摘要：目前，交通管理部門對車輛的監(jiān)控主要依靠攝像頭和交警人員，而攝像頭的監(jiān)控范圍有限。針對交通管理中相關數(shù)據(jù)采集覆蓋面窄、時效性差等不足，設計了一種由中心監(jiān)控系統(tǒng)、基站接收系統(tǒng)、智能終端組成的智能交通管理系統(tǒng)。測試結果表明，智能交通管理系統(tǒng)可以滿足交通管理的需求。

　　關鍵詞：智能交通;終端;設計;實現(xiàn)

　　0引言

　　目前交通監(jiān)控管理管理系統(tǒng)，仍然多以攝像頭監(jiān)控為主。這種技術雖然成熟，但造價不菲，且功耗高，也不能保證全方位監(jiān)控。在機動車駕駛員的管理基本上沿用傳統(tǒng)的管理模式，采用人工的方式進行處理。傳統(tǒng)模式雖然從機制上比較健全和完善，但由于近年來駕駛員數(shù)量的急劇膨脹，道路交通情況的復雜化，車輛性能、類型的更新發(fā)展，加之交通管理部門對交通流信息采集的主要方式是感應線圈和視頻監(jiān)測，對車輛信息的采集主要通過人工統(tǒng)計等傳統(tǒng)方式來獲取，采集到的信息是靜態(tài)的，覆蓋面窄、時效性差[1-2]，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)不能滿足管理工作的需要。

　　本文設計了一種由車載模塊、檢測基站設備以及智能卡組成的智能交通管理終端，通過在車輛上統(tǒng)一安裝車輛電子信息卡(電子車牌)以及駕駛員電子信息卡、在路網(wǎng)建設信息采集基站，將所采集到的信息通過傳輸線路傳遞至中心機房。

　　同時利用智能終端設備采集車輛和駕駛員信息，通過射頻識別技術實時、準確地進行交通流信息采集，對城市路網(wǎng)進行動態(tài)監(jiān)測，及時掌握道路通行狀況，精準掌握城市交通擁堵瓶頸路段、路口的車流狀態(tài)和車型分布，迅速反饋給交警指揮中心，交警部門再利用各類道路交通誘導系統(tǒng)，將路況信息傳遞給駕駛員，對相對擁堵的路段進行提醒，引導駕駛員選擇流量較小的路段通行，緩解交通壓力，減少擁堵現(xiàn)象的發(fā)生。

　　智能交通管理終端對數(shù)據(jù)進行采集，實現(xiàn)自動化傳送，上位機通過分析和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對發(fā)送數(shù)據(jù)不全的車輛可直接進行查處，并對丟失和肇事車輛可直接進行定位，大大提高查找速度。

　　1智能交通管理終端

　　1.1總體設計

　　根據(jù)應用需求，智能交通管理終端系統(tǒng)由車載模塊、檢測基站以及智能卡組成。為確保人車綁定，車載模塊必須同時檢測到駕駛員信息與以及車輛信息卡。綁定數(shù)據(jù)經(jīng)檢測基站收集后，通過網(wǎng)絡通信系統(tǒng)傳送到控制中心。

　　為達到200米內(nèi)檢測200輛車，車速最高為200公里/小時的設計要求，在系統(tǒng)設計時考慮采用4個可用頻段和一個公共廣播頻段，由此可計算出每個車輛的平均檢測時間為72ms。SI4432的傳播速率為100kb/s，則在72ms時間內(nèi)，用于傳輸信號的時間為40ms，用于沖撞等待的時間為32ms，則40ms一共可傳輸500個字節(jié)，對于SI4432，相當于發(fā)送速度為每ms發(fā)送12.5個Byte，完全可以傳播完成全部的信息。

　　車載終端的集成安裝在車上，考慮車速以及周圍環(huán)境的影響，車載終端必須滿足功耗低，穿透力強，發(fā)射速率大，輻射范圍廣等特點。車載終端的總體設計如圖2所示。射頻卡SLE4442[3]讀卡電路，由于讀卡電路主控器STC12LE5A60S2的工作電壓3.3V，但是讀卡器SLE4442壓是5V，由于兩端電壓不匹配，導致單片機的控制管腳不能直接控制讀卡器，為了解決此問題，采用雙向轉(zhuǎn)壓芯片SN74LVC1T45進行轉(zhuǎn)壓后，單片機就可以直接對SLE4442進行控制。

　　1.2車載模塊

　　車載模塊安裝在車輛上，當駕駛員信息卡和車輛信息卡插入車載模塊時，車載模塊開始工作，當車輛駛過檢測基站使，車載模塊與檢測基站之間建立通訊，將駕駛員信息和車輛信息發(fā)送給檢測基站。MCU控制模塊采用c8051f930芯片，主要完成兩張識別卡(車輛信息卡、駕駛員信息卡)的讀取，無線通信模塊協(xié)議處理、通信模塊控制，電源管理模塊控制，用戶界面控制這五大功能。

　　車載終端所選取的主控芯片為STC12LE5A60S2，相比較其他系列的單片機芯片，STC12LE5A60S2的工作電壓僅為3.3V，功耗較低，且由于帶有硬件SPI，便于對外設讀寫。無線發(fā)射模塊采用SI4432芯片，接受控制模塊的控制，主要完成無線射頻信號的接收發(fā)射，調(diào)制/解調(diào)，信道選擇，同步提取，無線信息糾錯，收發(fā)信息緩沖等功能。

　　讀卡模塊主要是根據(jù)控制模塊的需求讀取卡片信息。智能IC卡采用基于ISO7819-3標準的SLE4442芯片，為防止駕駛員信息卡在中途被拔掉或者替換掉，選用可接觸式SLE4442IC卡智能卡使用的SLE4442IC卡，主存儲器容量為256K，保護區(qū)為00H-20H，其余為應用區(qū)。此卡可以在省電的情況下完成卡片識別和讀取功能。

