基于无线传感器网络的交通信息采集系统研究

　　0 引言

　　城市交通问题是世界各国的普遍性问题，智能交通系统(Intelligenee Transportation System)是解决日益严重的城市交通问题的有效途径。交通信息采集系统是智能交通系统的关键子系统，是发展智能交通系统的基础和交通管理智能化的前提。

　　目前常见的交通信息采集方式有感应线圈、红外、视频等。其中感应线圈是侵入式检测(Intrusive Detection)，需要大面积的凿开路面安装，影响公路的使用寿命，而且在维修和更改应用的时候需要再次挖开路面，对路面的破坏很大。而红外、视频等属于非侵入式检测(Non-intrusive Detection)，安装不用挖开地面，但是仍需铺设大量线路，而且检测结果受大风、雨雪等天气影响非常大。采用无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)进行交通信息的采集，可以减少线路的铺设，对路面的破坏非常小，并且测量结果基本不会受天气影响，极大地方便了安装和维修工作。

　　1 系统设计

　　基于无线传感器网络的交通信息采集系统主要由传感器网络、通信控制服务端、用户端三部分组成，如图1所示。无线传感器网络负责采集路面的交通信息，将数据通过以太网传送到通信控制服务端;通信控制服务端、用户端采用B/s模式。这种结构结合了asp.net在Web应用上的优势，能够实现远程用户使用浏览器在线监测、分析和处理传感器节点数据的功能，有效组织和管理传感器网络监测区域采集的信息，对用户的设置和查询进行响应。

　　1.1 无线传感器网络结构

　　系统中的无线传感器网络采用TI公司的CC2520芯片实现，CC2520是一款2.4 GHz免授权ISM频带专用的第2代ZigBee/IEEE 802.15.4无线射频收发器，有着高稳定性和低工作电压等出色特性。传感器网络采用不同的网络节点以树形(Cluster-Tree)组网方式组成，网络拓扑结构如图2所示。网络节点包括汇聚节点、路由器和采集节点，采集节点采集交通信息数据，直接发送或者经由路由器发送到汇聚节点上。

　　采集节点通过对地磁的测量来检测交通信息。地磁场数值较小，约0.5×10T，可以认为地球磁场强度在一定的区域内(大约几千米)是恒定的。当有磁性的物体通过时，会引起物体周围磁场强度的变化，汽车可看作多个双极性磁铁组成的模型，引起地球磁场的扰动。汽车对地磁的干扰如图3所示。

　　因此，可以利用地磁传感器来检测车辆通过时的磁场变化从而获得交通流的信息。本文选用了Honeywell公司的磁阻传感器HMC1052，该传感器是基于磁阻效应(Magnetoresistance Effects)原理的，磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。即当外部磁场发生变化时，传感器内部的电阻也会相应的发生变化，将磁场强度转化为电压输出，利用该效应，HMC1052可以测量地磁及汽车通过时对地磁的扰动。