楊 擴(kuò)，朱立新

Yang Kuo，Zhu Lixin

（長(zhǎng)安大學(xué) 汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

0 引 言

車輛位置跟蹤系統(tǒng)跟蹤管理的公共交通訊息系統(tǒng)，確定車輛的位置通常是使用無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備或GPS設(shè)備。但是，使用GPS相對(duì)昂貴，公共交通模式中的車輛是不適合的。此外，車輛跟蹤系統(tǒng)只能提供功能單向發(fā)送到總線位置信息服務(wù)器，當(dāng)使用GPS裝置時(shí)，不能提供總線上其他車的信息，不能實(shí)現(xiàn)信息交互。

文中設(shè)計(jì)了車輛位置跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過(guò)實(shí)時(shí)使用無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，利用具有RF收發(fā)器的傳感器節(jié)點(diǎn)裝置跟蹤車輛的位置；提出了系統(tǒng)存儲(chǔ)和管理總線的車輛位置信息，并由位置跟蹤系統(tǒng)的服務(wù)器，通過(guò)各種接口和無(wú)線Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)為車輛定位提供查找結(jié)果。由于公交車沿著路線移動(dòng)，選擇需要的節(jié)點(diǎn)位置來(lái)構(gòu)建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)非常容易。車輛定位跟蹤系統(tǒng)服務(wù)器接收由車輛發(fā)送的實(shí)時(shí)位置信息，沿公交路線安裝的固定傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，然后顯示在車輛屏幕上以及創(chuàng)建和管理日志和報(bào)告。收集到Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的信息被發(fā)送到宿節(jié)點(diǎn)，宿節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器通過(guò)串行接口進(jìn)行通訊。一個(gè)連接到總線的傳感器節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)車輛，即構(gòu)成了車聯(lián)網(wǎng)中的車輛定位跟蹤系統(tǒng)。

1 采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳感器的車輛定位跟蹤系統(tǒng)

對(duì)實(shí)時(shí)車輛位置跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行說(shuō)明，描述有關(guān)服務(wù)器的監(jiān)控和位置跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的作用，并提出了基于車聯(lián)網(wǎng)的傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。

1.1 系統(tǒng)配置和功能

由車輛位置的跟蹤系統(tǒng)服務(wù)器和傳感器節(jié)點(diǎn)接口提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。車輛位置跟蹤系統(tǒng)服務(wù)器存儲(chǔ)并管理車輛的位置信息，并且對(duì)用戶的車輛位置搜索查詢做出響應(yīng)。車輛位置跟蹤系統(tǒng)服務(wù)器由數(shù)據(jù)分類器、查詢分類和運(yùn)行控制模塊、操作處理模塊和顯示管理模塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)等模塊組成。與接觸固定節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)接口進(jìn)行通訊，并在畫面上顯示從服務(wù)器接收到的位置信息。傳感器節(jié)點(diǎn)接口是由服務(wù)器連接的模塊、查詢/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送器/接收器模塊以及顯示模塊等組成。

Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)、RF射頻收發(fā)器組成，如圖 2所示。固定傳感器節(jié)點(diǎn)，安裝在固定的位置對(duì)城市形成 Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)一體的車輛移動(dòng)路線上，車輛移動(dòng)節(jié)點(diǎn)沿路線移動(dòng)。固定節(jié)點(diǎn)沿線安裝，與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互的目的是通過(guò)Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)和消息服務(wù)器接收、存儲(chǔ)信息，而服務(wù)器生成基于位置的消息并將其發(fā)送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)

服務(wù)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以使用基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)或文件系統(tǒng)中的一個(gè)一般的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)如表 1所示。數(shù)據(jù)庫(kù)表中的每個(gè)條目具有以下功能。

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)表

1）組：如果傳感器網(wǎng)絡(luò)分為組，可以防止不必要的通訊。此時(shí)，組號(hào)指各節(jié)點(diǎn)所屬組；

2）源：直接傳送消息到宿節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn) 數(shù)目；

3）時(shí)間：消息的接收時(shí)間；

4）節(jié)點(diǎn)：一些節(jié)點(diǎn)，收發(fā)消息。固定節(jié)點(diǎn)的數(shù)目與移動(dòng)通訊節(jié)點(diǎn)數(shù)相當(dāng)；

5）序列號(hào)：消息序列號(hào)；

6）跳數(shù)：節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，從節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的消息路由到匯聚節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)流；

7）車輛編號(hào)：一種總線提供的信息產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)數(shù)，即自帶固定節(jié)點(diǎn)的頻率到達(dá)范圍內(nèi)的公交車的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

車輛定位跟蹤信息的消息是在TinyOS消息結(jié)構(gòu)中發(fā)送。因此，ID（源）節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生消息中包含的信息，同時(shí)，服務(wù)器可以發(fā)送合適的位置基礎(chǔ)信息但不必進(jìn)行位置計(jì)算，因?yàn)榉?wù)器已經(jīng)知道一個(gè)源節(jié)點(diǎn)的位置。

2 車輛位置跟蹤系統(tǒng)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中車輛定位跟蹤系統(tǒng)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)固定節(jié)點(diǎn)接收到的信息存儲(chǔ)和有關(guān)車輛位置查詢處理功能，根據(jù)消息的發(fā)送/接收固定節(jié)點(diǎn)和接收消息的存儲(chǔ)和查詢處理功能對(duì)車輛定位。系統(tǒng)實(shí)施是在陜西省咸陽(yáng)市某條實(shí)際公交線路上，這條路線的長(zhǎng)度為13.8 km，預(yù)定運(yùn)行時(shí)間為40 min。車輛6 min間隔運(yùn)行，并有20個(gè)?？空?。

在顯示屏幕中，可以發(fā)布關(guān)于車輛出發(fā)和到達(dá)的管理員信息報(bào)告。通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)收到的所有消息都可以在此屏幕確認(rèn)，每個(gè)消息包含有關(guān)車輛信息、信息的節(jié)點(diǎn)和報(bào)告格式。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中所構(gòu)建的車輛位置追蹤服務(wù)器通過(guò)跟蹤安裝在車輛移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的固定傳感器發(fā)送的信息追蹤車輛的位置。另外，車輛位置跟蹤信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可對(duì)應(yīng)查詢對(duì)象車輛當(dāng)前和過(guò)去的位置信息。車輛的移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)可以從服務(wù)器和顯示車輛定位信息的連接單元顯示和接收消息?；谲嚶?lián)網(wǎng)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)定位跟蹤系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠顯示車輛位置，跟蹤系統(tǒng)的配置模型和模擬系統(tǒng)的性能。車輛位置的跟蹤，接收消息在無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生，并實(shí)時(shí)在地圖上標(biāo)注。同時(shí)，系統(tǒng)能解決車輛位置跟蹤信息實(shí)時(shí)交互的問(wèn)題。

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