毕业论文外文翻译-用于解决拥堵救护车通行被盗车辆检测的智能交通控制系统（含英文原文）.docx

中北大学2015届毕业设计说明书外文文献为PDF格式，下载后双击即可打开另存用于解决拥堵，救护车通行，被盗车辆检测的智能交通控制系统摘要本文提出了一种可使紧急车辆顺利通行的智能交通控制系统，每辆车都配备了特殊的无线电频率识别（RFID）装置（放在不易损坏的位置），使其无法被轻易销毁或者损坏。使用RFID专用的读取器来读取装备有RFID标签的车辆，因此可以统计出在一段特定时间内通过的车辆数，该系统也能侦测到相应路段内的被盗车辆，并通过GSM SIM300发送信息给警察局。另外，当救护车遭到拥堵时，该系统可以向交通控制器发出信号来为其打开绿灯，这个功能模块运用无线域网CC2500和PIC16F877A来完成救护车于交通控制器之间的信息传递，该模型在实验室中通过不同输入组合下的测试结果表明效果符合预期。关键字：无线域网、CC2500、GSM、SIM300、PIC16F877A、救护车、被盗车辆、拥堵控制、交通节点1 引言印度是世界上的第二大人口国家，其经济的快速增长，导致了城市的道路拥堵问题，由于空间和成本的约束，基础设施的建设速度远远落后于机动车数量的增长速度1。同时，印度的交通毫无秩序并且混乱，迫切需要一个不同于发达国家的交通控制系统来解决该问题。对交通流的智能管理可以降低拥堵的负面影响。近年来，无线网络由于有效的降低了成本，被广泛用于道路运输中2。例如像ZigBee，RFID和GSM等技术可被用于交通控制中作为提供降低成本的有效措施，RFID是一种使用无线电频率，在RFID标签和RFID读取器之间来传送信息的无线技术。有些RFID系统只能在几英尺或者几米范围内工作，而有些RFID系统却能在100米（300步）或者更远范围内工作。GSM是一个专业类型的调制解调器，它可以插入一个SIM卡来订阅一个移动运营商，就行手机一样。这些指令来自于被海克斯智能调制解调器所使用的海克斯指令。在低功耗的无线域网中可以被用于所有级别的配置来执行预定义的工作任务。它工作于ISM带（在欧洲是868MHz，在美国和澳大利亚是915MHz，在其它国家为2.4GHz）。在通用的868MHz频率到2.4GHz频率范围内数据传输速率为20千比特/秒到250千比特/秒3,4。使用868/915MHz频率的无线域网有11个频道，而使用2.4GHz频率的无线域网则有16个频道。CSMA/CA和追踪型CSMA/CA只有2个频道5。 本文分为5个部分，第二章为本论文的文献综述，第三章讨论了如何为救护车等应急车辆让路的问题，以及本文所提出的模型如何解决发展中国家和发达国家交通中存在的问题，第四章叙述了该模型如何具体的实现功能，第五章总结了工作中所取得的成果。2文献综述交通拥堵是像印度这样的发展中国家面临的主要问题，城市人口和经济的增长以及中产阶级的比例提高造成了城市中机动车数量的增长6。交通拥堵造成了车辆的缓慢移动，增加了出行时间，从而造成了大都市中存在的一个严重问题7。在绿波带系统中讨论了当紧急车辆通行时将所有红灯全部变为绿灯为其提供绿色通道的方法，“绿波带”是同步的绿灯持续时间，为紧急车辆提供了完全的绿波通道，通过设置绿波带，机动车在通过绿灯时将持续接收到绿灯信号，当被盗车辆经过信号灯时同样会绿波带追踪到。该系统的优点是置于车辆中的GPS单元不需要额外的供电，缺点是当有扰动时，会干扰车流量的统计，并在信息同步过程中对系统产生影响。在使用RFID交通控制来避免普通交通控制系统中出现的问题时，特别讨论了图形处理和中断技术。RFID技术适用于多机动车，多车道，多路口节点区域。可以提供有效的时间管理计划，其中，动态时间是通过车流通过的实时数据计算出来的，而交通控制系统根据实时数据进行的操作则是模拟了交警在指挥中的判断。为了计算并作出判断必须统计每个路口节点的车流量，该项工作的缺点是没有讨论紧急车辆与交通控制系统之间应用那种方法进行通信9。它提出了基于自动道路清障系统的RFID和GPS应用于救护车上，这项工作的重点是通过自动道路清障系统来减少救护车到医院的延误时间。在救护车尚未接近信号灯时，该系统可以提前为救护车打开绿灯。RSID有紧急模式和非紧急模式，可以防止不必要的交通拥堵，救护车与信号灯间的通信由交通控制机和GPS单元承担。该系统完全自动化，不需要人为的操作，缺点是在交通节点需要开始和终点的测量信息。如果救护车由于某些原因走了其他的路径或者其起始点不在设备范围内则无法工作。在大多数国家交通运输问题都是一个被广泛关注的问题，尤其是像印度和中国这样，人口数量处于高速增长的国家。例如，班加罗尔市近年来经历了人口与机动车数量的飞速增长。