基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)及方法，屬于智能交通【技術(shù)領(lǐng)域】，該系統(tǒng)包含合適數(shù)量(通常大于10輛)的小車，車上安裝Zigbee模塊、電磁線和RFID讀卡器；系統(tǒng)通過(guò)路面下鋪設(shè)的電磁線提供雙向?qū)Ш叫盘?hào)，在路口鋪設(shè)RFID卡指示車輛的轉(zhuǎn)向，并在交叉路口部署了交通燈；車輛在路口通過(guò)紅外線接收器查詢交通燈狀態(tài)，并由此決定下一步行駛狀態(tài)；上位機(jī)可實(shí)時(shí)修改車輛行駛路線；本發(fā)明將射頻識(shí)別技術(shù)和Zigbee技術(shù)相結(jié)合，將其應(yīng)用在多車輛、雙向車道以及包含交通燈的智能交通系統(tǒng)背景中，提供了更加真實(shí)的智能交通系統(tǒng)模擬，具有更強(qiáng)的真實(shí)性和實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能交通【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著車輛保有量的迅速增加，城市交通帶來(lái)的諸如交通阻塞、交通事故、能源消費(fèi)和環(huán)境污染等問(wèn)題日趨惡化，智能交通系統(tǒng)(ITS, Intelligent Transportation System)受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。但由于環(huán)境和成本的限制，ITS系統(tǒng)的研究過(guò)程難以在現(xiàn)實(shí)中開(kāi)展和進(jìn)行，需要采用仿真和縮微模型的手段進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析。
[0003]城市微觀交通仿真系統(tǒng)對(duì)實(shí)際交通行為的描述較為靈活和準(zhǔn)確，可以直觀地描述路網(wǎng)動(dòng)態(tài)交通狀態(tài)，而且交通分析結(jié)果一股以動(dòng)畫演示，方便了與用戶的交互，具有較強(qiáng)的開(kāi)放性。該領(lǐng)域的典型系統(tǒng)有Paramics、Aimsun2和Vi ssim等,可模擬交通信號(hào)控制、阻道控制、車輛導(dǎo)航、公交車輛調(diào)度和控制系統(tǒng)的模擬等。然而，上述研究平臺(tái)主要是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的軟件平臺(tái)，無(wú)法對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行精確仿真和逼真再現(xiàn)，而且其運(yùn)動(dòng)模型較少考慮實(shí)際環(huán)境的因素，如駕駛習(xí)性、信號(hào)燈、交叉路口等，由此獲得的路網(wǎng)仿真與實(shí)際情況存在較大偏差。近年來(lái)，研究者逐漸重視以原型系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，構(gòu)成混合仿真與原型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以提高技術(shù)驗(yàn)證的效率和真實(shí)性。建立在合適縮比模型基礎(chǔ)上的原型系統(tǒng)，能夠體現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵要素及基本特征，有效地支撐相關(guān)領(lǐng)域的研究和技術(shù)驗(yàn)證，因此具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)及方法，以達(dá)到實(shí)時(shí)控制車輛行駛路徑，使實(shí)驗(yàn)環(huán)境更接近實(shí)際交通路況，提供科研仿真平臺(tái)的目的。
[0005]一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)，包括PC機(jī)、小車控制部分、被控小車、紅綠燈、道路網(wǎng)、電磁線、電磁發(fā)生器和RFID卡，其中，所述的道路網(wǎng)由多條雙向車道交叉組成，所述的電磁線數(shù)量為一條，延每個(gè)方向的車道設(shè)置于道路網(wǎng)下端，并位于每個(gè)車道中心線上，電磁線的輸出端和輸入端分別連接電磁發(fā)生器的兩個(gè)端口 ；所述的紅綠燈設(shè)置于道路網(wǎng)中十字路口的中心位置，所述的RFID卡設(shè)置于十字路口車道的右側(cè)，所述的小車控制部分設(shè)置于被控小車上端，所述的PC機(jī)通過(guò)Zigbee模塊與小車控制部分、紅綠燈進(jìn)行無(wú)線連接，所述的紅綠燈上還設(shè)置有紅外線發(fā)射器；
