一种基于WIFI信号的交通流量检测器的制作方法

本发明属于交通流量检测技术领域，尤其涉及高速公路等环境中车流量检测设备。

背景技术：

交通流数据是交通运营调度指挥系统的重要信息来源，可为指挥调度、交通流量控制和交通诱导提供决策依据。现有的交通流检测技术有多种，根据安装方式可分为接触式检测方式和非接触式检测方式。其中接触式检测技术包括压电、压力管探测和环形线圈探测。这种技术的主要缺点是，车辆对道路的碾压导致检测器的使用寿命较短，在布设检测器时，需要中断交通、破坏路面，因此安装围护较为困难，使用成本高。非接触式检测技术主要为波频探测和视频探测。波频探测分为微波、超声波和红外等三种。非接触式检测器可通过支架安装，维护方便、使用寿命长，其主要缺点是易受户外气候条件的影响，存在环境适应性不强、数据传输量大、检测准确率不高和造价较高等问题。

随着我国高速路网的飞速发展，高速公路交通流检测应用需求剧增。在高速路网中，交通流量信息同样非常重要，通过流量信息，高速路网管理部门能实时了解各路段的实时车辆数量信息，提供直观的路网车辆负荷量，为路网的调度和整体规划提供准确数据。

但是，高速路网存在一些特殊的情况，例如高速公路供电不便、信息传输困难，以及建设过程中未能提前布设各类检测器等，无法做到密集式监控和管理，需要对现有检测器进行进一步的设计和改进。

交通流检测技术的研究已经开展多年，主要集中在城市交通检测场合，近年来随着我国高速路网的飞速发展，高速公路交通流检测应用需求剧增。根据安装方式交通流检测技术可分为接触式检测方式和非接触式检测方式。

接触式的交通信息检测技术，其主要代表是压电、压力管探测、环行线圈探测。

缺点：车辆对道路的碾压导致其使用寿命较短，安装维护困难，须中断交通、破坏路面，使用成本较高。

非接触式交通信息检测装置主要分为波频探测和视频探测两大类，波频探测包括微波、超声波和红外三种，这些检测装置可通过支架安装，维护方便、寿命长。但易受户外气候条件的影响，存在环境适应性不强，检测准确率不高等问题。同样此类装置也存在设备成本较高，分布过于集中，由于高速公路通电困难等实际因数影响，其主要铺设位置在高速公路出入口周围、事故多发地段，无法对高速公路全路段进行有效检测。目前应用于高速路网的交通流检测系统基本都是采用传统的城市交通流检测方式，没有充分考虑高速公路供电不便，信息传输困难，环境恶劣等因素，导致这些检测系统出现可靠性不高，工程应用性不强等问题。

近年来，随着对智能交通系统的不断深入研究，许多学者、研究员提出了新型检测方法，如基于gps导航系统的交通检测系统，通过在机动车上安装gps定位模块，实现gps卫星时时检测。基于gps定位，其定位误差可控制在十几至几十米范围内，同时随着gps定位系统的不断优化，其精度在不断提高。该种方法，从理论上具有很大可行性。但该种方法存在一点明显缺陷，即研究者将gps定位模块安装至机动车上，也就是说车辆必须安装并使用该模块，具有一定的强制性，可能会侵害了他人合法权益。而且就目前而言，其gps定位模块安装成本也相对较高，即使在美国这样的发达国家，也仅有高档轿车才会具备该模块。所以，该监测方法在采样率和样本容量上具有一定的操作性困难。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于wifi信号的交通流量检测器，具有安装方便、成本低、功耗低、稳定可靠性高等优点，且无需车辆额外安装例如gps信号发生器等设备。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：一种基于wifi信号的交通流量检测器，包括供电模块、信号收/发模块和临时存储模块，其中：所述信号收/发模块分为主机模块和分机模块，并内置有射频天线模块、时钟计时器和数据处理模块；

