基于WSN的公路隧道車(chē)輛監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)研究.pdf

1、針對(duì)目前公路隧道消防、監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法有效進(jìn)行事故預(yù)警,事故發(fā)生后無(wú)法準(zhǔn)確獲知事故地點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)狀況,本文研究并設(shè)計(jì)了一種基于WSN的隧道車(chē)輛監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng),旨在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)。該系統(tǒng)可對(duì)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控,預(yù)警因載有危險(xiǎn)品的車(chē)輛出現(xiàn)意外而引起的惡性事故,也可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)交通狀況,當(dāng)事故發(fā)生時(shí),可通過(guò)該系統(tǒng)精確定位事故發(fā)生地點(diǎn)并了解現(xiàn)場(chǎng)交通狀況,也可跟進(jìn)了解救援狀況,為救援工作的順利進(jìn)行提供可靠的情報(bào)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)對(duì)公路隧道的

2、綜合監(jiān)控。
　　本文研究搭建了基于Zigbee技術(shù)的WSN,首先分析了電磁波在隧道空間中的傳遞機(jī)制和特性,根據(jù)電波在隧道內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)分布對(duì)其傳播區(qū)域進(jìn)行了劃分,并依據(jù) Fresnel區(qū)域理論驗(yàn)證了隧道近場(chǎng)區(qū)電磁波傳輸特性符合自由空間模型的結(jié)論,在此基礎(chǔ)上利用T-R場(chǎng)強(qiáng)函數(shù)推導(dǎo)出RSSI-D模型,并根據(jù)隧道環(huán)境采集大量數(shù)據(jù)擬合出基于RSSI的測(cè)距函數(shù);之后,針對(duì)常用定位算法的缺陷,并結(jié)合隧道環(huán)境,提出一種基于RSSI-APIT的整合算法

3、以提高系統(tǒng)定位性能;最后,根據(jù)隧道現(xiàn)有機(jī)電系統(tǒng)的狀況,從整體上研究了系統(tǒng)框架,并結(jié)合設(shè)計(jì)算法,提出了一種等腰梯形子定位網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)布設(shè)方式,同時(shí)對(duì)系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建及各類(lèi)節(jié)點(diǎn)的主要軟件模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。
　　經(jīng)過(guò)對(duì)本系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型,模擬節(jié)點(diǎn)分布,對(duì)系統(tǒng)定位精度進(jìn)行了多次仿真,定位誤差在3％~6%之間波動(dòng),且主要集中在車(chē)輛行進(jìn)方向,能夠基本滿足定位要求。
　　該系統(tǒng)可融入隧道現(xiàn)有的通信、監(jiān)控系統(tǒng),作為隧道機(jī)電系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)