西安电子科技大学

西安电子科技大学国度大年夜学生立异性实验筹划项目申请书项目名称：基于GPRS-ZigBee立体收集的都市交通引诱信息及时宣布体系项目负责人：赵炜指导师长教师：马佩军地点院系：微电子学院研究起止时刻：2008年4月至2009年4月西安电子科技大年夜学教务处二○○八年三月制填表说明一、《项目申请书》要按次序逐项填写，空白项要填“无”。要求一律用A4纸打印，于左侧装订成册。二、《项目申请书》中栏目“一至九”由学生填写，栏目“十至十二”由教师填写，栏目“十三”由学院负责人填写。三、《项目申请书》由地点学院审查、签订看法后，一式五份（均为原件），报送教务处教授教化研究科。项目名称基于GPRS-ZigBee立体收集的都市交通引诱信息及时宣布体系项目来源□教师的科研项目■学生自选标题申请经费1.75万项目完成时刻2009年4月申请人(团队)姓名学号性别身份证号码专业班级接洽德律风手机E-mail赵炜14061118电子学140612班029-8189573815934883266王健14062130成电路与集成体系140622班029-8189574613468623183雷登云14062197成电路与集成体系140622班029-8189571815319900881一、项目构成员情形介绍（包含自身具备的常识前提，有何特长、爱好，参加哪些科技事宜立异活动等）赵炜，微电子学院2006级学生。2006年开端接触嵌入式体系设计相干常识，在黉舍嵌入式实验室杨刚主任的指导下开端进修嵌入式体系设计，并于2007年暑假参加嵌入式实验室本科科研练习筹划，初步操纵ARM7系列STR750芯片.时代介入“Zigbee煤矿井下人员定位体系”的设计。今朝正在深刻进修ZigBee无线通信技巧。王健，微电子学院2006级学生。2007岁首年代接触单片机，并产生浓厚爱好。2007年寒假时代在青岛澳波泰克公司练习，以PIC12F685单片机为平台进修了单片机的差不多常识。大年夜一下学期开学后，开端研究ATMELmega8八位单片机，今朝已闇练应用。2007年7月10日至8月15日在校嵌入式体系实验室进修，对STR750和PXA270三十二位单片机进行研究，并在现在代协助介入了挑战杯项目“白叟助理体系”。作品“指间音乐”获19届星火杯校一等奖.雷登云，爱好电子制造，编程。2007年参加星火杯，作品“显微镜坐标定位体系”获得了校特等奖。2007年参加过黉舍举办的法度榜样设计竞赛，获得校二等奖。参加了INTEL嵌入式培训，并经由过程笔试。选修进修过工科数学实验，Ｃ/C++软件设计等，有较好的数学与理工科差不多。二、项目研究背景跟着都市范畴的扩大年夜,人们社会活动的增多,交通需求量灵敏上升,因为交通介入的随便性和无规律性，使交通治理者无法提早筹划，也是以加剧了都市交通治理的压力，交通拥堵和变乱频繁产生,越来越严峻地困扰着各大年夜都市,据不完全统计，门路堵塞在欧盟国度造成的损掉可达GDP总量的2%，我国每年因为交通拥挤而造成的经济损掉约为2000亿人平易近币。都市交通拥挤现象专门严峻,但并不是所有的门路同时处于拥挤状况,有相当一部分门路,交通仍旧专门通顺,因此,假如能使车辆均衡地分派在门路收集上,交通拥挤现象将有望大年夜幅度改良。交通引诱是解决交通拥挤的有效门路,它经由过程调剂驾驶员的行驶路线使得路网交通流量分派达到所欲望的状况,实现路网交通流量的均衡分派。因为它能防止交通拥挤,削减车辆在门路上的运行时刻,因而成为当前国际上的热点研究范畴。交通引诱体系可分为三个部分：交通信息的采集、引诱信息的生成、引诱信息的宣布。若何应用现代通信技巧将引诱信息及时宣布给用户则成为交通引诱体系的关键技巧。