[0006]所述的小車控制部分包括微控制器、供電部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器、三個(gè)電磁傳感器、測(cè)速傳感器、Zigbee模塊、RFID讀卡器和紅外線接收器；其中，供電部分的第一輸出端連接微控制器的供電端口，供電部分的第二輸出端連接Zigbee模塊的供電端口，供電部分的第三輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電端口，供電部分的第四輸出端連接電磁傳感器的供電端口，供電部分的第五輸出端連接測(cè)速傳感器的供電端口，供電部分的第六輸出端連接RFID讀卡器的供電端口，供電部分的第七輸出端連接紅外線接收器的供電端口 ；所述的Zigbee模塊的輸入輸出端連接微控制器的一個(gè)輸入輸出端口，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接微控制器的一個(gè)輸出端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端連接被控小車的后輪電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第二輸出端連接被控小車的舵機(jī)；所述的三個(gè)電磁傳感器分別設(shè)置與被控小車前端的左、中、右位置，所述的測(cè)速傳感器設(shè)置于被控小車的后端，并且上述三個(gè)電磁傳感器和測(cè)速傳感器的輸出端均通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接至微控制器的一個(gè)輸入端；所述的RFID讀卡器設(shè)置于被控小車的前端底部，其輸出端連接微控制器的另一個(gè)輸入端；紅外線接收器設(shè)置于被控小車前端，其輸出端連接微控制器的又一輸入端。
[0007]所述的供電部分包括電池、第一低壓差三端穩(wěn)壓器、第二低壓差三端穩(wěn)壓器和一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其中電池的正極同時(shí)連接第一低壓差三端穩(wěn)壓器的輸入端和第二低壓差三端穩(wěn)壓器的輸入端，第一低壓差三端穩(wěn)壓器輸出端同時(shí)連接微控制器的供電端、電磁傳感器的供電端和低壓差電壓調(diào)節(jié)器的輸入端，低壓差電壓調(diào)節(jié)器的輸出端同時(shí)連接RFID讀卡器的供電端、Zigbee模塊的供電端和紅外線接收器的供電端；所述的第二低壓差三端穩(wěn)壓器的輸出端同時(shí)連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的供電端和測(cè)速傳感器的供電端；所述的電池負(fù)極分別連接微控制器、RFID讀卡器、Zigbee模塊、電磁傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和測(cè)速傳感器。
[0008]所述的電磁線在同一個(gè)雙向道路上的間距大于10cm。
[0009]所述的被控小車為多輛，紅綠燈為多個(gè)，RFID卡為多個(gè)。
[0010]采用基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)進(jìn)行的仿真方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1、采用一根電磁線延每個(gè)方向的車道在道路網(wǎng)下端進(jìn)行鋪設(shè)，并該電磁線位于每個(gè)車道中心線上，進(jìn)而完成此根電磁線在所有方向上的道路下端的分布；
[0012]步驟2、在鋪設(shè)好的道路網(wǎng)的每一個(gè)十字路口中心位置設(shè)置一個(gè)紅綠燈，對(duì)每一個(gè)十字路口進(jìn)行編號(hào)，并采用PC機(jī)設(shè)置紅綠燈每個(gè)燈的時(shí)間間隔，并通過(guò)Zigbee模塊將設(shè)置的時(shí)間間隔發(fā)送至紅綠燈；
[0013]步驟3、隨機(jī)選取某一被控小車，將其放置于某一道路上的多個(gè)不同位置，測(cè)量每個(gè)位置處小車前中心與該道路電磁線之間的距離，采集每個(gè)位置處對(duì)應(yīng)的電磁傳感器采集的電磁強(qiáng)度，根據(jù)每個(gè)位置處所獲得的距離和電磁強(qiáng)度進(jìn)行擬合，獲得小車前中心與該道路電磁線之間的距離和電磁強(qiáng)度值之間的關(guān)系；
[0014]步驟4、根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置每一個(gè)被控小車的行駛路徑，并根據(jù)行駛路徑獲得所經(jīng)過(guò)的十字路口的編號(hào)順序，PC機(jī)將每個(gè)小車的行駛路徑和其所經(jīng)過(guò)的十字路口編號(hào)通過(guò)Zigbee模塊發(fā)送至每個(gè)被控小車的微控制器中；
