专利名称：基于无线传感器网络的车路交互系统和方法
技术领域：
本发明涉及无线网络应用技术领域，特别是一种基于无线传感器网络的道路与车辆的交通安全与智能化管理系统和方法。
背景技术：
交通拥塞和交通安全是制约当前社会与经济发展的重要因素，严重影响了人们的正常生活。如果要消除引起交通拥塞和不安全的因素，为驾驶人员和交通管理部门两方面提供及时的路况信息，则可避免一些交通事故和交通拥塞现象，使他们能根据实际情况及时调整和调度行车路线。另外，对行车速度的测控和告警，则是大幅度降低交通事故的重要环节。因为目前大多数交通事故直接或间接地与车速过快有关，车辆行进过程中出现超速现象，有时候是司机在不经意中实施。因此，对车速过快的车辆及时进行告警提示，对违章超速事件进行自动检测和记录，是一种新型的以人为本的交通管理手段。
我国目前的交通管理系统存在的主要问题一是对车辆和道路的监控是分离的，即交通管理部门只单独地对运行车辆或公路进行监测和数据采集，特别是不向运行车辆提供反馈信息和及时提供采集到的路况，车路之间缺乏交互；二是交通管理系统的网络化程度不高，或者代价费用较高致使不宜大范围内安装应用；三是系统组网技术单一，通常只采用无线局域网技术构成总线型结构，新兴的自组网技术方案没有得到应用和体现，不能实现长远距离的数据传输。
目前已有一些涉及道路和车辆的交通管理信息系统。例如，审定公告日为2002年11月6日、公开号为CN1417756A的中国专利“道路交通状况检测方法”，通过调节一组检测传感器的监测点以及双路时间比较系统计算出车速，并利用现有的移动通信网传输至交通检测中心，提供了一种单纯的车速检测和信号处理方法，该方法简单易实现，然而没有考虑到对运行车辆的交互。审定公告日为2005年2月16日、公开号为CN1581243A的中国专利“高速公路红外智能信息服务系统”，提供了一种能预警车辆超速、超载、发生突发事件确定车辆位置和不停车付费的高速公路红外智能信息服务系统，该系统未考虑采用先进的组网技术。另外，审定公告日为2003年2月11日、公开号为CN1186751C的中国专利“路桥车流自适应管理系统”，通过核实装有电子车牌的车辆，控制其放行驶入和疏通车流，形成一种路桥车流的自适应管理系统。该系统方案采用红外电子装置进行网络互联，主要对运行车辆进行控制和管理，缺乏发挥运行车辆的自主性，另外组网的形式简单，不能很好地实施长远距离和大范围的数据传输。
本发明以多种组网技术形成一种车路交互系统，克服传统交通管理方案的不足，具有实用性和先进性的优势，在现代化的道路管理体系中可发挥较好作用。
发明内容
本发明的目的在于改进现有交通管理系统和技术方法的不足，提供一种车路交互的、新型的交通管理系统和方法。
本发明提供的系统涉及如下五种装置和设备(1)智能路标。智能路标是埋设在地基的无线传感器节点，其外壳由防水防压装置组装而成，负责感知和采集路面状况的数据，多个这种路标节点构成自组织的无线传感器网络。
(2)测速节点。一组测速节点包括两个固定位置的无线磁场传感器节点，负责感知满足电子身份认证的通过车辆，完成车速计算任务，向车速过快的车辆发出告警，记录违章超速事件。
(3)车载移动通信节点。车载移动通信节点安装在运行的车辆上，接收智能路标发送的路况信息，并接收测速节点对其车速的计算结果以及告警提示。
(4)监控基站。监控基站是由配备有线和无线网络接口的PC机构成，既作为智能路标组成的无线传感器网络的信宿节点，又与有线网络联接，将采集的数据传输至远程服务器。
(5)远程服务器。远程服务器是汇总所有网络数据的计算机系统，可位于远处的室内机房，通过数据库系统来分析和管理车路交互信息的资料。