三、国表里的研究近况及研究意义研究近况：今朝比较广泛的交通引诱信息宣布门路为手机短信、交通电台、Internet、VMS等。国际上重要有三种交通引诱信息宣布体系：美国的TravTek体系、日本的VICS体系以及欧洲的RDS-TMC体系，而这三种宣布方法差不多上基于专用收集进行宣布的，开创、建网和运营成本较高。国内现时期重要以调频广播和引诱信息宣布牌的方法宣布引诱信息，然而这些门路都只能经由过程文字或语音情势宣布静态交通引诱信息，并不克不及知足日益扩大年夜的都市交通范畴和瞬息万变的都市交通情形的需求。研究意义：都市交通引诱体系是智能交通体系研究的一个重要内容，引诱信息的宣布又是个中的关键技巧。基于无线通信收集的交通引诱信息宣布体系能够及时的将动态路况信息直截了当宣布给都市交通的介入者，以便其自立选择最佳出行路线，削减盲日交通对路网造成的压力，也有利于都市的可连续成长，相符人道化设计的理念。四、项目研究的目标及重要内容目标：本项目以国外专用交通引诱信息宣布体系成本过高和国内现有宣布门路缺乏及时性的抵触为动身点，应用现有的移动GPRS收集和ZigBee自组织无线收集构建新型及时化交通引诱信息宣布体系。重要内容：体系构造图如下：交管中间办事器经由过程一条2MAPN专线接入移动公司GPRS收集，GPRS基站经由过程无线收集将数据发送给路口固定节点，路口固定节点与该路口所有车载终端形成星状ZigBee收集,将及时交通信息经由过程广播情势发送给收集中的所有车载终端。车载终端将自身身份辨认码发送给固定节点供特定追踪应用。该项目研究的核心内容可分为以下几点：１、收集体系：研究GPRS-ZigBee立体收集在及时路况信息宣布体系中的应用。经由过程构建由一个中心发送端、两个固定节点和两个车载终端构成的简略单纯收集模型验证GPRS-ZigBee立体收集的可行性；２、信息传输模式：研究及时路况信息的格局定义，打包与解包方法，信息的加密与辨认，路况信息的刷新方法，信息流的纠错，以及特定车辆追踪信息的采集与反馈；３、硬件体系的设计：设计路口固定节点和车载终端两个硬件模块。固定节点模块整合GPRS、ZigBee两种通信模块，完成信息在高低两层收集之间的互通，并供给软件和硬件预留接口，以供扩大功能之用；车载终端由ZigBee模块、微处理器和显示屏构成，重要完成路况信息的接收、处理和显示以及追踪旌旗灯号的反馈功能；4、软件体系设计：车载终端采取Linux操作体系，设计终端电子地图标识软件，在已有电子地图上面依照接收到的及时路况信息以不合色彩标注各路段拥堵等级、不测变乱点等信息；各通信模块间设计响应软件接口、信息发送通道。五、项目立异特点概述（50字以内）1、采取GPRS-ZigBee双层立体收集构造，成本低，易爱护，相符中国国情;2、及时引诱信息直截了当宣布到每个交通介入者，并以图形方法显示，相符人道化设计理念；3、ZigBee身份辨认功能可对特定车辆进行追踪；六、项目实施筹划及实施筹划实施筹划：系总共分为三层，交管中间经由过程一条2MAPN专线接入移动公司GPRS收集，将及时路况信息传送给移动运营商（此部分不做研究）；路口固定节点经由过程GPRS模块接收由基站发送的数据并进行验证后经由过程ZigBee模块以广播的情势发送给星状ZigBee局域网内的所有车载移动终端，并猎取各终端的标识代码供特定追踪应用；车载终端对接收到的路况信息进行解包处理并以图形方法标识在电子地图上面，完成及时交通引诱信息的宣布义务。1、无线通信收集解决筹划：a.中间操纵体系和路口固定节点间的无线通信筹划（GPRS）：传统的交通旌旗灯号优化只是乎经由过程有线专网、调频电台和GSM短消息这三种方法，然则这些传统的通信方法存在着专门大年夜的问题:例如有线专网传输方法的靠得住性、及时性较差，受情形限制，铺设费用比较大年夜，修理比较困难；调频电台及时性差，针对性差；GSM短信容量有限，只合适于突发事宜的宣布等。采取GPRS收集的优势