因此，在高峰期许多主干道和十字路口的通行能力（即V/C大于1）和一些中心区域的道路上车辆平均行驶速度低于10Km/h10。主要的挑战是如何管理每年增速为7%-10%的3600000辆机动车，停车位数量不足或者没有停车位，有限的警力使得道路从1到4处于高负荷使用状态，一些中心区域在高峰期，车辆行驶速度低于10Km/h10。目前班加罗尔市配备了视频交通检测和主控制系统。包括了一个数据分析系统来决定每个交通节点的交通灯的状态，可以配合当地的交通管理人员进行必要的行动。3 拟建模型从目前的问题来看，现有的技术不足以解决交通拥堵和紧急车辆通行和被盗车辆检测等问题，为了解决上述问题，本文提出了智能交通控制系统。主要包括三个部分，第一部分包括自动信号控制系统，为此，每辆车都需匹配一个RFID标签。在车辆到达RFID读取器的范围内时，会向RFID读取器发出信号，读取器便可测得特定时间内车流量的大小来判断交通拥堵程度并以此来决定该路段的绿灯时间。第二部分是紧急车辆通行部分，每辆紧急车辆装备有控制交通节点的无线信号发射和接收装置，当紧急车辆处于紧急状态时可以打开开关，此时会通过无线发射装置发信号给无线接收装置，使得交通信号灯变为绿灯。一旦紧急车辆通过，无线接收装置接收不到紧急车辆发出的信号，信号灯便会恢复原来的红灯状态。第三部分是被盗车辆检测部分，当RFID读取器读取到RFID标签后，将会与被盗车辆上的RFID进行比较，一旦两者匹配，就会发送信息到交通控制中心并将信号灯转为红灯，被盗车辆在该交通节点无法继续通行，为当地警察采取行动争取了时间。设计中使用的元件有CC2500RF模块，PIC16F877A单片机，125KHz-TTL系列RFID读取器和SIM300 GSM模块。A.无线域网模型CC2500CC2500是一个包含收发器的射频模块，可以在2.4GHz频率提供射频信号通信。每个CC2500都配备了一个单片机（PIC 16F877A）,包含唯一的识别码，每辆机动车只有一个注册了的识别码，不需要额外的设备和编码。收发器提供了一个方向上的双向通信，单片机和CC2500通过单片机的串口进行通信，CC2500的Rx引脚与单片机的Tx引脚连接，Tx引脚与Rx引脚连接，其它两个引脚用来为收发器提供电源，用9600波特率来传输和接收数据。CC2500的无线域网模块收发数据范围为20米。B.单片机（PIC16F877A）16系列的外围接口控制与其它系列相比有很多优势，它可以在不到200纳秒的时间内处理完一条指令，具有40个引脚和8K的程序内存和368字节的数据存储器。便于储存和发送指令。在交通节点便于存储大量的紧急车辆的数据，当切换为绿灯时，应对满足许多条件。简单的中断操作为循环程序的跳转提供了便利，降低了功耗，因此不需要其自带电源外的其他电源。C.GSM模块 SIM 300GSM调制解调器与微控制器相连，允许计算机使用GSM调制解调器与其它移动网络连接，GSM模块常用来提供互联网连接，可以发送和接收SMS和MMS信息。此外GSM模块必须支持一个额外的AT装置来发送和接收SMS信息。对信息的发送者来说GSM模块是低成本且有效的。SIM 300是专为全球市场研发的双频GSM。它可以在EGSM 900MHz，DCM 1800MHz和PCS 1900MHz三种频率上工作。SIM300的特制GPS多插槽等级为10/8等级并支持GPS代码框架。该GSM模块为高度灵活的四通道模块，可接入RS232，支持声音，数据，SMS，GPS和TCP/IP堆栈。通过AT命令控制（GSM07.07，07.05和AT命令强化型）。使用AC-DC电源适配器来得到12V/1A的直流电。D.RFID读取器（125KHz-TTL型）射频识别（RFID）系统是一个不需要太多物理设备来工作的无线通行IT系统，属于具有良好协议的自动识别技术，其工作原理非常简单，该系统利用附加到各种组件上单标签来进行数据追踪。标签上存储了物体的关键信息，读取器可以通过射频信号来对其进行区分。天线为集成传输电路向读取器传输信息的载体。有两种类型的RFID，为主动和被动型标签。被动型标签不需要消耗功率即可通过天线来接收来自读取器的电磁波。相反的，主动型标签需要消耗内在的电源提供的功率来接收和发送来自读取器的信号。RFID的有效范围取决于发射功率，接收功率和灵敏度，天线，频率，标签分析，环境等因素。通常，RFID范围从几米到几百米不等，读取器使用125KHz频率的话只有10cm的有效范围。4 工作模型在该模型中主要有以下三个主要的部分：A.信号自动控制系统在该模块中，出于实验目的，使用125KHz的RFID被动型标签和读取器，当车辆进入RFID读取器的范围内，读取器会识别到该车辆的唯一标签。