所述信号收/发模块作为分机模块时，作为基础传感器并基于802.1b协议(wifi协议)用于监听接收周围环境中基于wifi信号协议的移动设备发送的广播数据包，并将该广播数据包传送至数据处理模块，所述数据处理模块对广播数据包进行删选和读取，获得移动设备的id号，并将包括id号和分机模块编号的数据传输至主机模块；

所述信号收/发模块作为主机模块时，用于接收分机模块传送的数据并打上时间戳；

所述临时存储模块，用于存储主机模块处理后的数据；

所述供电模块，与信号收/发模块和临时存储模块电连接。

作为优选，所述供电模块为太阳能供电模块。

进一步的，所述信号收/发模块采用ti的cc3xxx系列芯片。

进一步的，还包括外置的供电接口、usb数据传输接口、传输线/光纤接入口和短波信号传输模块

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、非强制性，最大限度保护自然人合法权益。采用基于wifi信号的移动信号检测器模块作为传感器，仅收集由手机等移动终端自发向外传输的无线信号，无需强制要求交通参与者安装各类定位装置或软件。

2、低成本，基于wifi信号的移动信号检测器模块结构简单，设备耐用性强，可密集布置于各高速公路路段。

3、低功耗，该检测器在运行过程中，向四周所发射的信号公路仅在100mv左右，其对于能源的消耗非常少，绿色环保。

4、供电方便，尽管目前太阳能技术仍未十分成熟，但基于该检测器的功率容量，每个检测器配套高性能太阳能电板及高容量锂电池，便可支撑设备工作能源需求，解决了高速供电困难的问题。

5、数据逻辑简单，稳定性高：区别于视频流检测器等其他检查设备，该检测器在工作过程中仅捕捉移动信号，并计入收集信号的时间及检测器编号。无需进行复杂数据识别与处理，运行可靠性更高。

本发明基于检测并接收车辆驾驶员或乘客携带的手机/pad等带wifi模块向外自主发送的广播数据包从而计算获得道路车流量、车速和车通行时间等数据信息。

基于上述优势，检测系统可通过密集分布于各高速公路路段的检测器，获取大量数据信息，并通过终端系统自适应算法匹配，实现对整个高速路段流量监控。通过算法集成，对各高速路段车辆流通情况进行有效统计与分析，掌握整个高速交通网交通信息，为应对突发交通事件、交通状况监测、未来高速交通规划提供充足的数据支撑。

附图说明

图1为本发明所述基于wifi信号的交通流量监测器的功能模块框图。

图2为本发明所述基于wifi信号的交通流量监测器的部署示意图。

具体实施方式

下面结合附图并以具体实施例，进一步阐明本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明的基于wifi信号的交通流量检测器是通过沿交通道路尤其是高速公路依次部署，从而形成多个子网络，每个子网络与实际路段s为空间匹配映射关系，并包含多个交通流量检测器。交通流量检测器主要集成了三大功能模块：供电模块、信号收/发模块和临时存储模块；并外置了众多接口：外置供电接口、usb数据传输接口、传输线/光纤接入口和短波信号传输模块。交通流量检测器的三大功能模块中：

所述信号收/发模块分为主机模块和分机模块，通常一个子网络包含一个主机模块和多个分机模块；所述信号收/发模块内置有射频天线模块、时钟计时器和数据处理模块；

当所述信号收/发模块作为分机模块时，其作为基础传感器并基于802.1b协议(wifi协议)用于监听接收周围环境中基于wifi信号协议的移动设备发送的广播数据包，并将该广播数据包传送至数据处理模块，所述数据处理模块对广播数据包进行删选和读取，获得移动设备的id号，并将包括id号和分机模块编号的数据传输至主机模块；

所述信号收/发模块作为主机模块时，用于接收分机模块传送的数据并打上时间戳；每隔固定时间或每当储存单元空间接近饱和时，通过无线网络(2g/3g/4g)或有线电缆传输至数据服务器。