本发明提供的基于无线传感器网络的车路交互系统，由埋入地基的智能路标传感器节点(1、4)、车载移动节点(2、3、9)、固定位置的无线测速传感器节点(5、6)、监控基站(7)和远程服务器(8)组成，监控基站(7)汇聚所有采集和接收到的网络信息，通过有线网络发送至远程服务器(8)，实现交通系统的网络化管理。具有道路与车辆相互作用的特点。系统从总体上分成智能路床网络和测速网络，智能路床网络负责路况检测，测速网络负责车速检测和超速警告与记录，两种网络采集的数据传送至监控基站和远程服务器。测速节点记录满足电子身份认证的车辆通过的时刻，分析计算出的车速，如果速度过快则向车辆及时发出告警，如果超速违章则在告警的同时，还传送和记录违章事件。智能路标负责采集路况数据并形成自组织的无线传感器网络，接收车辆的超速信息，将数据以接力赛的方式无线传输至监控基站，还负责将特殊的路况信息发送给车辆。监控基站汇聚采集的数据，通过有线网络传至远程服务器。
智能路标构成的无线传感器网络，可实现长远距离的网络通信，完成大范围内的数据传输，而且节点的费用低廉，部署简便，采用锂电池供应能量，使用寿命可达5-10年。满足电子身份认证的车辆表明该车辆属于本系统的成员，具有唯一的ID编号，接受系统的信息化管理。本发明提供的测速方法只对本系统的成员车辆进行车速检测，对路过的其它运行车辆不实施测速行为。
由于测速传感器节点是通过测量车辆的磁场扰动来感知和判断是否有车辆通过这一事件的发生，磁场扰动的感知范围很有限，只能对本车道内的运行车辆实施感知功能。因此，一组测速传感器节点需要部署在同一车道上，只对该车道上的通过车辆进行车速检测，不对其它车道上的运行车辆实施测速，其它车道上的运行车辆由其它组的测速节点实施。测速节点组与组之间的间隔距离根据实际应用的需要来确定。
本发明提供的基于无线传感器网络的车路交互系统的方法、系统方法包括路况检测方法、车速检测方法和车路交互方法，车路交互方法反映了车路交互系统的特征，系统运行的总流程体现该方法的实施细节，可完成对路况数据的采集和分析，形成可监控的智能化路床网络和测速网络，智能路床网络负责路况检测，测速网络负责车速检测和超速警告与记录，这两种网络采集的数据传送至监控基站和远程服务器。实现车辆测速和超速告警，采集的信息通过网络进行集中管理。车速检测方法用于在道路上多次测速，由测速网络负责车速检测任务，向车速过快的车辆发出告警提醒，传输并记录违章超速事件。路况检测方法是由智能路床网络负责公路路况检测，另外负责传送超速违章事件信息。
所有测速节点无需构成一个大的网络体系，测速节点组与组之间的距离可相距较远，它们之间不需要建立网络连接，只需要由本组内的两个测速节点与待测速车辆构建起无线局域网，即可完成指定的功能任务。测速节点组内的两个传感器之间的距离取为20-30米为宜，太短的距离会导致测速误差较大，太长的距离也会引起低功耗无线通信的失效。另一方面，智能路标的分布和部署则是有规则和尽量均匀的，相对测速节点来说，它们的密度要大些，因而智能路标之间不能相隔距离过大，保证所有路标节点与其它节点之间均能实现无线组网通信。因此，不均匀配置的测速节点组与尽可能均匀分布的智能路标之间实现无线连接，将测速数据传输到由路标节点构成的无线传感器网络，实现所有设备之间的联网。
本发明的特征在于(1)实现车辆与道路两者之间的交互，布设在道路路面的固定站点对运行中的车辆进行测速和监视，车辆则接收这些固定站点发出的车速告警提醒，且接收路标节点发出的路况信息；(2)智能路床网络与测速网络互联，测速结果通过智能路标节点自组织地路由传输至监控基站，采用多跳自组网的无线传感器网络协议实施数据发送，而路况信息被传送至装有无线接收设备的车辆，无线采集的数据最终通过有线网络传输给远程服务器，形成高度网络化的交通管理系统。
本发明具有如下有益效果(1)对运行的车辆进行速度检测，如果车速过快，则对车辆进行速度告警提醒，增加车辆行驶的安全性；(2)对违章超速车辆进行自动记录，提高交通管理的智能化程度；(3)自动收集路面状态，汇总到监控中心进行分析和发布，便于城市交通管理部门预先掌握路况信息，减少交通拥塞现象；(4)运行的车辆能及时获得前方道路的路况信息，提高车辆行驶的效率和道路通行的能力；(5)本发明为智能化交通提供良好的信息服务和技术支持。
