開題報(bào)告智能交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)Zigbee通信部分

1、智能交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)-zigbee通信部分院（系） 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 畢業(yè)論文開題報(bào)告姓 名趙明學(xué) 號070609313專 業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班 級2007級09班題 目智能交通物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)-zigbee通信部分1題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況選題的背景、研究意義現(xiàn)代城市的發(fā)展，交通問題越來越引起人們的關(guān)注。隨著城市車輛的增加，人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門所面臨的重要問題。城市道路交通控制主要是對交通信號的控制，交叉口處的交通信號燈是城市道路網(wǎng)中的主要控制設(shè)施?，F(xiàn)有信號控制器的安裝與管理，主要是以專線連接為主。新

2、增信號控制器的管理與安裝，除非在規(guī)劃之初即完成布線工作，否則需要進(jìn)行重新開挖及架線，造成極大的資源浪費(fèi)。四通八達(dá)的大交通要實(shí)現(xiàn)智能化需要全面無縫覆蓋的大網(wǎng)絡(luò)支撐。由于交通運(yùn)輸具有高度的流動(dòng)性特點(diǎn)，對高速移動(dòng)的車輛的定位、監(jiān)測、信息采集等都需要通過無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。基于zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有造價(jià)低、控制精度高的特點(diǎn)，成為無線智能交通建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀zigbee是ieee 802.15.4協(xié)議的代名詞,2000年12月ieee成立了ieee 802.15.4 工作組。這個(gè)工作組一直致力于定義出一種供廉價(jià)的固定、便攜或者移動(dòng)設(shè)備使用的低成本、低速率的無線連接技術(shù)。

3、zigbee正是這種技術(shù)的商業(yè)化命名，這個(gè)名字來源于蜜蜂的八字舞。在標(biāo)準(zhǔn)化的方面，ieee802.15.4 工作組主要負(fù)責(zé)制定物理層和mac層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，高層應(yīng)用、測試和市場推廣等方面的工作由zigbee聯(lián)盟負(fù)責(zé)。目前國內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)和知名公司在研究zigbee技術(shù)，對這種新興的近距離、低功耗、低成本、低傳輸率的技術(shù)，人們更多的放到無線組網(wǎng)技術(shù)方向的研究，為下步的無線網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的研制做準(zhǔn)備。1 國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)zigbee的研究起步比較的晚，國內(nèi)市場主要有國外一起占領(lǐng)?，F(xiàn)狀國內(nèi)還未見成熟的自主研制的zigbee產(chǎn)品，只是有一些研究性的和簡單應(yīng)用的文章出現(xiàn)在期刊雜志

4、，但是隨著無技術(shù)大趨勢的發(fā)展，很多的高校和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始無線組網(wǎng)技術(shù)的研究和應(yīng)用。像中科院計(jì)算所的寧波分所就在專業(yè)從事無線技術(shù)的研究，側(cè)重于無線網(wǎng)絡(luò)化的智能傳感器，計(jì)算所自主開發(fā)出了低功耗的cpu、多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)拓?fù)鋮f(xié)議、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理軟件。國內(nèi)的一些個(gè)大學(xué)，如山東大學(xué)、浙江大學(xué)也在進(jìn)行zigbee組網(wǎng)和應(yīng)用的研究，利用國外的廠商的開發(fā)平臺(tái)和芯片創(chuàng)建zigbee網(wǎng)絡(luò)，并且應(yīng)用在智能家居、物流管理方面。相信隨著無線技術(shù)的研究的深入，將有更多的國產(chǎn)的zigbee產(chǎn)品。2國外現(xiàn)狀 國外對此技術(shù)研究較早，技術(shù)也更為成熟，zigbee聯(lián)盟成立于02年8月份，為推動(dòng)zigbee技術(shù)的發(fā)展、ember、f

