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基于压力传感器的混合交通流参数采集方法研究

作　者: 吴爽
导　师: 刘明生
学　校: 石家庄铁道学院
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 混合交通压力传感器单片机路旁信号采集单元交通数据分析系统
分类号: TP212.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 46次
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内容摘要

目前我国城市道路交通中,一些城市次干路和支路中存在着机动车和自行车混行现象,这种混合交通影响了道路交通秩序,增加了交通事故隐患,降低了道路通行能力。因此,获取及时、可靠的混合交通流数据,为我国城市交通中混合交通现状的研究提供基础数据,在我国城市交通管理规划中起着关键作用。而现有的交通流采集方法,大部分是以机动车交通流为主,不太适应中国特有的混合交通环境。本论文针对这种现状,研究和实现了一种利用橡胶气压管检测技术采集机动车和自行车混合交通流参数的采集系统。本采集系统由路旁信号采集单元和交通数据分析系统两部分组成。路旁信号采集单元主要功能是：当车辆通过铺设在道路上的与车辆行驶方向正交的两根橡胶气压管时,采集单元记录下车辆通过时的时间信息和气压管产生的气压值的大小。采集单元采集完数据后上传到计算机,由交通数据分析系统对采集数据进行处理,获得混合交通流参数。本论文根据路旁信号采集单元要实现的功能,研究和设计了其硬件电路和软件程序,实现了路旁信号采集单元采集并存储混合交通流参数的功能。由于国外进口设备一般只存储“有”和“无”信号,而本系统还采集和记录压力数值,所以本论文针对温度变化对压力的影响进行了深入分析并采用相应算法进行处理。通过交通数据分析系统对车轴时间标和压力值原始数据分析处理,可获得混合交通流的车辆类型、车速、交通流量等相关参数,并能够生成交通量随时间变化的各种图表,计算高峰小时系数等参数。同时实现了对采集数据的统计、管理、查询等功能。本论文在根据压力值和车轴时距区分车型、处理孤立奇异数据等方面依据机非混合交通的情况进行了相应的算法研究。本论文研究开发的基于压力传感器的混合交通流数据采集系统,在检测原理及数据处理算法上均做了相应的改进。经实验验证,准确度及可靠性较高,具有良好的实际应用价值和推广前景。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 研究背景与意义  10-12
    1.1.1 研究背景  10-12
    1.1.2 研究意义  12
  1.2 国内外发展研究现状  12-16
    1.2.1 交通流数据采集技术国内外现状  13-16
    1.2.2 混合交通流数据采集研究现状  16
  1.3 论文研究内容及创新点  16-18
    1.3.1 主要研究内容  17-18
    1.3.2 主要创新点  18
  1.4 本章小结  18-19
第二章路旁信号采集单元硬件设计及实现  19-42
  2.1 系统硬件总体框图  19-20
  2.2 传感器信号采集模块  20-23
    2.2.1 传感器的选择  20
    2.2.2 扩散硅压力变送器原理  20-22
    2.2.3 本系统所用压力变送器  22-23
  2.3 单片机主控系统  23-26
  2.4 A/D转换电路设计  26-29
    2.4.1 A/D转换芯片特点  26-27
    2.4.2 MAX196与单片机的接口电路设计  27-29
  2.5 时钟电路设计  29-31
    2.5.1 DS1302主要性能  29-30
    2.5.2 DS1302与单片机的接口电路设计  30-31
  2.6 串口通信模块设计  31-33
    2.6.1 总线及元器件的选择  31-32
    2.6.2 串口通信电路设计  32-33
  2.7 数据存储模块设计  33-41
    2.7.1 数据存储器扩展电路设计  33-35
    2.7.2 U盘存储方案选择  35-37
    2.7.3 PB375A模块电路特性分析  37-41
  2.8 本章小结  41-42
第三章路旁信号采集单元软件设计与实现  42-57
  3.1 软件开发环境  42-44
    3.1.1 软件编程方法  42-43
    3.1.2 Cx51编译器  43
    3.1.3 STC_ISP_V3.5  43-44
  3.2 数据采集程序设计  44-48
    3.2.1 软件滤波  44-46
    3.2.2 数据采集程序分析  46-48
  3.3 数据存储程序设计  48-50
  3.4 时钟管理程序设计  50-53
    3.4.1 时钟定时方式选择  50-51
    3.4.2 时钟程序分析  51-53
  3.5 通信串口程序设计  53-56
    3.5.1 下位机通信程序设计  53-54
    3.5.2 上位机通信程序设计  54-56
  3.6 本章小结  56-57
第四章交通数据分析系统  57-73
  4.1 概述  57
  4.2 系统安装与卸载  57-59
  4.3 车轴数据转换为单车数据算法  59-60
  4.4 系统可靠性分析  60-64
  4.5 系统统计功能分析  64-70
  4.6 系统管理功能分析  70-72
  4.7 本章小结  72-73
第五章结论和建议  73-75
  5.1 结论  73
  5.2 建议  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文  79

基于压力传感器的混合交通流参数采集方法研究

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