下面结合附图进一步详细说明本发明的具体实施例。
图1是车路交互系统的方案设计示意图；图2是本发明的智能路标结构图；图3是本发明的监控基站结构图；图4是本发明的无线测速节点结构图；图5是本发明的车载移动通信节点结构图；图6是本发明的系统总体操作的车路交互方法流程图；图7是本发明的智能路床网络操作的路况检测方法流程图；图8是本发明的车速监控网络操作的测速方法流程图。
具体实施例方式
参考附图更详细地描述了本发明的某些实施例。
如图1所示的道路，由标记为1、2、3、4的四条车道组成，中间斜线为绿化地带。在道路地基埋设智能路标1和4，它们可部署在任意车道，用于收集路况信息，并将采集的信息以无线方式发送至监控基站7，监控基站通过有线网络与远程服务器互联，各智能路标例如1和4之间也以无线方式传送数据。通过在某一车道(例如在第4车道的A和B点处)安装测速的无线固定节点5、6，固定测速节点5和6组成一套测速系统，在道路的同一车道上安装此类系统多套。
当满足电子身份认证的移动车辆在时刻t1在经过位置2时，固定节点5接受该移动车辆的磁场扰动，并向固定节点6通报时刻t1的数值。假设A和B位置点处之间的距离为D，且它们之间不存在弯曲道路，如果该车辆运动到位置3的时刻为t2，则固定节点6根据t2与t1之间的时间差值和距离D，计算出该车时速，并向车辆发送测速结果。
测速结束后如果判断出该车辆的运行速度过快，则向车辆发送警告信息，再由车内节点进行语音提醒。如果属于违章超速事件，时速不符合该地段的交通规则和要求，则第二测速节点在向车辆发送警告信息的同时，还向附近的智能路标节点传送违章记录，由智能路标网络发送至监控基站和远程服务器。
在部署系统时，使得智能路标节点构建一套无线Ad-hoc传感器网络，这种组网技术的好处在于可实现长远距离的数据传输，节点功耗低，使用寿命长，成本费用低。测速节点位置的确定是根据需要在适当地点埋设。一组测速节点内的两个传感器之间距离选择在20-30米为宜。
图2是本发明的智能路标的结构图。智能路标节点的外壳由防水防压装置构成，避免载重车辆压坏节点设备，以及避免由于雨水浸泡而损坏内部电路，节点模块包括中央处理单元、存贮器、电源、天线、无线收发器、无线通信单元和温度传感器，中央处理单元、存贮器连接于温度传感器、无线通信单元和无线收发器。由多个埋入地基的这种智能路标节点构成自组织的Ad-hoc无线传感器网络，负责采集路况数据，并接收测速节点发出的违章超速事件信息，将采集和接收的网络数据汇聚至监控基站。无线通信单元采用时分多路访问(TDMA)协议，允许多个节点共享同一信道。
图3是本发明的监控基站的结构图。监控基站由PC机、电源、天线、无线收发器、无线通信单元和计算机网络通信接口等组成。PC机连接于计算机网络通信接口、无线通信单元和无线收发器。监控基站实现无线与有线通信相结合，作为无线传感器网络的信宿节点汇聚网络传输的数据，并与有线网络相联，将传感器节点采集的数据传输至远程服务器。有线连接的方式采用以太网或者通过Internet与服务器连接。
图4是本发明的无线测速节点的结构图。测速节点包括中央处理单元、存贮器、电源、天线、无线收发器、无线通信单元和磁场传感器。中央处理单元、存贮器连接于磁场传感器、无线通信单元和无线收发器。固定位置的无线测速传感器节点负责感知满足电子身份认证的通过车辆，完成车速计算，并向车速过快的车辆发送速度提示告警，对违章车辆的超速事件向智能路标传送后汇聚至监控基站，最后记录在远程服务器。车速过快或者超速违章的数值标准，是根据该路段的管理办法来确定。
图5是本发明的车载移动通信节点的结构图。车载移动通信节点接收智能路标发送的路况信息，向驾驶人员诱导交通情况，并接收测速节点对其运行速度的计算结果以及告警提示，它由中央处理单元、存贮器、电源、天线、无线收发器、汽车身份电子信息、无线通信单元和语音提示模块等组成。中央处理单元、存贮器连接于语音提示模块、无线通信单元、汽车身份电子信息单元、无线收发器。
