城市道路交通信息采集系统的研究

论文摘要

本文针对城市道路交通信息的采集,设计了一种基于感应线圈的多车道交通信息采集系统,采用车辆通过感应线圈时系统振荡回路的频率变化来准确地统计车流量;然后通过判别频率变化波形拐点的方法来确定车辆在线圈中行驶的各个时刻点,并以此计算车辆的平均速度。首先,本文阐述了感应线圈采集的理论模型,并通过实际应用进一步验证了此理论模型的可行性。车辆通过感应线圈的时间是短暂的,从而要求交通信息采集系统能够准确、快速地测量出行驶车辆的信息。其次,本文设计的采集系统选用基于ARM CORTEX M3内核的STM32F103CB微处理器和基于ARM7内核的微处理器AT91SAM7X256组成处理单元,STM32F103CB微处理器主要完成振荡频率和时间的采集,AT91SAM7X256微处理器主要工作是对采集到的原始数据进行处理,从而得到车流量、车速等交通信息,两者强大的处理以及存储能力为系统快速采集信息量提供了可靠的保障。然后,本文给出了该交通信息采集系统详细的软硬件设计方案。最后,通过实际道路实验,其结果表明:基于ARM微处理器和感应线圈的城市道路交通信息采集系统有效地提高了采集信息的精度和抗干扰性能,为进一步应用于实际的城市道路交通信息采集打下了良好的基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 智能交通系统
• 1.1.1 智能交通系统产生背景
• 1.1.2 智能交通系统的定义
• 1.2 道路交通信息采集系统现状与发展趋势
• 1.2.1 道路交通信息采集系统现状
• 1.2.2 道路交通信息采集系统的发展趋势
• 1.3 课题的研究背景和意义
• 1.4 本文主要研究内容及论文结构
• 2 感应线圈检测技术的理论基础
• 2.1 感应线圈交通信息采集系统的工作原理
• 2.1.1 感应线圈交通信息采集系统检测原理
• 2.1.2 感应线圈交通信息采集系统的组成
• 2.2 交通信息采集理论模型
• 2.3 交通参数的检测和计算方法
• 2.4 基于单线圈的速度算法
• 2.4.1 g 因子算法
• 2.4.2 统计滤波方法
• 2.4.3 识别错误源方法
• 2.4.4 模式识别方法
• 2.5 本章小结
• 3 感应线圈交通信息采集系统硬件设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.1.1 接口需求
• 3.1.2 功能需求
• 3.2 感应线圈交通信息采集系统硬件整体设计
• 3.2.1 系统组成
• 3.2.2 车辆检测模块设计
• 3.2.3 交通信息检测及处理模块设计
• 3.3 硬件抗干扰设计
• 3.4 本章小结
• 4 感应线圈交通信息采集系统软件设计
• 4.1 需求分析
• 4.2 ARM 开发环境ADS1.2 介绍
• 4.3 程序总体结构
• 4.4 车辆检测模块软件设计
• 4.4.1 频率采集方法
• 4.4.2 基准频率刷新算法
• 4.4.3 RS485 串口从机通信模块
• 4.5 交通信息检测及处理模块设计
• 4.5.1 RS485 串口主机通信模块
• 4.5.2 SD 卡数据存储
• 4.5.3 网络通讯模块
• 4.6 本章小结
• 5 系统实验与结果分析
• 5.1 车流量采集试验及结果分析
• 5.1.1 车底盘高低对频率变化波形的影响
• 5.1.2 车速对频率变化波形的影响
• 5.1.3 车辆相对线圈的行驶位置对频率变化波形的影响
• 5.1.4 车流量采集精度验证
• 5.2 车速采集算法仿真及结果分析
• 5.2.1 车速采集算法原理
• 5.2.2 采样数据滤波处理
• 5.2.3 车速采集算法仿真
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录