微型控制器将会统计两分钟内通过的标签数，出于测试需要，如果数目超过10，绿灯时间就设为20秒，如果数目小于5，则设置为10秒。红灯时间设置为10秒，黄灯时间设置为2秒。B.被盗车辆检测系统在该模块中出于测试目的，采用一个唯一的RFID标签存储于被盗车辆系统中来被读取器识别。如果发现匹配项，交通灯就会立即变为持续30秒的红灯。同时一条含有该RFIS识别码的SMS信息将会通过STM200 GSM模块发送到控制中心，同时LCD将显示被盗车辆所处的位置。C.紧急车辆通行系统该模块由两部分组成，第一部分是放置于紧急车辆中的无线信号发射器，当开关被按下后，将会发送信号，该信号包含了唯一的ID和安全编码。发射器把汗PIC16F877A 单片机和无线域网模块，单片机通过串行通行的无线域网发送指令和数据。第二部分是接收部分，接收装置通过比较接收的数据和数据库中的安全编码来确保信息安全，如果两者匹配，则开启绿灯。出于测试需要，本模型用短范围的RFID读取器。首先，打开接收部分，红灯和绿灯设置为10秒，黄灯设置为2秒；第二步，将被盗车辆的RFID标签放入读取器的工作范围内。会发现信号灯变为红灯的同时发送了信息给接收器；第三步，将12个RFID标签放入读取器的工作范围内，绿灯时间变为了30秒；第四步，将紧急车辆的紧急开关打开放入读取器工作范围内，会看到交通灯变为绿灯直到紧急车辆发出的信号消失。5 结论与改进 通过自动控制信号灯，节约了人力资源，整个系统都是自动化的，只需要很少的人工干预。当被盗车辆被侦测到，信号灯自动变为红灯，此时只需要警察采取措施即可，如果被盗车辆出现在交通节点内，信息也会发送给下个节点的交通控制等来为抓捕嫌疑人提供条件，紧急车辆比如救护车，救火车需要尽快到达指定地点，如果因为交通拥堵在路上浪费了时间，可能会使许多人的生命处于危险之中，提供紧急车辆通行系统，可以为交通节点内的紧急车辆打开绿灯，只有紧急车辆提供后才会恢复为红灯状态，可以通过提高读取器的工作范围来进一步加强对被盗车辆的检测，当然，放于被盗车辆上的GPS模块可以提供被盗车辆的精确位置。目前，我们已经将该系统应用到了一条路上的交通节点中，这为该系统扩展到应对各种复杂路况奠定了基础。参考文献1 G. Varaprasad and R. S. D. Wahidabanu, “Flexible routing algorithmfor vehicular area networks,” in Proc. IEEE Conf. Intell. Transp. Syst.Telecommun., Osaka, Japan, 2010, pp. 3038.2 B. P. Gokulan and D. Srinivasan, “Distributed geometric fuzzy multiagenturban traffic signal control,” IEEE Trans. Intell. Transp. Syst.,vol. 11, no. 3, pp. 714727, Sep. 2010.3 K. Sridharamurthy, A. P. Govinda, J. D. Gopal, and G. Varaprasad,“Violation detection method for vehicular ad hoc networking,”Security Commun. Netw., to be published. Online. Available:/doi/10.1002/sec.427/abstract4 M. Abdoos, N. Mozayani, and A. L. C. Bazzan, “Traffic light control innon-stationary environments based on multi agent Q-learning,” in Proc.14th Int. IEEE Conf. Intell. Transp. Syst., Oct. 2011, pp. 5801585.5 ZigBee Specifications, ZigBee Alliance IEEE Standard 802.15.4k2013,2014. Online. Available: /Specifications.aspx6 Traffic Congestion in BangaloreA Rising Concern. Online. 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