本发明提供的车路交互系统，从总体上分成智能路床网络和测速网络。智能路床网络负责路况检测，测速网络负责车速检测和警告与记录，两种网络采集的数据传送至监控基站和远程服务器。提供的系统方法包括路况检测方法、车速检测方法和车路交互方法。车路交互方法反映车路交互系统的特征，系统运行的总流程体现该方法的实施细节。
图6是车路交互方法的流程图，其具体步骤如下步骤S6-1整个网络部署后，系统启动；步骤S6-2启动智能路床网络，所有智能化路标节点(1、4)构成自组织的无线传感器网络；步骤S6-3智能路标定时检测路面状况，在出现路面异常状态时以无线方式向道路上的车辆(9)通报路况的提醒信息；步骤S6-4启动测速网络，由两个固定位置的无线传感器节点(5、6)构成一组测速网络；步骤S6-5如果存在满足电子身份认证的车辆(2、3)穿越过测速节点的监测地段，则测速网络实施车速检测；步骤S6-6如果车辆速度超速违章，则测速节点向其发出超速警告，并记录违章事件信息；步骤S6-7监控基站(7)接收智能路标传送的路况信息和超速违章事件，通过有线网络传输到远程服务器(8)。
智能路床网络与测速网络互联，测速结果通过智能路标自组织地路由传输至监控基站，采用多跳自组网的无线传感器网络协议实施数据发送，另一方面路况信息以无线方式传送给在智能路标传输范围内的、装有接收设备的车辆，诱导车辆合理地选择路线，采集的数据最终通过有线网络传输至远程服务器，形成高度集成的网络化交通管理方法。
车辆与道路两者相互作用，位于某一车道上的固定站点对通过该车道的运行车辆实施测速和监视，车辆则接收固定站点发出的车速提醒，还接收路标节点发出的路况信息。
图7是路况检测方法的流程图。由智能路床网络负责道路路况检测和以接力的方式传送违章事件信息至监控基站，路况检测方法的具体步骤如下
步骤S7-1在智能路床网络运行之前，先启动整个系统，尤其使监控基站(7)和远程服务器(8)处于预备接收数据的状态；步骤S7-2监控基站启动；步骤S7-3启动智能路标节点(1、4)，使其处于工作和休眠交替循环状态；步骤S7-4智能路标节点自组织地形成无线传感器网络，并与监控基站建立连接，监控基站充当网络的信宿节点；步骤S7-5路标节点根据工作与休眠的循环调度周期，定时检测和采集路面状况数据，例如根据感知温度判断路面是否结冰；步骤S7-6如果路标节点未到触发路面检测事件的时刻，则进入等待时间段；步骤S7-7如果路标节点检测到采集的数据，判断该路标节点是否位于监控基站附近，即是否在监控基站无线传输的一跳通信距离范围之内；步骤S7-8如果路标节点不在监控基站附近，将数据转发至邻近路标节点；步骤S7-9邻近路标根据传感器网络的Ad-hoc组网特性，将接收的数据以自组织的方式转发至其它路标，直至传送给位于监控基站附近的某路标节点；步骤S7-10如果路标节点在监控基站附近，直接将数据传输给监控基站；步骤S7-11监控基站将数据通过有线方式传送至远程服务器。
路况检测的时间周期根据特定应用来确定。如果智能路标只检测路面是否结冰，根据传感器感知的路面温度小于等于0或者大于0来确定冰冻情况，则每隔1-2小时启动温度传感器量测温度一次。另外，假如出现路面冰冻，则每隔若干秒数就扫瞄在其无线通信范围内是否存在满足电子身份认证的车辆，如果存在此类型的车辆，则向其通报本路段已被冰冻，供驾驶人员提前做好路线选择。
