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基于ZigBee技术的高速公路智能收费管理系统硬件技术方案设计

作 者: 高岩
导 师: 杨鸿文
学 校: 北京邮电大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: ETC ZigBee CC2430 RSSI
分类号: U495
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 280次
引 用: 3次
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内容摘要


不停车收费系统(又称电子收费系统,Electronic Toll Collection System,简称ETC系统)是利用车辆自动识别(Automatic Vehicle Identification,简称AVI)技术完成车辆与收费站之间的无线数据通信,进行车辆自动识别和有关收费数据的交换,通过计算机网络进行收费数据的处理,实现不停车自动收费的全电子收费系统。其最大特点是车辆可以以较高的速度通过收费口,无须在收费站停车交费。提高了公路的交通能力、车辆运行效率。论文首先分析了国内外智能化交通的发展现状,做了大量的技术比较,并选取当前比较热门的ZigBee技术来实现不停车收费系统,设计出基于动态数据采集和ZigBee无线传感网络的高速公路不停车收费系统。本文通过讨论ZigBee技术的背景、IEEE802.15.4标准及以此为基础的ZigBee协议栈构架,掌握ZigBee的技术优势,并将其作为无线传感器网络的核心技术。分析了硬件平台各部分设计的基本思想及必要性和可行性,并基于TI公司的CC2430无线模块设计了各个功能模块具体实现电路,最终实现了无线传感器网络通信的硬件平台。还对现有无线定位方法进行了研究,并分析了现有典型无线定位系统的优势和不足,以及其经常使用的场合。基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee技术,分析了其各种网络拓扑结构,并选择了最适合本系统的树状网络拓扑结构。然后基于成本、精确度、可行性等的分析,选择了基于RSSI测距和三边测量的定位算法,并通过改进算法提高了系统的定位精度。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 本课题的研究背景  9-10
  1.3 高速公路收费方案现状简介  10-14
    1.3.1 基于通行票的方案  10-11
    1.3.2 基于通行卡的方案  11-12
    1.3.3 不停车电子收费系统  12-14
  1.4 研究意义  14
  1.5 研究内容与创新  14-16
    1.5.1 本文主要研究内容  14-15
    1.5.2 本文创新点  15-16
第二章 基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术  16-32
  2.1 ZigBee简介  16
  2.2 ZigBee网络的构成  16-22
    2.2.1 星状网络拓扑  17-18
    2.2.2 对等网络拓扑  18-20
    2.2.3 网络组建及节点入网  20-22
  2.3 ZigBee协议的研究  22-30
    2.3.1 物理层  22-23
    2.3.2 MAC层  23-27
    2.3.3 网络层  27-29
    2.3.4 应用层  29-30
  2.4 ZigBee技术应用前景  30-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章 ZigBee网络下的高速公路的车辆识别定位算法研究  32-38
  3.1 概述  32
  3.2 无线传感器网络定位原理  32-35
    3.2.1 定位分类  32-33
    3.2.2 几种定位方法的比较与方案选取  33-35
  3.3 RSSI算法研究与改进  35-37
    3.3.1 RSSI算法简介  35
    3.3.2 RSSI算法改进思路  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 基于ZigBee的高速公路智能管理系统的硬件设计  38-49
  4.1 核心器件的选择  38-40
  4.2 硬件设计概述  40-41
  4.3 节点设计  41-47
    4.3.1 CC2430应用电路  41-43
    4.3.2 功能底板电路  43-46
    4.3.3 电路板布线设计  46-47
  4.4 硬件调试方案  47-48
    4.4.1 初期调试方案  47-48
    4.4.2 后期调试计划  48
  4.5本章小结  48-49
第五章 总结与展望  49-50
  5.1 结论  49
  5.2 不足与展望  49-50
参考文献  50-51
致谢  51

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 交通工程与公路运输技术管理 > 电子计算机在公路运输和公路工程中的应用
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