基于无线地磁节点的停车诱导信息系统研究

发布时间：2017-05-08 11:18

  本文关键词：基于无线地磁节点的停车诱导信息系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：停车问题已经成为世界范围内每个大中型城市普遍面临的社会问题,为此学术界和工业界已经展开了很多研究和开发,目的是找到一个更好、更智能的停车管理机制。随着无线传感器网络技术的迅猛发展,再加上无线应用技术对于智能停车的诸多优势,基于无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)的停车诱导信息系统(1The Parking Guidance and Information System, PGIS)研究已经成为了解决城市停车问题的一个热门方向。 目前,基于WSN的PGIS系统研究大都集中在系统架构的分层实现、提高系统的吞吐量以及降低系统的丢包率等方面,而关于底层数据收集网络无线通信协议、系统能耗和网络可靠性方面的研究则相对较少。本文结合停车诱导信息系统关键技术、无线传感器网络技术以及成熟的无线地磁传感技术,对室内停车场的底层数据收集网络通信协议进行了深入地研究,并设计实现了一种基于无线地磁节点的停车诱导信息系统原型。 本论文的主要工作可总结为以下两点： (1)提出一种适用于室内停车场的数据收集协议P-CTP (Parking Collection Tree Protocol)。该协议是基于汇聚树协议CTP (Collection Tree Protocol)的一种改进：在保证无线数据传输高可靠性的前提下,最小化无线传感器网络数据传输的能量消耗,最大化系统的生命周期,从而满足停车场应用低功耗、高可靠的要求。本文不仅详细介绍了P-CTP协议的基本原理,而且设计并实现了协议的各个模块,包括链路估计器、路由引擎和转发引擎。同时,我们基于TinyOS操作系统,采用nesC语言,在CTP协议软件架构的基础上编程实现了P-CTP协议,并通过无线地磁节点的多组对比实验来验证P-CTP协议的性能和有效性。实验结果表明,P-CTP协议的多项性能指标(能量消耗、丢包率、网络延时等)均能满足停车场应用的需求。 (2)设计并实现了一种基于无线地磁节点的停车诱导信息系统原型,以帮助用户快速找到合适的停车位。该系统原型支持停车位监测、停车场远程管理以及停车诱导服务等功能,利用无线地磁节点监测停车位状态,并通过无线传感器网络和有线局域网相结合的方式传输数据。总体来说,本系统原型共包含四种类型的节点(监测节点、中继节点、汇聚节点和引导节点)和一个信息管理控制中心,每种类型的节点在系统中扮演不同的角色,不同类型的节点/控制中心之间通过直接/间接的方式进行通信。本文通过两方面的原型系统实验来评估系统性能：一方面通过车位状态监测实验对无线地磁节点的磁场强度性能和车位监测程序的有效性进行测试和分析；另一方面通过原型系统对比实验评估系统的性能,主要包括丢包率和网络延时,并与PMS原型系统进行比较,实验结果表明,本系统原型的性能是优于PMS系统的。
【关键词】：停车诱导信息系统 无线传感器网络 车位监测 数据收集协议 原型系统
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5;TP315
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 研究背景与意义14-17
• 1.2 国内外研究现状17-20
• 1.2.1 国外研究现状17-18
• 1.2.2 国内研究现状18-20
• 1.3 本文工作20
• 1.4 本文组织结构20-22
• 第2章 停车诱导信息系统关键技术综述22-32
• 2.1 停车诱导信息系统概述22-26
• 2.1.1 停车诱导信息系统的概念22-23
• 2.1.2 基于WSN的停车诱导信息系统基本组成23-25
• 2.1.3 基于WSN的停车诱导信息系统运行过程25-26
• 2.2 无线传感器网络技术26-29
• 2.2.1 无线传感器网络基本概念26-27
• 2.2.2 无线传感器网络节点27-28
• 2.2.3 无线传感器网络应用28-29
• 2.3 无线传感器网络在PGIS系统中的应用29-31
• 2.3.1 车位监测传感器的选择29-31
• 2.3.2 室内停车场WSN组网协议31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 室内停车场数据收集协议32-48
• 3.1 TinyOS操作系统和nesC语言32-34
• 3.2 CTP协议34-36
• 3.2.1 CTP协议的基本原理34
• 3.2.2 CTP协议的总体架构34-35
• 3.2.3 CTP协议的设计特点35-36
• 3.3 P-CTP协议的基本原理36-37
• 3.4 P-CTP协议的设计与实现37-43
• 3.4.1 链路估计器37-39
• 3.4.2 路由引擎39-41
• 3.4.3 转发引擎41-42
• 3.4.4 P-CTP协议实现的软件架构42-43
• 3.5 实验与分析43-47
• 3.5.1 实验配置43-44
• 3.5.2 P-CTP协议与CTP协议的功耗比较44-45
• 3.5.3 P-CTP协议与CTP协议的丢包率比较45
• 3.5.4 P-CTP协议与CTP协议的网络延时比较45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 基于WSN的停车诱导信息系统原型48-66
• 4.1 原型系统架构49-50
• 4.2 车辆监测模块50-57
• 4.2.1 监测节点硬件实现50-52
• 4.2.2 监测节点软件实现52-54
• 4.2.3 车位状态监测实验与分析54-57
• 4.3 停车诱导模块57-58
• 4.4 信息管理控制中心58-61
• 4.4.1 软件架构59-61
• 4.4.2 具体实现61
• 4.5 原型系统实验61-64
• 4.5.1 丢包率实验62-63
• 4.5.2 网络延时实验63-64
• 4.6 本章小结64-66
• 第5章 总结与展望66-68
• 5.1 本文工作总结66-67
• 5.2 下一步工作67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：351045