图8是车速检测与超速处理方法的流程图。由测速网络负责车辆测速，向车速过快的车辆发出告警提醒，传输与记录违章超速事件，车速检测方法的具体步骤如下步骤S8-1在待测速的车道上部署多组用于测速的传感器节点，每组由两个传感器节点组成，每组的两个测速节点之间为直线可通视，即它们之间不存在弯曲道路，它们位于同一车道上，并使它们进入工作预备状态，实现同组节点之间的时钟同步并且存贮它们之间的距离数值D，并使它们进行工作预备状态，实现同组节点之间的时钟同步，因而该组测速节点与待检速度的运行车辆构成无线局域网；步骤S8-2位于同一车道(如图1中的第4车道)的一组测速节点(1、4)构成测速地段，由磁场传感器感知运行车辆的磁场扰动，如果穿越过满足电子身份认证的车辆，则对该车辆的电子身份信息进行确认，确定是否启动测速任务；步骤S8-3如果没有相应车辆通过测速地段，则该组测速节点进入休眠状态，等待有相应车辆穿越测速地段事件的触发；步骤S8-4如果在测速地段穿越过满足电子身份认证的车辆，这一事件被测速节点感知，则启动测速任务，否则对其它车辆不启动测速任务；步骤S8-5在测速节点组中，首先感知相关运行车辆的传感器节点，即位于车辆驶来方向的节点作为第一测速节点(5)，相应的另一节点作为第二测速节点(6)，第一测速节点记录车辆到达其正对位置(2)的时刻t1；步骤S8-6第一测速节点将时刻t1数值和该车辆的电子身份ID编号发送至第二测速节点，通知第二测速节点准备对该车辆实施测速；步骤S8-7第二测速节点应答测速任务，根据传送来的该车辆的电子身份信息，感知和记录该车辆到达其正对位置(3)的时刻值t2；步骤S8-8如果两个测速节点之间为直线可通视，不存在弯曲道路，第二测速节点根据V＝D/(t2-t1)，计算出该车辆的运行速度V，并向该车辆的无线通信节点发送计算出的车速数据；步骤S8-9第二测速节点根据当地道路管理规定和交通法规，判断该车辆是否超速，超速分成两种情形一种是速度过快，但在规定范围内，则发出告警提醒，另一种是违章超速，则向车辆告警的同时，还要记录和备案以便做出处理；
步骤S8-10如果该车辆未超速，属于正常行驶行为，则该车速监控管理过程结束，测速节点组清除本次测速的内容；步骤S8-11如果该车辆的驾驶速度过快，但在规定范围内，则第二测速节点向其发出告警提示，车载移动通信节点进行语音告警，提醒驾驶人员减速慢行；步骤S8-12如果该车辆属于违章超速，则第二测速节点向车辆告警，同时还将该起违章事件的记录信息转发到邻近的路标节点(4)，由其传输至监控基站(7)；步骤S8-13路标节点根据自组织的路由，将违章记录以无线多跳的方式传输至监控基站，测速节点组清除本次测速的内容，结束本次测速事件。
以上所述仅为本发明较佳的主要实施过程而已，并非用来限定本发明的实施范围；凡是依本发明所作的等效变化与修改，皆为本发明专利范围所涵盖。
权利要求
1.一种基于无线传感器网络的车路交互系统，其特征在于由埋入地基的智能路标传感器节点(1、4)、车载移动节点(2、3、9)、固定位置的无线测速传感器节点(5、6)、监控基站(7)和远程服务器(8)组成，监控基站(7)汇聚所有采集和接收到的网络信息，通过有线网络发送至远程服务器(8)，实现交通系统的网络化管理。
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的车路交互系统，其特征在于智能路标节点包括中央处理单元、存贮器、电源、天线、无线收发器、无线通信单元和温度传感器组成，中央处理单元、存贮器连接于温度传感器、无线通信单元和无线收发器，由多个埋入地基的这种智能路标节点构成自组织的Ad-hoc无线传感器网络，采集路况数据，并接收测速节点发出的违章超速事件信息，将网络数据传送至监控基站。
3.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的车路交互系统，其特征在于监控基站由PC机、电源、天线、无线收发器、无线通信单元和计算机网络通信接口组成，PC机连接于计算机网络通信接口、无线通信单元和无线收发器，监控基站采用无线与有线通信相结合的方式，作为无线传感器网络的信宿节点汇聚网络传输的数据，并与有线网络相连接，将传感器节点采集的数据传输至远程服务器。