[0015]步驟5、啟動(dòng)被控小車，采用設(shè)置于被控小車前端左、中、右三個(gè)電磁傳感器實(shí)時(shí)采集電磁強(qiáng)度信號(hào)，判斷左、有電磁傳感器所獲得的電磁強(qiáng)度值是否相等，若相等，則被控小車?yán)^續(xù)前行，若不相等，則將中間電磁傳感器所獲得的電磁強(qiáng)度值帶入值擬合的函數(shù)中計(jì)算被控小車偏移量，并根據(jù)被控小車舵機(jī)轉(zhuǎn)角與偏移量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得舵機(jī)增量，微控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將舵機(jī)增量發(fā)送至舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)小車返回延中心線繼續(xù)行駛；
[0016]步驟6、采用測(cè)速傳感器實(shí)時(shí)采集被控小車的行駛速度，判斷被控小車行駛速度是否為目標(biāo)速度值，若是，則繼續(xù)以當(dāng)前的速度行駛，否則，采用PID控制算法獲得被控小車的速度補(bǔ)償量，微控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將速度補(bǔ)償量發(fā)送至被控小車后輪電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)被控小車在目標(biāo)速度下行駛；
[0017]步驟7、當(dāng)RFID讀卡器采集到某一^h字路口處RFID卡發(fā)出的信號(hào)時(shí)，確定檢測(cè)到的RFID卡及該十字路口其他三個(gè)RFID卡的卡號(hào)，進(jìn)而確定被控小車行駛方向，并根據(jù)上一個(gè)十字路口編號(hào)、被控小車行駛方向、當(dāng)前十字路口編號(hào)和當(dāng)前設(shè)置的被控小車行駛路徑，確定被控小車轉(zhuǎn)向，當(dāng)右轉(zhuǎn)時(shí)，小車右轉(zhuǎn)；當(dāng)左轉(zhuǎn)時(shí)，判斷紅外線接收器是否接收到紅綠燈上紅外線發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)，若是，則被控小車停止行駛，否則，小車左轉(zhuǎn)行駛；
[0018]步驟8、被控小車?yán)^續(xù)行駛，并重復(fù)執(zhí)行步驟4至步驟7實(shí)現(xiàn)被控小車的實(shí)時(shí)控制，直至被控小車到達(dá)行駛路徑的終點(diǎn)。
[0019]步驟7所述的RFID卡在每個(gè)十字路口設(shè)置四個(gè)，并且所有十字路口中位于道路網(wǎng)同一側(cè)的所有RFID卡的卡號(hào)均相同。
[0020]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):
[0021]本發(fā)明一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)及方法，構(gòu)建了具備智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵要素的逼真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，與單純的計(jì)算機(jī)軟件仿真相比有很強(qiáng)的優(yōu)越性。該系統(tǒng)包含合適數(shù)量(通常大于10輛)的小車，車上安裝Zigbee模塊、電磁導(dǎo)航裝置和RFID讀卡器。系統(tǒng)通過(guò)路面下鋪設(shè)的電磁線提供雙向?qū)Ш叫盘?hào)，在路口鋪設(shè)RFID卡指示車輛的轉(zhuǎn)向，并在交叉路口部署了交通燈；車輛在路口通過(guò)紅外線接收器查詢交通燈狀態(tài)，并由此決定下一步 行駛狀態(tài)；上位機(jī)可實(shí)時(shí)修改車輛行駛路線。
[0022]射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)具有非接觸性識(shí)別、可動(dòng)態(tài)更改標(biāo)簽數(shù)據(jù)、讀取方便快捷和數(shù)據(jù)容量大等特點(diǎn)。本發(fā)明在路口鋪設(shè)RFID卡指示車輛的轉(zhuǎn)向具有準(zhǔn)確、高效、快速的優(yōu)點(diǎn)。
[0023]Zigbee技術(shù)是一種低速率、短距離的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有低功耗、低成本、低復(fù)雜度、快速、安全、可靠等特點(diǎn)。應(yīng)用Zigbee無(wú)線通訊技術(shù)，將車輛、交通燈與上位機(jī)構(gòu)成無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)整體系統(tǒng)車輛、上位機(jī)、交通燈節(jié)點(diǎn)間交通信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。
