一种利用白频谱通信进行区域交通流量检测的方法与流程

本发明涉及无线通信方法领域，具体涉及一种利用白频谱通信进行区域交通流量检测的方法。

背景技术：

随着城市化进程的不断加快和小汽车的普及，城市交通交通阻塞、交通事故频发，交通环境恶化等问题日渐突出，城市交通规划和建设部门力图通过信息化的手段和智能交通的管理，实现道路的交通信息适时掌握和高效调度。近年随着物联网方法的快速发展，无线通信方式的逐步成熟。

在现有的无线物联网通信系统中，常用的通信方法包括蓝牙、zigbee、wifi和移动通信网络等。其中，蓝牙、zigbee和wifi都属于短距离无线通信方式，覆盖范围仅有几十米，很难成形覆盖区域的交通流量检测系统。移动通信网络是目前物联网的主要承载网，但接入这种网络时，每个终端都需要sim卡，设备费用高，还要收取昂贵的通信费用。

随着我国广播电视从模拟向数字的转换，将释放出大量超高频（uhf）频段资源，充分利用这一重要频谱资源，建立独立的广电物联网，可有效解决区域交通流量检测系统的覆盖范围问题。

技术实现要素：

本发明提供一种利用白频谱通信进行区域交通流量检测的方法，解决传统的通信方法在进行区域交通流量检测时存在的不足。

一种利用白频谱通信进行区域交通流量检测的方法，包括以下步骤:

将检测终端与无线基站进行组网，基站通过白频谱查询模块查询并获取在基站的信号覆盖范围内可用的频段列表；

白频谱频段选取模块在列表中选择一个频段；

通过上下信道子载波自适应模块，将选取的频段分解为多个子载波；

检测终端在发送信息时，先选择一个子载波，然后检测是否还有其它终端在使用；

如果有其它终端在使用就选择下一个子载波，如果没有就利用这个子载波进行通信；

基站通过通信模块将信息发送至终端。

一种用于实现所述方法的区域交通流量检测系统，包括：

前端检测终端，用于获取基础交通流数据，利用广电白频谱传输至接收基站；

基站网络，用于与终端通过空中接口对信号进行传输，然后再经过互联网传输信息；

白频谱数据库，用于向基站提供当地的无线接入频点和频段；

白频谱查询模块，用于查询并获取在基站的信号覆盖范围内可用的频段列表；

白频谱频段选取模块，用于通过扫描白频谱数据库选取一个频段终端通信；

上下信道子载波自适应模块，用于将一个白频谱频段分解为多个子载波；

通信模块，用于实现终端与基站之间的通信；

网络管理服务器，用于接收基站传送的交通流数据；

交通流数据库服务器，用于存储接收基站传送的交通流数据；

流量信息管理分析平台，用于对区域交通运行状况进行监测与评价；

第三方app,用于与流量信息管理分析平台实现互联。

进一步，所述白频谱选取模块选择的频段带宽为200khz。

进一步，每个所述子载波的带宽为12.5khz。

进一步，所述子载波由终端来选择。

进一步，单个所述基站可覆盖3km范围，容纳5万终端。

进一步，所述前端检测终端为无线地磁检测器，所述无线地磁检测器内置通信模块。

与现有方法相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明充分利用了现有的频谱资源，且广电白频谱所在频率范围的无线电波自由空间传播路径损耗小、穿透力强，有效避免干扰。

（2）白频谱通信在同等功率下具有更广的覆盖范围，满足区域交通流量检测的通信需求，可降低成本和功耗。

（3）将频段带宽分解为12.5khz的子载波，与米风白频谱通信方法相比，子载波带宽加大，可提高传输速率。

（4）利用白频谱通信的广覆盖性，可对区域交通运行状态进行监测与评价，有效提升区域整体交通运行效率和管控能力，增强交通应急反应能力。

附图说明

图1为本发明的白频谱通信流程图。

图2为本发明的区域交通流量检测系统网络架构图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。

广播电视白频谱简称白频谱，是指在特定时间、特定区域，在不对更高级别的服务产生干扰的基础上，可被无线通信设备或系统使用的频谱，这其中包括了管理者没有分配的频谱、已分配但未使用或未充分使用的频谱、相邻频道间的保护频段以及广电业模拟向数字转换后空闲出来的频段。

一种利用白频谱进行区域交通流量检测的方法，主要利用了广播电视无线网络频谱资源，在米风白频谱超窄带物联网通信方法（专利号201610102362.0）基础上对通信带宽进行了更改。