相关于传统的交通信息宣布手段，采取现代的GPRS无线传输方法宣布路况信息其优势则要明显的多。GPRS收集具有覆盖范畴广，及时永久在线的特点，同时支撑标准的互联网协定，有着专门好的兼容性。GPRS用户的接入速度大年夜概在30kbps－40kbps，在应用数据加快体系后，速度表现大年夜概在60kbps－80kbps阁下。我们每次要发的信息量不跨过40kb(按照五千条路,每条路1字节信息量运算),发送时刻一秒阁下.如许,发送速度远高于路况更新速度,同时能够或许双向数据传送，是以应用GPRS能够或许知足体系的要求。今朝GPRS收集的优势表现在以下几点:

①扶植周期短，节俭扶植费用。.应用GPRS能够充分应用现有移动通信收集，节俭收集扶植成本；其次，今朝手机通信模块专门多（如SIMCOM系列，WAVECOM系列，GTM900），技巧成熟．向通信模块发送响应AT指令即可实现GPRS通信，开起事度小，周期短;

②进步了数据的安稳性和靠得住性。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制应用其他APN。获得APN后，给所有监控点及中间分派移动内部固定IP。移动终端和办事器平台之间采取端到端加密，幸免信息在全部传输过程中可能的泄漏。两边采取防火墙进行隔离，并在防火墙长进行IP地址和端口过滤,靠得住性和安稳机能大年夜大年夜进步；③二次开创轻易，收集爱护简单。GPRS模块内嵌TCP/IP协定，开创时只需供给数据接口，无需软件反复开创。b.路口固定节点与车载终端间的无线通信筹划(ZigBee)：路口固定节点与车载终端的通信对带宽和传输速度要求弱，却对传输靠得住性、安稳性、主动组网才能以及应用成本要求苛刻。采取Zigbee收集体系本身所应用的频段为2.4Ghz的免费频段（ISM），采取的是保密性好，抗干扰才能强的直序扩频通信方法。ZigBee可主动组网，形成以路口固定节点为中间的星状拓扑构造。ZigBee模块成本低，功耗小，利于体系的扶植，爱护和推广。几种短距离无线通信方法比较：种类Zigbee蓝牙Wi-Fi单点覆盖距离50-300m10米50米收集扩大性主动扩大无无电池寿命数年数天数小时传输速度250Kbps1Mbps1to11Mbps频段868Mhz-2.4GHz2.4GHz2.4GHz收集节点数65000850联网所需时刻仅30毫秒高达10秒3秒终端设备费用低低高安稳性128bitAES64bit,128bitSSID应用成本低低一样安装应用难易专门简单一样难c.GPRS-ZigBee双层立体通信模型的长处：交通引诱信息宣布具有信息量大年夜，信息反复性大年夜以及信息更新快的特点，采取单一的一维点对点通信模型有必定缺点，例如采取单一的GPRS通信方法宣布信息，将增长交通介入者的应用成本；采取单一的ZigBee收集则需架设广泛的收集节点，增长模块的通信压力和收集扶植成本。采取GPRS-ZigBee双层立体通信模型则既降低的交通治理部分架设收集节点的成本又降低了交通介入者的应用成本，同时便于信息的分块治理，以及收集功能的可扩大性均有所进步。2、信息传输模式解决筹划：关于硬件驱动接口软件，采取的软件将数据库中的数据以必定的方法的进行紧缩，添加自定义的软件验证代码，经由过程火部的定位最大年夜程度的将数据进行紧缩，进步数据的有效力，以最快的方法将数据传达到车载终端，达到最高的效力。