[0024]本發(fā)明將射頻識(shí)別技術(shù)和Zigbee技術(shù)相結(jié)合，將其應(yīng)用在多車輛、雙向車道以及包含交通燈的智能交通系統(tǒng)背景中，供了更加真實(shí)的智能交通系統(tǒng)模擬，具有更強(qiáng)的真實(shí)性和實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的小車控制部分結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的供電部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的多車輛無(wú)線通訊混合拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)圖；
[0029]圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真方法流程圖；
[0030]圖6為本發(fā)明一種實(shí)施例的道路網(wǎng)十字路口編號(hào)不意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明一種實(shí)施例的十字路口 RFID卡鋪設(shè)示意圖；
[0032]圖8為本發(fā)明一種實(shí)施例的小車三個(gè)傳感器電壓值與橫向距離的關(guān)系示意圖；[0033]圖9為本發(fā)明一種實(shí)施例的路徑選擇示意圖；
[0034]圖10為本發(fā)明一種實(shí)施例的舵機(jī)工作原理圖；
[0035]圖11為本發(fā)明一種實(shí)施例的PID控制算法流程圖；
[0036]圖12為本發(fā)明一種實(shí)施例的沙盤標(biāo)定和RFID卡鋪設(shè)；；
[0037]圖13為本發(fā)明一種實(shí)施例的路口所有可能轉(zhuǎn)向情況。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例中，基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)，包括PC機(jī)、小車控制部分、被控小車、紅綠燈、道路網(wǎng)、電磁線、電磁發(fā)生器和RFID卡。
[0040]其中，所述的道路網(wǎng)由多條雙向車道交叉組成，所述的電磁線數(shù)量為一條，延每個(gè)方向的車道設(shè)置于道路網(wǎng)下端，并位于每個(gè)車道中心線上，電磁線的輸出端和輸入端分別連接電磁發(fā)生器的兩個(gè)端口 ；所述的紅綠燈設(shè)置于道路網(wǎng)中十字路口的中心位置，所述的RFID卡設(shè)置于十字路口道路的一側(cè)，所述的小車控制部分設(shè)置與被控小車上端，所述的PC機(jī)通過(guò)內(nèi)部的Zigbee模塊與小車控制部分、紅綠燈進(jìn)行無(wú)線連接，所述的紅綠燈上還設(shè)置有紅外線發(fā)射器。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例中，交通燈架設(shè)在十字路中心位置，其狀態(tài)包括交通燈顏色(紅燈、黃燈或綠燈)、不同顏色交通燈亮的時(shí)間可按需要由PC機(jī)更改，所述的Zigbee模塊包括車輛、上位機(jī)和交通燈之間的通信，車輛之間的數(shù)據(jù)通信包括車輛間的具體行進(jìn)方向、運(yùn)行路線等；車輛與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信包括車輛速度設(shè)定、啟動(dòng)/停止，車輛經(jīng)過(guò)路口，行駛方向等。交通燈狀態(tài)可以由車輛或上位機(jī)通過(guò)Zigbee通信獲取。各車輛通過(guò)Zigbee組成動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，支持行駛狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與狀態(tài)交互。
[0042]如圖1所示，小車控制部分包括微控制器、供電部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器、三個(gè)電磁傳感器、測(cè)速傳感器、Zigbee模塊、RFID讀卡器和紅外線接收器；
[0043]本發(fā)明實(shí)施例中，電磁傳感器采用飛翔科技公司的飛思卡爾智能車競(jìng)賽專用IOmH電磁傳感器模塊，紅外線發(fā)射器和紅外線發(fā)射器接收器采用38KHz的JS1838B型號(hào)，測(cè)速傳感器采用紅樹偉業(yè)100線雙向輸出測(cè)速傳感器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用L298B型號(hào)，舵機(jī)采用飛思卡爾智能車S-D5舵機(jī)，工作電壓4.5-5.5V,帶堵轉(zhuǎn)保護(hù)電路，力矩5.0kg動(dòng)作速度(0.14±0.02sec/60°，電磁發(fā)生器采用紅樹偉業(yè)公司的20KHz方波信號(hào)發(fā)生器，RFID讀卡器采用MF RC500型號(hào)芯片，Zigbee模塊采用CC2530無(wú)線通訊單片機(jī)。