5、reescale、honeywell、mistubishi、motorola、philips和samsung等公司共同成立了zigbee聯(lián)盟(zigbee alliance)。現(xiàn)如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司和開發(fā)商的加入，其中包括有許多ic設(shè)計(jì)、家電、通訊設(shè)備、ip服務(wù)提供、玩具等廠商，目前該聯(lián)盟已經(jīng)包含超過150多家會(huì)員。2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施研究的主要內(nèi)容：無線傳感方面、智能交通系統(tǒng)方面；無線傳感方面，主要是了解其括撲結(jié)構(gòu)及相關(guān)的zigbee技術(shù)。在智能交通系統(tǒng)方面，主要是對交通信息采集、交通控制、停車管理、交通安全、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)等方面的了解

6、，更進(jìn)一步推動(dòng)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。研究方法與措施：查閱圖書館相關(guān)資料，進(jìn)行初步的了解與系統(tǒng)的規(guī)劃，確定相關(guān)的計(jì)劃書，明確自己的目標(biāo)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行具體調(diào)整，來確保完成自己的論文。1. 課題了解：對zigbee的無線通信方面與智能交通系統(tǒng)方面進(jìn)行相關(guān)資料檢索與收集查找材料。2. 課題方向的確定：1) 自我學(xué)習(xí)，通過瀏覽相關(guān)網(wǎng)站和當(dāng)今前沿技術(shù)的發(fā)展趨勢，確定自己所選課題的大致方向。2) 針對該課題，與指導(dǎo)老師進(jìn)行分析討論，明確自己的目標(biāo)與任務(wù)。3) 查詢與該方向相關(guān)的參考書目及相關(guān)的學(xué)術(shù)資料。3. 采取的研究方法:理論分析，計(jì)算分析，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法3本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作

7、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)：1 無線通信網(wǎng)絡(luò)：交通指揮和監(jiān)控設(shè)備由 zigbee 節(jié)點(diǎn)和 zigbee 基站組了一個(gè)本地控制網(wǎng)絡(luò)。 2 為保證高性能、低成本、低功耗：設(shè)計(jì)芯片采用cc2430；用zigbee協(xié)議組建無線網(wǎng)絡(luò)。3 利用iar embedded workbench編寫控制軟件。本系統(tǒng)前期的可行性分析：zigbee 技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)，可嵌入各種設(shè)備中，同時(shí)支持理定位功能。相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術(shù)，zigbee 技術(shù)是最低功耗和成本的技術(shù)，是目前嵌入式應(yīng)用的一大熱點(diǎn)。zigbee無線通

8、信技術(shù)的具有以下優(yōu)勢： （1） 低功耗：由于 zigbee 的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為 1mw，而且采用了休眠模式，耗低，因此 zigbee 設(shè)備非常省電。據(jù)估算，zigbee 設(shè)備僅靠兩節(jié) 5 號電池就可以維持長6 個(gè)月到2 年左右的使用時(shí)間，其功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其它無線設(shè)備。 （2） 成本低： zigbee模塊的初始成本在6美元左右，估計(jì)很快就能降到1.152.15美元，且 zigbee協(xié)議是免專利費(fèi)的。低成本對于zigbee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。 （3） 時(shí)延短：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，眠激活的時(shí)延是 15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為 15ms。因

9、此 zigbee 技術(shù)適用于對時(shí)要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應(yīng)用。 （4） 網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。 （5） 可靠：采取了碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。mac 層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。 （6） 安全：zigbee 提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(crc)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了aes一 128 的加密算法,各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。 zigbee 的這

10、些特點(diǎn)使其非常適合應(yīng)用于交通控制系統(tǒng)。zigbee 是一個(gè)由可多到 65535個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個(gè) zigbee 網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的 75m 無限擴(kuò)展。各種交通指揮設(shè)備通過 zigbee 模塊進(jìn)行無線聯(lián)網(wǎng)，從而使整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。4與本選題相關(guān)的主要參考文獻(xiàn)1 ieee 802.15 tg4. ieee standard for information technology-telecommunications and i

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