3、车载终端解决筹划：车载终端要求体积小巧、功能强、价格低廉、稳固靠得住。车载终端以Linux体系为软件平台，Linux是一种针对小容量、移动式、智能化设备的多义务、抢占式、模块化的嵌入式操作体系。以ARM9为处理芯片，以ARM9实验版为硬件平台。在设计中重要以LCD彩色屏为显示端，经由过程一个偏向键作为偏向操纵器，关心两个操纵键来实现地图的放大年夜与缩小。本体系经由过程色彩为路况的辨别特点，直不雅的表现了路面交通的近况。关于专门车辆经由过程和意交际通变乱出现以一种不合的闪耀，表现其紧急性，从而为专门车辆供给最快的专门通道。４、软件解决筹划：应用C++制造一个全然的城区地图。经由过程获得的路况交通，分别标以1-4（代表门路的通行情形）。并将其写入数据库。经由过程GRRS收集，将数据库中的信息发到路面节点。路面节点将收到的数据从新编码，采取ZegBee的发送方法，以广播的情势发送到邻近汽车的接收端。汽车接收端验证了数据完全性后，写入自身的数据库中。驱动模块：采取现有的硬件驱动法度榜样，加载到linux体系中。在软件设计上采取多重验证，包管数据的完全性。将猎取的数据写入体系自带数据库，而不是直截了当转发，进步稳固性的同时进步了安稳性。实施筹划：第一时期：预备时期，08.04～08.07。四个月的信息采集，产品具体设计和常识进修时期。在现在期，信息采集方面，我们将广泛调研，确信交通路况分级方法以及数据传输格局等；硬件方面，选好合适我们产品的Zigbee和GPRS模块；建立路口固定节点和车载终端的模型。软件方面，我们要选好车载终端软件的开创平台，并进修其开创技巧。同时关于软硬件接口我们要制订具体筹划。第二时期：实现时期，08.08～08.12。四个月的项目具体制造时期。在现在期我们会完成车载终端的制造和通信收集模型的搭建。全然是分别制造。在制造时期，我们会不时记录文档，经常评论辩论，不让通信终端和通信架构产生不合。第三时期：整合及测试时期，09.01～09.04。三个月的整合和测试。在现在期，我们会把项目模型的各个部分整合在一路，测试软件和硬件的结合情形。测试项目功能，处理整应时显现的问题。完成项目标文档制造。假如时刻许可，我们还会扩大项目标功能。七、成员分工情形赵炜：重要负责通信体系硬件以及接口的设计，负责项目治理以及文档整顿工作；王健：重要负责车载终端硬件部分以及接口的设计与调试；雷登云：重要负责体系软件的设计和数据传输时期的调试。八、预期成果及成果情势预期成果：１、经由过程小范畴搭建收集模型实现引诱信息宣布过程；２、应用接收到的引诱信息在车载终端电子地图上标注各路段拥堵指数；３、固定节点对车载终端辨认并监督特定车辆行踪。成果情势：样机模型：两个车载终端、两个固定节点、一个中心发送节点构成简略单纯的交通引诱信息发送体系。九、赞助经费应用筹划本项目共申请经费1.75万元应用筹划：１、4000元购买所需求的zigbee模块及开创平台；2、6000元购买要整合的ARM微处理器及其开创平台（两块开创板，三块实验板）；3、3500元购买所需求的GPRS模块及开创平台；４、4000元作为前期项目调研、软件体系开创和体系调试费用。申请人签名：年月日导师姓名马佩军性别男出身年代1972.2职称副传授职务系主任所属院系微电子学院接洽德律-mailpjma@十、指导教师科研项目情形指导教师全然情形：1994和1997年分别获得西安电子科技大年夜学本科与硕士学位，于2001年3月获得西安电子科技大年夜学“微电子学与固体电子学”学科工学博士学位，同年留校任教至今。在微电子学院先后承担过7门本科、工程硕士、工学硕士课程教授教化，2006年曾赴欧洲微电子中间(IMEC)培训进修，并获得2005~2006