4.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的车路交互系统，其特征在于固定位置的无线测速传感器节点由中央处理单元、存贮器、电源、天线、无线收发器、无线通信单元和磁场传感器组成，中央处理单元、存贮器连接于磁场传感器、无线通信单元和无线收发器，感知在某一车道上的具有电子身份认证的通过车辆，对超速车辆的违章事件向智能路标传送后汇聚至监控基站，最后记录在远程服务器。
5.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的车路交互系统，其特征在于车载移动通信节点由中央处理单元、存贮器、电源、天线、无线收发器、汽车身份电子信息、无线通信单元和语音提示模块组成，中央处理单元、存贮器连接于语音提示模块、无线通信单元、汽车身份电子信息单元、无线收发器。
6.一种基于无线传感器网络的车路交互系统的方法，其特征在于系统方法包括路况检测方法、车速检测方法和车路交互方法，车路交互方法反映了车路交互系统的特征，系统运行的总流程体现该方法的实施细节，车路交互系统从总体上分成智能路床网络和测速网络，智能路床网络负责路况检测，测速网络负责车速检测和超速警告与记录，这两种网络采集的数据传送至监控基站和远程服务器，其具体步骤如下步骤S6-1整个网络部署后，系统启动；步骤S6-2启动智能路床网络，所有智能化路标传感器节点(1、4)构成自组织的无线传感器网络；步骤S6-3智能路标定时检测路面状况，在出现路面异常状况时以无线方式向道路上的车辆(9)发出路况通报；步骤S6-4启动测速网络，由两个固定位置的无线传感器节点(5、6)构成一组检测车速的无线网络；步骤S6-5如果存在满足电子身份认证的车辆(2、3)穿越过测速节点的监测地段，则测速网络实施车速检测；步骤S6-6如果车辆速度属于超速违章，则测速节点向其发出超速警告，并记录违章事件信息；步骤S6-7监控基站(7)接收智能路标传送的路况信息和超速违章事件，通过有线网络传输到远程服务器(8)。
7.根据权利要求6所述的基于无线传感器网络的车路交互系统的方法，其特征在于智能路床网络与测速网络互联互通，测速结果通过智能路标自组织地路由传输至监控基站，采用多跳自组网的无线传感器网络协议实施数据发送，另一方面路况信息以无线方式通传送给在其传输范围之内、装有通信接收设备的车辆，使运行车辆掌握路况信息以便选择恰当的路线，采集的数据也通过有线网络传输至远程服务器，形成高度集成的网络化交通管理方法。
8.根据权利要求6所述的基于无线传感器网络的车路交互系统的方法，其特征在于车辆与道路两者相互作用，位于某一车道上的固定站点对通过该车道的运行车辆实施测速和监视，车辆则接收固定站点发出的车速提醒，还接收路标节点发出的路况信息。
9.根据权利要求6所述的基于无线传感器网络的车路交互系统的方法，其特征在于由智能路床网络负责道路路况检测和以接力的方式传送违章事件信息至监控基站，路况检测方法的具体步骤如下步骤S7-1在智能路床网络运行之前，先启动整个系统，尤其使监控基站(7)和远程服务器(8)处于预备接收数据的状态；步骤S7-2监控基站启动；步骤S7-3启动智能路标节点(1、4)，使其处于工作和休眠交替循环状态；步骤S7-4智能路标节点自组织地形成无线传感器网络，并与监控基站建立连接，监控基站充当网络的信宿节点；步骤S7-5路标节点根据工作与休眠状态的时间调度循环，定时检测和采集路面状况数据；步骤S7-6如果路标节点未到触发路面检测事件的时刻，则进入等待时间段；步骤S7-7如果路标节点检测到采集的数据，判断该路标节点是否位于监控基站附近，即是否在监控基站无线传输的一跳通信距离范围之内；步骤S7-8如果路标节点不在监控基站附近，将数据转发至邻近路标节点；步骤S7-9邻近路标根据传感器网络的Ad-hoc组网特性，将接收的数据以自组织的方式转发至其它路标，直至传送到位于监控基站附近的某路标节点；步骤S7-10如果路标节点在监控基站附近，直接将数据传输给监控基站；步骤S7-11监控基站将数据通过有线方式传送至远程服务器。
