發(fā)布時間：2020-11-18 02:27

　　 隨著智能交通技術(shù)的發(fā)展,為了應(yīng)對高速公路霧區(qū)天氣對出行和運輸?shù)挠绊?高速公路霧區(qū)主動誘導系統(tǒng)已經(jīng)在多個高速公路路段進行了試驗和推廣,然而現(xiàn)有的霧區(qū)智能誘導系統(tǒng)依然存在穩(wěn)定性差,工作壽命短,無線通信需要多級轉(zhuǎn)發(fā),信息發(fā)布能力有限等問題。本文針對上述問題提出了基于LPWAN的高速霧區(qū)智能誘導系統(tǒng)這一課題,將IoT領(lǐng)域新興的LPWAN技術(shù)應(yīng)用到高速公路霧區(qū)智能誘導系統(tǒng)建設(shè)中,在現(xiàn)有高速公路智能誘導系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行了拓展研究。研究內(nèi)容主要包括:對比和評估了LPWAN的幾種主要協(xié)議,分析其應(yīng)用場景和特點,選擇LoRa作為智能誘導系統(tǒng)設(shè)計的無線通信協(xié)議。針對課題目標,分析和設(shè)計了智能誘導系統(tǒng)的架構(gòu),并規(guī)劃了各個子系統(tǒng)設(shè)計的功能要求,提出了一種可行的設(shè)計方案。從穩(wěn)定性和可靠性方面實現(xiàn)誘導從機的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計,使得誘導從機工作壽命提高,并具備自我故障檢測和上報的功能。采用了MQTT輕型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議來實現(xiàn)主機平臺和服務(wù)器之間的車輛檢測數(shù)據(jù)發(fā)布功能,提高系統(tǒng)的信息發(fā)布能力。經(jīng)過實驗和測試,在高速公路環(huán)境中,LPWAN技術(shù)相比其他短距離無線通信優(yōu)勢明顯,本文所采用的LoRa模塊的有效通信距離為3km,能夠滿足智能誘導系統(tǒng)單個路段的任意節(jié)點之間的通信,搭配星形網(wǎng)絡(luò)拓撲,可有效避免短距離無線通信多級轉(zhuǎn)發(fā)帶來的鏈路擁塞問題,節(jié)省通信模塊的功耗。誘導從機的功能測試表明,可從電源管理、紅外調(diào)制、功能檢測、失效保護、故障上報等多個方面加強從機的穩(wěn)定和可靠性設(shè)計。搭建的MQTT測試平臺顯示,MQTT能很好地傳輸字節(jié)數(shù)較少的數(shù)據(jù)包,適用于多數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膽?yīng)用場景。隨著IoT的的發(fā)展和普及,智能交通系統(tǒng)也將更多地運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),本文結(jié)合了高速公路霧區(qū)智能誘導系統(tǒng)的建設(shè)現(xiàn)狀,將IoT領(lǐng)域新興的LPWAN技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)組網(wǎng)建設(shè)中,具有實際的經(jīng)濟效益和價值,在高速公路交通智能化方面做出了一定的探索。
【學位單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U495
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 研究歷史與現(xiàn)狀
        1.2.1 LPWAN技術(shù)現(xiàn)狀
        1.2.2 霧區(qū)行車智能誘導系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要貢獻與創(chuàng)新
    1.4 本論文的研究內(nèi)容和章節(jié)安排
第二章 LPWAN無線通訊協(xié)議介紹及方案選型
    2.1 無線通信協(xié)議概覽
    2.2 LPWAN協(xié)議比較和選型
        2.2.1 協(xié)議分析和性能參數(shù)對比
        2.2.2 應(yīng)用場景分析
        2.2.3 協(xié)議選型
    2.3 本章小結(jié)
第三章 霧區(qū)智能誘導系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
    3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計
        3.1.1 系統(tǒng)框架
        3.1.2 子系統(tǒng)功能和設(shè)計要求
    3.2 系統(tǒng)工作模式和控制策略
        3.2.1 系統(tǒng)工作模式
        3.2.2 系統(tǒng)控制策略
    3.3 子系統(tǒng)組成和設(shè)計
        3.3.1 誘導控制從機組成
        3.3.2 控制主機（網(wǎng)關(guān)）組成
        3.3.3 后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成
    3.4 本章小結(jié)
第四章 誘導從機軟硬件設(shè)計
    4.1 誘導從機硬件設(shè)計
        4.1.1 硬件框架及主要芯片選型
        4.1.2 MCU最小系統(tǒng)電路設(shè)計
        4.1.3 車輛檢測模塊硬件設(shè)計
        4.1.4 LED驅(qū)動模塊硬件設(shè)計
        4.1.5 Lo Ra模塊硬件設(shè)計
        4.1.6 電源模塊設(shè)計
    4.2 誘導從機軟件設(shè)計
        4.2.1 軟件開發(fā)環(huán)境
        4.2.2 軟件控制流程和框架
        4.2.3 msp430f5529外設(shè)配置和初始化
        4.2.4 LED亮度調(diào)節(jié)、閃爍控制和同步策略
        4.2.5 車輛檢測軟件設(shè)計
        4.2.6 工作模式保護軟件設(shè)計
        4.2.7 無線模塊通信協(xié)議及其軟件設(shè)計
    4.3 誘導從機功能調(diào)試與驗證
        4.3.1 硬件焊接與調(diào)試
        4.3.2 軟件下載與測試
        4.3.3 功能驗證與測試結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)布管理平臺搭建
    5.1 平臺框架
    5.2 平臺搭建
        5.2.1 網(wǎng)關(guān)硬件平臺選擇與搭建
        5.2.2 網(wǎng)關(guān)軟件平臺選擇與搭建
        5.2.3 服務(wù)器平臺搭建
    5.3 MQTT服務(wù)器和客戶端配置
        5.3.1 MQTT服務(wù)端配置
        5.3.2 MQTT客戶端配置
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 研究工作展望
致謝
參考文獻

【參考文獻】

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1 劉爽陽;蔡艷鋒;;高速公路智能霧區(qū)預警誘導系統(tǒng)設(shè)計[J];中國交通信息化;2014年03期

2 黃戰(zhàn)華;廖可;蔡懷宇;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高精度硬件時鐘同步方法[J];計算機工程;2013年12期

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本文編號：2888230