引 言

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，交通擁塞問(wèn)題也日益嚴(yán)重。目前， 現(xiàn)有的交通檢測(cè)系統(tǒng)主要依靠視頻檢測(cè)處理技術(shù)。但是視頻檢測(cè)技術(shù)仍然存在一些問(wèn)題，視頻圖像數(shù)據(jù)存在極強(qiáng)的數(shù)據(jù)冗余，霧霾天氣對(duì)視頻監(jiān)控影響較大，視頻監(jiān)控不能實(shí)現(xiàn)與普通出行人群的實(shí)時(shí)交互，對(duì)于復(fù)雜交通路段和新修路段并不適用。

本文針對(duì)交通信息檢測(cè)中存在的問(wèn)題，提出了一種新型的 城市路口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)方法。該系統(tǒng)通過(guò)短距離無(wú)線通 信進(jìn)行車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并通過(guò) GPRS 將檢測(cè)信息 和定位信息進(jìn)行無(wú)線上傳，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)有發(fā)布網(wǎng)頁(yè)，可以滿足交 通信息的實(shí)時(shí)查詢。該系統(tǒng)有效地解決視頻監(jiān)控存在的問(wèn)題， 采用太陽(yáng)能板供電，具有環(huán)保低功耗的優(yōu)點(diǎn)。

1 短距離無(wú)線通信技術(shù)

短距離無(wú)線通信是一種在較短范圍內(nèi)通過(guò)無(wú)線電波傳輸信息的技術(shù)，該通信技術(shù)具有低成本、通信對(duì)等和低功耗的特征。

目前，發(fā)展較為成熟的短距離無(wú)線通信技術(shù)主要包括WiFi，藍(lán)牙，Ad doc 和ZigBee 等，短距離通信技術(shù)主要應(yīng)用于智能泊車(chē)、環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控、工廠倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與管理、軍事勘察以及智能家居等方面

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于短距離無(wú)線通信技術(shù)的交通信息檢測(cè)系統(tǒng)主要由路口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度信息采集單元、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器單元、信息查詢應(yīng)用三部分組成。各部件間依賴多模式互聯(lián)通信進(jìn)行信息交互和協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)基于 RSSI 車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)，并經(jīng) GPRS 無(wú)線傳輸至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。遠(yuǎn)程 PC 終端或者手持設(shè)備應(yīng) 用可通過(guò)上網(wǎng)途徑對(duì)相應(yīng)交叉路口的擁堵?tīng)顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢， 實(shí)現(xiàn)車(chē) - 路 -人的有機(jī)交互，以此提高現(xiàn)有交通系統(tǒng)的通行效 率，提供安全、舒適的行駛路線，促進(jìn)智慧城市交通的發(fā)展。 系統(tǒng)安裝示意圖如圖 1 所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過(guò)架設(shè)在交叉路口兩側(cè)的信息采集單元實(shí)現(xiàn)車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度的檢測(cè)與信息上傳。信息采集單元包括信標(biāo)發(fā)射裝置和信標(biāo)接收裝置。信標(biāo)發(fā)送裝置包括 CC2420 通信模塊、定向天線和太陽(yáng)能板。信標(biāo)接收裝置包括 Raspberry Pi 數(shù)據(jù)處理器、GPRS 數(shù)傳模塊、GPS 定位模塊、CC2420 通信模塊、定向天線和太陽(yáng)能板。GPRS 數(shù)傳模塊用于與MoPaaS 云服務(wù)端通信。

