發還是從市場需求出發，智能交通系統都具有廣闊的應用前景。基于無線傳感器的車載車流量監控系統分為兩大模塊，分別是管理員模塊和駕駛員模塊。管理員模塊一方面實現對傳感器及攝像頭的參數設置，并對視頻數據進行整理，將數據入庫，以便駕駛員查詢。另一方面，負責對駕駛員信息的增刪改查等情況。駕駛員模塊主要功能是能夠查詢指定路段的即時交通流情況，根據系統提示

選擇最佳行駛路徑。5.2該項目設計目標通過該系統實現以下目標：第一，管理員后臺功能，通過登錄系統后臺調整參數設置對各個路口交通狀況進行監控。第二，駕駛員功能，通過用戶登錄獲取實時交通信息。第三，交通信息管理功能。5.3第四，用戶信息管理功能。5.3車流量監控系統上下文圖（此圖重匯,最好有彩圖）圖5.2車流量監控系統上下文圖圖5.2車流量監控系統上下文圖功能層次圖車載車流量監控系統

6．系統測試模型車輛探測模型測試實驗是在一條雙向單車道道路上進行的，道路示意圖如圖9.1所示。圖6.1車輛探測實驗場景將兩信息采集節點分別置于兩個車道中間用于監測兩車道的車輛，使磁阻傳感器的X軸沿著車輛的行駛方向，Z軸垂直于車輛的行駛方向豎直向上。信息采集節點將采集的車輛信息通過路由節點傳輸到路邊的匯聚節點，匯聚節點直接通過RS232接口與筆記本電腦相連。車速測量模型

所示。本實驗的目的是為了分析車速測量算法的測量精度，具體實驗場景如圖9.2所示。本實驗的目的是為了分析車速測量算法的測量精度，具體實驗場景如圖9.2圖6.2車速測量實驗場景節點A、B分別部署在道路中間且處于同一條直線上，L為節點A、B之間的距離，在本實驗中L取5m，同樣也使磁阻傳感器的X軸沿著車輛的行駛方向，Z軸垂直于車輛的行駛方向豎直向上。設計原則車流量監控系統實現方案時將遵循以下原則：（1）可靠性該系統必須有穩定、可靠的運行系統。設計時要充分考慮后備以及恢復系統，使整個系統在出現故障時仍然能夠提供客戶服務，并能很快的排除故障正常運行。（2）擴展性、開放性設計時應按最經濟的原則，設計—個擴展性很強且在擴容升級時浪費最少的系統。該系統設計遵循開放性原則，能夠支持多種硬件設備和網絡系統，軟、硬件支持二次開發。網絡系統、數據庫系統和通信樞紐采用標準數據接口，具有與其他信息系統進行數據交換和數據共享的能力，計算機網絡系統適應將來的廣域擴展。（3）安全性、可維護性系統對數據的安全性必須予以高度重視，要采取防范措施防止黑客人侵。另外，對內部員工以及調度客戶也要加強權限控制，避免用戶能夠操作到超越權限的數據。提供自動故障報警檢測以及一定程度的自動恢復。（4）實時性、并行性考慮到機動車輛流量遠程監控點的數量，系統應采用傳輸速度快的網絡設計，保證環保信息數據的及時有效；同時系統應當避免采用輪巡的方式進行點點操作，系統應當具備自動并行數據上傳和對多個遠程監控點并行控制的功能。系統運行環境操作系統：windows2000/2003/2008/7/8/XP、Linux等支撐框架:Microsoftvisualstudio2012硬件環境：Intel（R）Core（TM）i5-5200UCPU@2.20GHz2.20GHz車載車流量監控系統的發展方向未來，物聯網重大專項、“863”計劃、國家道路交通安全科技行動計劃以及交通運輸部即將出臺的智能交通規劃將促使智能交通技術從單個交通要素的智能化向交通要素一體化的方向發展，主要體現在：（1）運用車-路協同提升交通安全水平；（2）運用信息技術提升交通管理水平；（3）基于信息共享實現多種運輸方式協同和效能提升。運用車-路協同提升交通安全水平車-路協同系統是基于無線通信、傳感探測等技術進行車-路信息獲取，通過車-車、車-路信息交互和共享，實現車輛和基礎設施之間智能協同與配合，達到優化利用系統資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標。車-路協同系統的成功實施將為交通安全帶來革命性變革，基于車-路協同系統實現的主動安全保障技術能有效減少各種碰撞事故的發生。典型應用場景包括：（1）交叉口車-路協同技術應用，包括交通信號信息發布系統、盲點區域圖像提供系統、過街行人檢測系統、交叉口通行車輛啟停信息服務、先進的緊急救援體系；（2）危險路段車-路協同技術應用，包括車輛安全輔助駕駛信息服務、路面信息發布系統、前方障礙物碰撞預防、彎道自適應車速控制［11］。運用信息技術提升交通管理水平新型檢測傳感技術、高清視頻技術、移動通信技術的發展，使大范圍進行交通動態信息獲取和交互成為可能。物聯網、云計算、智慧地球等新的信息理念和技術進步，將進一步提升交通信息的處理和服務水平。低成本、高可靠性的基礎交通信息獲取和交互、更為先進的網絡化交通信息系統的建設和服務，將是未來的發展方向。充分應用智能網絡化新型傳感器技術和新一代信息網絡技術，構建國家公路交通基礎設施狀態感知和動態監管體系。建立公路交通