区域交通流量检测系统采用三层架构：

第一层为前端检测终端，采用无线地磁检测器，检测器内置通信模块，获取基础交通流数据，利用广电白频谱传输至接收基站。

第二层为广电通讯传输层，包括基站网络和白频谱通信系统。白频谱通信系统包括白频谱数据库、白频谱查询模块、白频谱频段选取模块、上下信道子载波自适应模块和通信模块。

白频谱数据库包含当地的无线接入频点和频段。白频谱查询模块用于连接到数据库并查询获取可用的频段列表。白频谱频段选取模块在频段列表中选取某个频段进行通信。为防止信道冲突，上下信道子载波自适应模块将选取的一个白频谱频段分解为多个子载波，不同的终端采用不同的子载波进行通信。通信模块用于实现终端与基站之间的通信。

第三层为互联网应用层，包括网络管理服务器、交通流数据库服务器、流量信息管理分析平台、第三方app等。基站通过互联网将交通流数据传送至各服务器，对区域交通运行状况进行监测与评价。

在进行区域交通流量检测时，将检测终端与无线基站进行组网，基站通过白频谱查询模块查询并获取在基站的信号覆盖范围内可用的频段列表，白频谱频段选取模块在列表中选择一个频段。通过上下信道子载波自适应模块，将选取的频段分解为多个子载波。检测终端在发送信息时，先选择一个子载波，然后检测是否还有其它终端在使用，如果有就选择下一个，如果没有就利用这个子载波进行通信。基站通过通信模块将信息发送至终端。

利用白频谱通信进行区域交通流量检测时，白频谱通信系统由白频谱数据库、白频谱查询模块、白频谱频段选取模块、上下信道子载波自适应模块和通信模块组成。

具体实施时，将检测终端与无线基站进行组网，基站通过白频谱查询模块查询并获取在基站的信号覆盖范围内可用的频段列表，白频谱频段选取模块在列表中选择200khz频段。通过上下信道子载波自适应模块，将选取的频段分解为16个12.5khz的子载波。检测终端在发送信息时，先选择一个子载波，然后检测是否还有其它终端在使用，如果有就选择下一个，如果没有就利用这个子载波进行通信。基站通过通信模块将信息发送至终端。

基站与终端通过空中接口对信号进行传输，基站再经过互联网传输信息。

在利用广电白频谱时，需要侦测是否有主要用户的存在。终端设备与基站都配有全球定位系统，终端在连接基站前先告知自身的地理位置。白频谱查询模块根据终端的地理位置、业务类型、所需的覆盖时间和覆盖信号强度等，选取可能空闲的频段以供通信。白频谱选取模块从闲置频段中选择一个频段作为运作频段，选择一个频段作为备用频段。运作频段是主要提供服务的频段，备用频段是当有主要用户出现时，次级用户要转换到的频段。

将选取的频段分解为多个子载波，每个子载波的带宽为12.5khz。本发明采用了终端自动选择fdma（tas-fdma，terminalautoselectionfdma）方法，与一般的fdma不一样，子载波不是由基站或网络来指定的，而是终端自己来选择的，降低了系统的复杂性。终端在需要发送信息的时候，自己来选择一个子载波来进行信息的发送。终端也只有在需要发送信息的时候才连接到基站或网络。终端在要进行信息发送的时候，为了防止信道冲突，在选择一个子载波后，可以检测是否有其它终端在进行信息发送，如果有，就选择下一个子载波，如果没有，就使用这个子载波进行信息发送。终端发送信息后，可以在同一个子载波上等待基站的发送到终端的信息。

终端自动选择fdma有多种实现方式。第一种是每个终端使用一个特定的子载波。但由于终端在发送信息时，往往是30分钟到一周或更长的时候才发送一次，采用这种方式将造成大量子载波的空闲和浪费。第二种是每个终端使用一个特定序列来确定发送信息时采用哪个子载波。比如说，给定一个序列，1,3,…,15，中断就按照这个序列来选择要进行发送的子载波。这种方式使终端在时间上可以共享一个子载波，利用率提高。第三种是每个终端根据一个随机或伪随机的产生器来决定采用哪个子载波。这个子载波是随机产生的，要保证随机数的产生能够避免可能的冲突。第四种是多个终端同时共享一个子载波进行信息的发送，这种方式是以发送信息所需频谱比子载波占用频谱小得多为前提。多种方式的选择主要是为了在终端发送信息时降低产生信道冲突的可能性。

本发明充分利用了现有的频谱资源，且广电白频谱所在频率范围的无线电波自由空间传播路径损耗小、穿透力强，有效避免干扰，在同等功率下具有更广的覆盖范围，满足区域交通流量检测的通信需求，可降低成本和功耗。利用白频谱通信可形成区域性交通运行监测与评价体系，有效提升区域整体交通运行效率和管控能力，增强交通应急反应能力。