在系統(tǒng)安裝時(shí)，將多對(duì)信息采集單元部署在城市路口道路兩側(cè)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉路口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度的檢測(cè)與信息上傳。道路一側(cè)的信標(biāo)發(fā)射裝置連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，與其對(duì)應(yīng)的信標(biāo)接收裝置接收并通過(guò)信標(biāo)接收裝置中的RaspberryPi 數(shù)據(jù)處理器計(jì)算信號(hào)接收強(qiáng)度 RSSI值，RSSI的值隨著道路有無(wú)車(chē)輛而變化。有車(chē)時(shí)RSSI的值比無(wú)車(chē)時(shí)低，而且方差會(huì)大很多， 因?yàn)橐粋€(gè)無(wú)線接收器的信號(hào)強(qiáng)度由于多路徑衰減、散射和反射會(huì)降低。如果發(fā)送方和接收方之間有車(chē)的阻礙，這些傳播效果會(huì)變得差。RSSI的低價(jià)值和高可變性會(huì)引起相關(guān)聯(lián)特征值的變化，如鏈接質(zhì)量指標(biāo)（LQI）等，因此可以用這些值來(lái)更加準(zhǔn)確地判定有無(wú)車(chē)的情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析即可得出此時(shí)的車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度值。

信息采集單元的具體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 和圖 3 所示。

4 應(yīng)用服務(wù)器開(kāi)發(fā)

在應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，需要應(yīng)用服務(wù)器具有快速部署和彈性擴(kuò) 展的性能。MoPaaS 云服務(wù)平臺(tái)作為一個(gè)安全、免費(fèi)開(kāi)放的智 能化云計(jì)算服務(wù)器，可以滿足應(yīng)用開(kāi)發(fā)者快速的在線監(jiān)控與 應(yīng)用管理，極大地壓縮了應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)間和運(yùn)營(yíng)成本。

測(cè)試中，通過(guò)在 MoPaaS 網(wǎng)站上申請(qǐng)免費(fèi)的服務(wù)器，建 立新的應(yīng)用和 MySQL 進(jìn)行綁定。將寫(xiě)好的網(wǎng)頁(yè)代碼打包壓縮 成 .zip 格式上傳至服務(wù)器，服務(wù)器會(huì)自動(dòng)解釋執(zhí)行。再經(jīng)過(guò) GPRS 以 HTTP 協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器供用戶訪問(wèn)，供后臺(tái) 管理人員進(jìn)行操作，方便用戶的查看。

5 信息查詢應(yīng)用

系統(tǒng)使用 PHP 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了跨平臺(tái)的檢測(cè)信息查詢頁(yè)面， 借助于 PHP 的優(yōu)點(diǎn)使得查詢頁(yè)面比使用 CGI 等可以更快速地 執(zhí)行與刷新。圖 4 所示是其信息查詢網(wǎng)頁(yè)示意圖。使用時(shí)，將 檢測(cè)到的車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度信息發(fā)往服務(wù)器，用戶即可通過(guò)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的 Web 網(wǎng)頁(yè)獲取路口車(chē)輛排隊(duì)情況，從而選擇一條更有 效率的行車(chē)方案。

6 軟件流程設(shè)計(jì)

將檢測(cè)節(jié)點(diǎn)安放在道路兩側(cè)，基于 IEEE802.15.4 短距離 通信進(jìn)行組網(wǎng)通信，由于車(chē)輛行駛與停止時(shí)對(duì)無(wú)線信號(hào)包的傳 輸影響不同，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì) RSSI 值進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，依據(jù)發(fā)送與接收信號(hào)包的RSSI值來(lái)對(duì)當(dāng)前路口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度進(jìn)行檢測(cè)， 檢測(cè)方法相對(duì)簡(jiǎn)易。圖5給出了信息檢測(cè)與上傳的基本流程圖。

7 結(jié) 語(yǔ)

基于短距離無(wú)線通信的交通信息檢測(cè)是一種全新的城市 路口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)依據(jù) IEEE802.15.4 進(jìn)行 組網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)了城市路口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度的檢測(cè)與信息發(fā)布。 系統(tǒng)將路口信息上傳網(wǎng)絡(luò)，提醒后來(lái)車(chē)輛選擇交通情況較好的 路段出行，這樣既緩解了路口的交通擁堵，又使得后來(lái)車(chē)輛可 以順暢行駛，人們可以通過(guò) PC 或者手機(jī)隨時(shí)隨地查看某一交 通路口的交通擁堵情況，對(duì)智慧城市的建設(shè)起到了推動(dòng)作用。