[0044]電磁線采用0.5mm漆包線，電磁線埋于道路中心線下方，對(duì)于雙向車道來(lái)說(shuō)，若兩條平行車道磁感線間的距離過(guò)近會(huì)導(dǎo)致兩車道間的磁場(chǎng)發(fā)生磁場(chǎng)混疊，對(duì)電磁傳感器的檢測(cè)產(chǎn)生干擾。而若磁感線鋪設(shè)過(guò)遠(yuǎn)則不符合實(shí)際道路情況。通過(guò)計(jì)算和實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)量，在電磁線中通過(guò)20KHz、IOOmA電流，波形為方波情況下選擇磁感線間距為IOcm可較好的符合要求。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例中，如圖2所示，微控制器采用MC9S12XS128型號(hào)單片機(jī)，其端口的分配情況如表I所示。
[0046]表I單片機(jī)端口資源的分配
【權(quán)利要求】
1.一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)，其特征在于:包括PC機(jī)、小車控制部分、被控小車、紅綠燈、道路網(wǎng)、電磁線、電磁發(fā)生器和RFID卡，其中，所述的道路網(wǎng)由多條雙向車道交叉組成，所述的電磁線數(shù)量為一條，延每個(gè)方向的車道設(shè)置于道路網(wǎng)下端，并位于每個(gè)車道中心線上，電磁線的輸出端和輸入端分別連接電磁發(fā)生器的兩個(gè)端口 ；所述的紅綠燈設(shè)置于道路網(wǎng)中十字路口的中心位置，所述的RFID卡設(shè)置于十字路口車道的右側(cè)，所述的小車控制部分設(shè)置于被控小車上端，所述的PC機(jī)通過(guò)Zigbee模塊與小車控制部分、紅綠燈進(jìn)行無(wú)線連接，所述的紅綠燈上還設(shè)置有紅外線發(fā)射器； 所述的小車控制部分包括微控制器、供電部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、Α/D轉(zhuǎn)換器、三個(gè)電磁傳感器、測(cè)速傳感器、Zigbee模塊、RFID讀卡器和紅外線接收器；其中，供電部分的第一輸出端連接微控制器的供電端口，供電部分的第二輸出端連接Zigbee模塊的供電端口，供電部分的第三輸出端連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電端口，供電部分的第四輸出端連接電磁傳感器的供電端口，供電部分的第五輸出端連接測(cè)速傳感器的供電端口，供電部分的第六輸出端連接RFID讀卡器的供電端口，供電部分的第七輸出端連接紅外線接收器的供電端口 ；所述的Zigbee模塊的輸入輸出端連接微控制器的一個(gè)輸入輸出端口，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接微控制器的一個(gè)輸出端，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一輸出端連接被控小車的后輪電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第二輸出端連接被控小車的舵機(jī)；所述的三個(gè)電磁傳感器分別設(shè)置與被控小車前端的左、中、右位置，所述的光電碼盤 設(shè)置于被控小車的后端，并且上述三個(gè)電磁傳感器和測(cè)速傳感器的輸出端均通過(guò)Α/D轉(zhuǎn)換器連接至微控制器的一個(gè)輸入端；所述的RFID讀卡器設(shè)置于被控小車的前端底部，其輸出端連接微控制器的另一個(gè)輸入端；紅外線接收器設(shè)置于被控小車前端，其輸出端連接微控制器的又一輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的供電部分包括電池、第一低壓差三端穩(wěn)壓器、第二低壓差三端穩(wěn)壓器和一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其中電池的正極同時(shí)連接第一低壓差三端穩(wěn)壓器的輸入端和第二低壓差三端穩(wěn)壓器的輸入端，第一低壓差三端穩(wěn)壓器輸出端同時(shí)連接微控制器的供電端、電磁傳感器的供電端和低壓差電壓調(diào)節(jié)器的輸入端，低壓差電壓調(diào)節(jié)器的輸出端同時(shí)連接RFID讀卡器的供電端、Zigbee模塊的供電端和紅外線接收器的供電端；所述的第二低壓差三端穩(wěn)壓器的輸出端同時(shí)連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的供電端和測(cè)速傳感器的供電端；所述的電池負(fù)極分別連接微控制器、RFID讀卡器、Zigbee模塊、電磁傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和測(cè)速傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的電磁線在同一個(gè)雙向道路上的間距大于10cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的被控小車為多輛，紅綠燈為多個(gè)，RFID卡為多個(gè)。
