廣東省公路建設(shè)有限公司 梁卓宇
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通距離判斷算法研究與設(shè)計(jì)
廣東省公路建設(shè)有限公司 梁卓宇
當(dāng)前ZigBee、傳感器、RFID等技術(shù)得到快速普及和發(fā)展,有效地促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用,取得了顯著的應(yīng)用成果。本文詳細(xì)地描述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀,同時(shí)提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通距離判斷算法,設(shè)計(jì)了算法的處理流程,保證車輛行駛的安全性。
物聯(lián)網(wǎng);傳感器;智能交通;距離判斷
智能交通是信息化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,也是未來(lái)交通發(fā)展的主要趨勢(shì)和方向,其將機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)通訊、電子芯片、傳感器等先進(jìn)技術(shù)集成在一起,構(gòu)建了一種立體的、多維的、全方位的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了車輛之間的信息傳輸和數(shù)據(jù)共享[1]。物聯(lián)網(wǎng)的誕生更加有效促進(jìn)了智能交通的發(fā)展和改進(jìn),具有重要的作用和意義。本文詳細(xì)地描述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀,同時(shí)提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通距離判斷算法,該算法能夠動(dòng)態(tài)地、實(shí)時(shí)地判斷任意兩車之間的距離,將其發(fā)送給控制司機(jī),司機(jī)就可以據(jù)此作出駕駛決策,確保交通安全。
物聯(lián)網(wǎng)可以利用傳感器、RFID、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)等多種技術(shù),采集目標(biāo)物體及周圍環(huán)境信息,并且可以將其發(fā)送給服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)、人物互聯(lián)等。物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,比如物流倉(cāng)儲(chǔ)管理、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、廠房監(jiān)控等場(chǎng)所,提高了人類社會(huì)的信息化水平[2]。車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一種具體應(yīng)用形式,其也是當(dāng)前智能交通發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ),車聯(lián)網(wǎng)在車輛前后、四周部署傳感器,利用傳感器向四周發(fā)射輪詢信號(hào),這樣就可以利用電磁波傳輸?shù)木嚯x,實(shí)現(xiàn)信息的服務(wù)操作支撐。
物聯(lián)網(wǎng)采集、傳輸和共享信息時(shí)采用的傳感器包括兩類,一類是終端傳感器,另一類是路由傳感器。終端傳感器可以完成數(shù)據(jù)采集、發(fā)送、接收指令等功能,路由傳感器引入了ZigBee物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,其主要功能是匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),定時(shí)采集、建立、更新和維護(hù)路由表,快速確定和計(jì)算數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑,保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)[3]。物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)過(guò)程中,其涉及的設(shè)備很多,分別是交換機(jī)、服務(wù)器、路由器、傳感器等,構(gòu)建一個(gè)層次化的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò),形成了數(shù)據(jù)服務(wù)器層、單元交換層和核心交換層。核心交換層僅僅作為傳輸骨干網(wǎng)存在,不需要執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)管理內(nèi)容,這樣就可以提高數(shù)據(jù)傳輸性能,并且保證網(wǎng)絡(luò)的冗余能力,為網(wǎng)絡(luò)提供高帶寬、高安全、高可靠的數(shù)據(jù)傳輸。單元交換層可以為網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)器接入端口、軟件接入端口,這樣為網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)可擴(kuò)展的軟硬件資源接入口,并且單元交換子層可以按照不同的部門劃分VLAN,這樣就可以控制同一部門的人員僅能夠訪問(wèn)本部門的資源,不經(jīng)過(guò)允許就無(wú)法訪問(wèn)外部資源。網(wǎng)絡(luò)最核心的部分就是服務(wù)器,服務(wù)器的類型包括Web服務(wù)器、防火墻服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,Web服務(wù)器可以部署應(yīng)用軟件資源,解析邏輯業(yè)務(wù);數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器保存數(shù)據(jù)資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改和查詢;防火墻服務(wù)器可以部署訪問(wèn)控制策略和軟硬件查殺規(guī)則,這樣就可以保證網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的安全性。物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