10.根据权利要求6所述的基于无线传感器网络的车路交互系统的方法，其特征在于由测速网络负责车辆测速，向车速过快的车辆发出告警提醒，传输和记录违章超速事件，车速检测方法的具体步骤如下步骤S8-1在待测速的路段部署多组用于测速的传感器节点，每组测速节点由两个传感器节点组成，每组的两个测速节点之间为直线可通视，即它们之间不存在弯曲道路，它们位于同一车道上，并使它们进入工作预备状态，实现同组节点之间的时钟同步并且存贮它们之间的距离数值D，该组测速节点与待检速度的运行车辆构成无线局域网，不同组之间的传感器节点不实现联网通信；步骤S8-2在道路同一车道固定位置的一组测速传感器节点(1、4)形成测速地段，由磁场传感器感知运行车辆的磁场扰动，如果穿越过满足电子身份认证的车辆，通过对该车辆电子身份信息的解读和确认，确定是否启动测速任务；步骤S8-3如果没有相应车辆通过测速地段，则该组测速节点进入休眠状态，等待有相应车辆穿越测速地段时才触发测速事件；步骤S8-4如果在测速地段穿越过满足电子身份认证的车辆，这一事件被测速节点感知，则启动测速任务，否则对其它车辆不启动测速任务；步骤S8-5在测速节点组中，首先感知相关运行车辆的传感器节点，即位于车辆驶来方向的节点确认作为第一测速节点(5)，相应的另一节点确认作为第二测速节点(6)，第一测速节点记录车辆到达其正对位置(2)的时刻t1；步骤S8-6第一测速节点将时刻t1数值和该车辆的电子身份ID编号发送至第二测速节点，通知第二测速节点准备对该车辆实施测速；步骤S8-7第二测速节点应答实施测速任务，根据传送来的该车辆的电子身份号码，感知和记录该车辆到达其正对位置(3)的时刻值t2；步骤S8-8如果两个测速节点之间为直线可通视，不存在弯曲道路，则第二测速节点根据V＝D/(t2-t1)，计算出该车辆的运行速度V，并向该车辆的无线通信节点发送计算出的车速数据；步骤S8-9第二测速节点根据当地道路管理规定和交通法规，判断该车辆是否超速，超速分成两种情形一种是速度过快，但在规定范围之内，则发出告警提醒，另一种是违章超速，则向车辆告警的同时，还要进行记录和备案，以便做出违章处理；步骤S8-10如果该车辆未超速，属于正常行驶行为，则该车速监控管理过程结束，测速节点组清除本次测速的内容；步骤S8-11如果该车辆的驾驶速度过快，但在规定范围内，则第二测速节点向其发出告警提示，车载移动通信节点进行语音告警，提醒驾驶人员减速慢行；步骤S8-12如果该车辆属于违章超速，则第二测速节点向车辆告警将该起违章事件的记录信息转发到邻近的路标节点(4)，由其传输至监控基站(7)；步骤S8-13路标节点根据自组织的路由，将违章记录以无线多跳的方式传输至监控基站，测速节点组清除本次测速的内容，结束本次测速过程。
全文摘要
本发明涉及无线网络应用技术领域，特别是一种基于无线传感器网络的道路与车由埋入地基的智能路标传感器节点、车载移动节点、固定位置的无线测速传感器节点、监控基站和远程服务器组成，监控基站汇聚所有采集和接收到的网络信息，通过有线网络发送至远程服务器，实现交通系统的网络化管理。系统方法包括路况检测方法、车速检测方法和车路交互方法，车路交互方法反映了车路交互系统的特征，系统运行的总流程体现该方法的实施细节，车路交互系统从总体上分成智能路床网络和测速网络，智能路床网络负责路况检测，测速网络负责车速检测和超速警告与记录，这两种网络采集的数据传送至监控基站和远程服务器。
文档编号G08G1/0962GK101051419SQ20061001173
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月5日 优先权日2006年4月5日
发明者崔逊学, 赵湛, 方震 申请人:中国科学院电子学研究所