5.采用權(quán)利要求1所述的基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的多車輛雙向車道智能交通仿真系統(tǒng)進(jìn)行的仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、采用一根電磁線延每個(gè)方向的車道在道路網(wǎng)下端進(jìn)行鋪設(shè)，并該電磁線位于每個(gè)車道中心線上，進(jìn)而完成此根電磁線在所有方向上的道路下端的分布； 步驟2、在鋪設(shè)好的道路網(wǎng)的每一個(gè)十字路口中心位置設(shè)置一個(gè)紅綠燈，對(duì)每一個(gè)十字路口進(jìn)行編號(hào)，并采用PC機(jī)設(shè)置紅綠燈每個(gè)燈的時(shí)間間隔，并通過(guò)Zigbee模塊將設(shè)置的時(shí)間間隔發(fā)送至紅綠燈；步驟3、隨機(jī)選取某一被控小車，將其放置于某一道路上的多個(gè)不同位置，測(cè)量每個(gè)位置處小車前中心與該道路電磁線之間的距離，采集每個(gè)位置處對(duì)應(yīng)的電磁傳感器采集的電磁強(qiáng)度，根據(jù)每個(gè)位置處所獲得的距離和電磁強(qiáng)度進(jìn)行擬合，獲得小車前中心與該道路電磁線之間的距離和電磁強(qiáng)度值之間的關(guān)系； 步驟4、根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置每一個(gè)被控小車的行駛路徑，并根據(jù)行駛路徑獲得所經(jīng)過(guò)的十字路口的編號(hào)順序，PC機(jī)將每個(gè)小車的行駛路徑和其所經(jīng)過(guò)的十字路口編號(hào)通過(guò)Zigbee模塊發(fā)送至每個(gè)被控小車的微控制器中； 步驟5、啟動(dòng)被控小車，采用設(shè)置于被控小車前端左、中、右三個(gè)電磁傳感器實(shí)時(shí)采集電磁強(qiáng)度信號(hào)，判斷左、右電磁傳感器所獲得的電磁強(qiáng)度值是否相等，若相等，則被控小車?yán)^續(xù)前行，若不相等，則將中間電磁傳感器所獲得的電磁強(qiáng)度值帶入值擬合的函數(shù)中計(jì)算被控小車偏移量，并根據(jù)被控小車舵機(jī)轉(zhuǎn)角與偏移量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得舵機(jī)增量，微控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將舵機(jī)增量發(fā)送至舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)小車返回延中心線繼續(xù)行駛； 步驟6、采用光電碼盤實(shí)時(shí)采集被控小車的行駛速度，判斷被控小車行駛速度是否為目標(biāo)速度值，若是，則繼續(xù)以當(dāng)前的速度行駛，否則，采用PID控制算法獲得被控小車的速度補(bǔ)償量，微控制器通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將速度補(bǔ)償量發(fā)送至被控小車后輪電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)被控小車在目標(biāo)速度下行駛； 步驟7、當(dāng)RFID讀卡器采集到某一^h字路口處RFID卡發(fā)出的信號(hào)時(shí)，確定檢測(cè)到的RFID卡及該十字路口其他三個(gè)RFID卡的卡號(hào)，進(jìn)而確定被控小車行駛方向，并根據(jù)上一個(gè)十字路口編號(hào)、被控小車行駛方向、當(dāng)前十字路口編號(hào)和當(dāng)前設(shè)置的被控小車行駛路徑，確定被控小車轉(zhuǎn)向，當(dāng)右轉(zhuǎn)時(shí)，小車右轉(zhuǎn)；當(dāng)左轉(zhuǎn)時(shí)，判斷紅外線接收器是否接收到紅綠燈上紅外線發(fā)射器發(fā)出的信號(hào) ，若是，則被控小車停止行駛，否則，小車左轉(zhuǎn)行駛； 步驟8、被控小車?yán)^續(xù)行駛，并重復(fù)執(zhí)行步驟4至步驟7實(shí)現(xiàn)被控小車的實(shí)時(shí)控制，直至被控小車到達(dá)行駛路徑的終點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿真方法，其特征在于，步驟7所述的RFID卡在每個(gè)十字路口設(shè)置四個(gè)，并且所有十字路口中位于道路網(wǎng)同一側(cè)的所有RFID卡的卡號(hào)均相同。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103996283SQ201410192909
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】張?jiān)浦? 關(guān)興睿, 段偉杰, 石成玉 申請(qǐng)人:東北大學(xué)