基于ZigBee/IEEE 802.15.4的低成本辅助驾驶系统(全文)

更多关于zigBee网络的内容司参考Beyond Bits第4期的文章，基于ZigBee／IEEE 802.15.4的定位监测。

该解决方案的网络拥有以下类型的ZigBee节点：

・网关节点：此节点位于交通管制站或警察局中，用于同步和收集附近路点节点的信息。每个网关节点将通过以太网连接到互联网。因此，互联网将作为中枢网络连接各网关节点。交通数据记录应用，或者说，任何属于城市管理职权范围内和要求涵盖面广的应用，都需要有一个略点节点的网络。这便于中央数据的收集和分析，以及远程节点的更新和维护。

・路点节点：有两种类型的路点节点：网络节点和独立节点。网络节点执行繁重的数据记录操作，并永久地与一个网关节点相连接。这种节点可以布置在交通干道、高速公路出入口和主要交叉路口。除了获取和传交通信息以外，这些节点还可以向车载节点广播有用的驾车信息，比如附近的加油站或医院等信息。

这些路点节点应能处理道路任一方向的交通。因此，每个车载节点需要通知路点节点其行驶方向，路点节点将反馈相关的信息。由于这些节点和网关节点组成了网络，因此它们可以得到其邻近地区最新的地标和公用事业信息。

・独立节点用于临时部署，它不一定连接到该地区的网关节点上。它们可用作紧急通知，警告前方的交通意外、在建工程及其他道路险情。一旦险情得到解决，这些节点将被移除。独立节点还可以作为广告，这并不需要连接到城市管理的路点网络。

・车载节点：这些节点放置在每辆车内用来与路点节点通讯。这些节点有一个人机界面，如键盘，LED或液晶显示屏等，以方便用户使用该系统。

如图1所示，标记为1＆4的路点节点将有效地执行下列功能：

1　提供有关潜在盲点的交通警不；

2　提供各种陆标信息。如加油站、商场和医院；

3　提供关于接近铁路公路交叉道口的列车信息；

4　暂时提供一个关于，建筑及其他交通障碍物警告。

在接下来的章节，我们将看到所有节点协同工作，可以同时支持多种应用。

设置

每一个ZigBee车载节点都有一个唯一的ID分配给它，就像汽车的牌照号码。

车载节点以周期间隔发出包含ID的“ping”数据包，一旦收到“ping”数据包，路点节点将回发某一特定消息数据。

应用

广义上，应用可分为以下三类。

路况告警

路况告警将使用信息来提醒司机前方道路上的危险情况。路点节点能检测到驶近的车辆并传输警告信息以说明即将出现的危险情况，如：

・路面不平导致的限速和限行；转弯盲点；道路维修；禁停，禁止驶入或车速限制的变化，如校区；行人路口及医院或消防局的出入口；车辆驶入单向通行道路，多出现于在丘陵地区。

图2显示了如何设置路点节点装置提前给予汽车司机警告以及肘采取纠正措施。对于在转弯盲点附近车辆的警告流程如下：

・图2中。路点节点检测到车辆A接近交叉口(收到车辆A的Pir啦)。

・路点节点于是记录下车辆A的ID，并发出“转弯盲点”的警告信息。

・在接到警告信息后，车辆A的车载节点将同时给司机发送音频和视频的“转弯盲点”警告信息。

・现在，车辆A仍然在路点节点的范围内，车辆B也进入了该路点节点的范围内。

・路点节点检测到车辆B后，会改变它的广播信息为“多辆汽车接近转弯盲点”。因为它是一个广播信息，所以它会被两辆车都接收到。

・两车的车载节点会再次发出音频告警，并打开一个红色发光二极管。一条警告消息也会显示在每辆车的LCD显示屏上。

・两车的司机可以按要求减速或停车。

・当两辆车都离开路点节点的范围时，该节点停止广播。

对所有的路况告警来说，路点节点的安置必须保证警告信息能及早发送给司机。以使其有足够的时间作出反应。正确的安置取决于下列因素：

因素1：路点节点或车载节点的广播范围(以较短者为准)

因素2：车载节点与路点节点之间连接的ZigBee数据传输率

因素3：人类的平均反应时间

因素4：车速限制，这有助于确定把车停下来所需的平均距离

让我们假设车辆A和车辆B同时以70公里／小时(19.44米／秒)接近转弯盲点，该速度即为车速限制(因素4)。因素1等于50米(保守估计)，以及数据传输速率为50 Kbps(因素2)。在70公里／小时的速度下，刹车距离大约是43米，其中包括了司机的反应时间。比方说，警告信息是800比特的数据。

那么，A和B将在距离路点节点50米处被发现，并在50Kbps的数据传速率下，发送800比特的警示讯息只需16毫秒，在这段时间内车行距离约为32厘米。从50米减去这一数字的话，仍然留有超过43米的煞车距离。

信息广播

这类应用为司机提供从非安全紧急信息到各种商业广告的各种信息。

一些例子：

・道路标志

・最近加油／加汽站

・最近的医院，宾馆，市场，汽车服务站和地标信息

・方向指导，如目的地A是在当前位置的前方2公里处，目的地B是当前位置的右方3公里处和目的地c是当前位置的左方3公里处

・路旁餐馆的广告

数据记录

每一个在主要路口和主要高速公路出入口的路点节点能够保存通过车辆的ID和时间信息。节点在其监听范围内记录车辆出入时间和在其范围内的停留时间。这有助于城市规划人员掌握交通模式和流量的概况。

在一个特定的位置，几十个路点节点可通过网状网络连接到一个网关节点，网关节点又依次与一个行政办

基于ZigBee/IEEE 802.15.4的低成本辅助驾驶系统

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