所述供电模块采用太阳能供电，包括：太阳能电池板、充电控制器、逆变器、内置蓄电池和高容量锂电池。太阳能电池板负责接收来自空间的太阳能，通过广电效应转变成电能并存储在内置蓄电池中。充电控制器用于控制太阳电池板工作状态，当蓄电池蓄满能量后，停止蓄能。为进一步保证检测器工作稳定性，防止由于供电问题导致检测器停止工作等问题，在供能模块中加入高容量锂电池，作为备用电源。当遇到连续阴雨天气，导致太阳能电板中蓄电池能源不足时，由锂电池为检测器供电，锂电池充电也由太阳能电板完成。

本发明的交通流量检测的核心功能模块为信号收/发模块，信号收发模块分为主机模块和分机模块功能。分机模块作为基础传感器，进行基础数据的采集，具体工作过程如下：

1、采用基于802.1b的wifi协议；

2、传感器芯片即数据处理模块处于静默感知工作模式，监听来自周围环境基于wifi信号协议的移动设备广播数据包；

3、移动终端如手机、pad等电子设备，在802.1b协议中，要求每个ap每隔一定时间(几十毫秒到几秒不等)向周围的sta和ap广播beacon帧，该广播beacon帧包含移动终端相关基础信息数据，如信号电平、设备id等，覆盖整个2.4ghz频段；

4、传感器芯片固定接收通道，通过接收由移动终端向周围广播beacon帧，放入缓存，对信号进行首轮删选，剔除未包含设备id信息的数据包；

5、对保留的数据包进行数据读取，从数据包中读取设备id号；

6、将经过数据筛选获得的id信息和分机编号通过信号发送模块传输至作为主机模块的交通流量检测器。

主机模块功能主要作为数据的中转站，对数据进行初加工，具体步骤如下：

1、主机信号接收模块对接分机信号发送模块接收分机所发送的id信息和编号信息；

2、主机时钟模块为每个分机上传的id打上时间戳，用于区分每个id的上传时间；

将打上时间戳的id数据临存在存储单元中；

3、每隔固定时间或每当储存单元空间接近饱和时，通过无线网络(2g/3g/4g)或有线电缆传输至数据服务器。

临时存储器，高速公路环境下，一直存在信息传输困难的问题，传统的视频流数据由于其单位时间内产生的数据量较为庞大，无法进行有效传输，通过基于wifi信号的移动信号检测器所记录下来的信息仅包括检测器编号、检测时间、手机标识等信息，单个信息量小，可使用较小的临时存储器进行存储。同时考虑到数据有效性及实时性，可根据需要调节临存中数据向组网分站中发送的频率，并在每次发送完数据包后，清空存储器。通过本发明的交通流量检测器采集道路车辆交通数据，具有以下优点：

1.节约系统安装成本：每个检测器生产成本较低，安装过程方便；

2.节能环保，检测器采用太阳能供电方式，且其本身工能消耗低；

3.生产工艺要求较低：该检测器从供能到信号采集到存储自成一体，且各部分工艺都已相对成熟；

4.安装成本低：该检测器可安装于高速路任意一侧，体积较小不阻碍驾驶员视线，不吸引驾驶员注意。且该设备安装过程无需架设大型额外门架等作为设备支撑，故整体安装过程不阻碍高速交通的正常运行；

5.数据传输要求低：该设备主要信息传输方式采用无线通信，无需额外布设光缆。该设备经过优化后单一数据体积较小，传输便捷，不占用大量资源。

6.适用范围广，海量数据源入口：低廉的部署成本和强环境适应能力使得其可以广泛部署于各种交通环境如高速匝道出入口、高速主干路、服务区出入口、甚至城市道路环境中。该设备采集的海量数据，可为交通状况分析、交通规划，交通运营管理提供强有力的数据支撑。