　　SI4432是一種中遠距離的無線通信設備，在433MHz頻段下最遠傳輸距離可達上千米，相對于藍牙、WI-FI、ZigBee等傳統(tǒng)短距離無線通信技術，SI4432具有傳播距離遠、功耗低、傳播速率大、抗干擾能力強等優(yōu)點，同時帶有邏輯加密功能，必須經(jīng)過密碼驗證后才可擦除。在使用中，如果此卡連續(xù)輸錯三次，則此卡自鎖，不能對其進行讀寫。

　　2檢測基站設計

　　檢測基站包含一個廣播信道和4個接收信道。終端通過無線電路監(jiān)聽到廣播信道的信息，自動發(fā)送給基站，基站通過4個不同頻率接收信道來接收信息，并把接收的信息通過CAN總線[3]發(fā)送給STM32總控制器后轉(zhuǎn)交給服務端。

　　根據(jù)實際需求，檢測基站要滿足速度不大于200KM/H;車輛與檢測基站間距大于200M;采用本地電池供電;待機時間大于180天;以及包含LED燈指示，包括電量、未插卡、通信指示等工作狀態(tài)指示。

　　每個通道無線通信設計參數(shù)如下：射頻頻段VHF410～420MHz;發(fā)射功率10dbm;接收靈敏度-80dbm;傳輸速率9600bps以上;頻偏大于1k;占用帶寬小于30K;檢測基站由主控板、信道板以下模塊組成：主控板完成基站系統(tǒng)的控制功能，采用arm，crotex-m3系列的32位單片機STM32F103RBT，使用uart總線和各無線信道板連接。

　　信道板包括射頻模塊和信道處理單片機，完成與車載模塊的交互功能，并將車載信息通過uart總線傳回主控板。射頻模塊采用和用戶模塊相同的sI4432，信道處理采用和用戶模塊相同的c8051f930。為減少主控處理器的壓力，將無線底層控制和基本通信處理在信道板內(nèi)部完成，以使系統(tǒng)結構和模塊化明晰。檢測基站無線接收選取SI4432，內(nèi)部主控制器選取ARMCortex-M3內(nèi)核的STM32F106VE6[5]。

　　在一個由CAN總線構成的單一網(wǎng)絡中，理論上是可以掛載無數(shù)個節(jié)點[6]，同時CAN總線的傳輸速率最大可達1Mbit/s，有利于實時控制，在CAN節(jié)點出現(xiàn)錯誤的情況下，相對于串口、RS485總線傳輸會進行校驗并退出，保證總線上的其他節(jié)點不受影響，同時CAN總線具有低成本、較高的總線利用率、傳播速度可達1Mbit/s、傳播距離遠以及可靠的處理檢錯機制等優(yōu)勢，因此基站內(nèi)部傳輸選用CAN總線傳輸。

　　3防碰撞協(xié)議的設計

　　軟件設計主要包含有無線發(fā)送的防碰撞協(xié)議和CAN模塊的傳送協(xié)議，由于SI4432不支持以上MAC協(xié)議，且為了確保發(fā)送過程的可靠性，發(fā)送端需要應答信號以確保發(fā)送信號已被準確接收，需要設計基于ACK的雙向CSMA/CA通信機制。

　　4監(jiān)控中心的設計

　　Qt-Project(LGPLv2.1)[7]是國際開源社區(qū)力推的跨平臺圖像庫，系統(tǒng)庫小巧靈便，使用完全免費。支持Windows，Linux，嵌入式Linux，MacOS等多種操作系統(tǒng)。使用面向?qū)ο蟮母呒壵Z言C++開發(fā)，為系統(tǒng)的運行效率提供了良好的保證。

　　另外，Qt還支持Javcscript、XML方便功能擴展。其本身也對一些通用控件與算法提供了模塊化的實現(xiàn)，使用Qt可以在較短的時間內(nèi)完成監(jiān)控中心軟件的實現(xiàn)，高效率而低成本。此外，Qt亦支持嵌入式系統(tǒng)，可以在只修改很少量代碼的情況下將目前的系統(tǒng)移植至嵌入式終端內(nèi)，方便以后的移動功能擴展。

　　6總結

　　智能交通管理終端可以實現(xiàn)對駕駛員的管理、通過對車輛基本信息的采集，系統(tǒng)能夠全面實現(xiàn)車輛精準識別、路網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測、道路管制、假套牌車、黑車、盜搶車輛稽查、肇事車輛逃逸追查、車牌防偽等方面的系統(tǒng)化、數(shù)字化和信息化等功能，但還存在著定位不夠精準，道路狀態(tài)不能實時顯示等不足，這也是下一步進行研究的方向。

　　參考文獻

　　[1]曹永樂.基于RFID電子車牌的道路交通狀態(tài)判別技術研究[D].重慶：重慶大學，2017.

　　[2]杜向陽.RFID在智能交通管理中的應用[J].電子技術與軟件工程，2018(7)：100.

　　[3]GargS，JoshiP.IntegratedWearablePoliceModuleforFineManagementandLawEnforcement[C]//Tex-asInstrumentsIndiaEducatorsConference，2017：138-143.

　　相關論文范文閱讀：開展道路交通管理中的兩大途徑分析

　　在道路交通管理中應注重社會效益，本文通過提升交通違法成本，培養(yǎng)公民守法習慣兩個角度來提升社會效益，這也是為了維護交通秩序，從而能夠綜合施治，重點應該做到讓人們都有良好的道路交通習慣，這對于提升交通違法成本來說雖然難，但是成效卻比較好。