智能交通主要目標(biāo)是幫助駕駛員實(shí)現(xiàn)駕駛決策,提高人類社會(huì)的信息化、智能化操作水平,幫助人們實(shí)現(xiàn)智能交通管理。目前,距離判斷是車輛行駛過(guò)程中一個(gè)重要的工作,其可以幫助駕駛員確定是否加速、是否可以變道,同時(shí)也可以提醒駕駛員是否與其他車輛距離太近,注意保持行駛距離。在操作距離判斷系統(tǒng)的過(guò)程中,車頭傳感器可以監(jiān)控前端現(xiàn)場(chǎng),實(shí)時(shí)地發(fā)出輪詢信號(hào),判斷與其他車尾之間的距離;車尾傳感器可以監(jiān)控后端現(xiàn)場(chǎng),實(shí)時(shí)地發(fā)出輪詢信號(hào),與其他的車頭傳感器進(jìn)行距離測(cè)量。距離測(cè)量完成之后,可以將這些信息上傳到服務(wù)器,以便能夠由網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的終端進(jìn)行分析處理,同時(shí)將分析結(jié)果發(fā)送給司機(jī),司機(jī)從倒車影像雷達(dá)顯示屏中看到這些距離信息。
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通距離判斷算法包括四個(gè)模塊,分別是數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)查詢和距離判斷四個(gè)功能模塊。每一個(gè)功能描述如下:
(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備功能。在距離識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行算法處理的過(guò)程中,系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備可以設(shè)置傳感器的參數(shù),控制端口信息狀態(tài)、狀態(tài)切換等功能,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備可以實(shí)現(xiàn)信息采集、存儲(chǔ)和管理服務(wù),具有重要的作用和意義。
(2)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收功能。數(shù)據(jù)接收包括兩個(gè)重要模塊,分別是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收、傳感器標(biāo)簽讀取等功能。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收可以顯示串口接收信息內(nèi)容,觀察數(shù)據(jù)是否符合處理需求。傳感器標(biāo)簽讀取可以判斷傳感器的標(biāo)識(shí),并且對(duì)傳感器進(jìn)行區(qū)分。距離判斷系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)時(shí),每一輛車都存在一個(gè)智能電子車牌,其本質(zhì)是一個(gè)電子標(biāo)簽,通過(guò)信息采集和監(jiān)測(cè),采集周圍環(huán)境電子標(biāo)簽數(shù)目,獲取車輛周圍的環(huán)境信息。
(3)距離判斷功能。距離判斷可以根據(jù)任意兩個(gè)車輛攜帶的傳感器發(fā)射、接收的信號(hào)時(shí)間判斷距離,這樣就要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性,保證任意兩個(gè)車輛之間數(shù)據(jù)傳輸是準(zhǔn)確的,傳輸時(shí)間和數(shù)據(jù)速度之間的乘積就是一個(gè)交通距離判斷的結(jié)果。
(4)系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢模塊可以顯示距離判斷結(jié)果查詢內(nèi)容,其可以查詢過(guò)去某一段時(shí)間內(nèi)某一個(gè)車輛與其他車輛的距離等內(nèi)容,為用戶提供強(qiáng)大的信息服務(wù)功能。
基于物聯(lián)網(wǎng)的距離判斷算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中采用了超高頻芯片技術(shù),以解決距離遠(yuǎn)、大流量、高速移動(dòng)等造成數(shù)據(jù)傳輸中斷的問(wèn)題,能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體距離的識(shí)別,將這些信息發(fā)送給駕駛員,同時(shí)也可以發(fā)出報(bào)警聲音,這樣就可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的距離判斷與操作功能。
[1]趙靜.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通流探測(cè)技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016,36(34):111-112.
[2]吳燕.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)架構(gòu)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2016,8(6):131-132.
[3]張海鵬.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)中的車輛通信網(wǎng)絡(luò)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016,20(19):10-10.