| 摘要： |
近年来,高速公路事业在世界许多国家都取得了长足的进步,为世界经济的发展做出了巨大的贡献.尤其在中国,高速公路总里程以每年数千公里的速度增长,目前已经突破3万公里,位居世界第二.然而由于高速公路上车流速度快、流量大及其自身全封闭、全立交,车辆不得随意减速和停车,因此高速公路一旦遇到低能度的特殊天气,特别是具有很大突发性和随机性的团雾或是沙尘暴时就极易发生交通事故.由大雾(特别是团雾),雨雪,沙尘暴等天气因素致使高速公路上能见度降低已成为目前高速公路上交通事故的主要诱发因素,并且造成了社会经济和人民生命财产的巨大损失.所以在我国设计开发一套低成本,高性能的能见度预警系统有着很好的实用价值和广泛的应用前景.
针对瞬时团雾和沙尘暴天气以及高速公路自身特点,本课题提出了一种新型基于CAN总线的高速公路能见度预警系统.该系统由测量节点和通信总线组成.
在测量节点,我们采用可以进行长距离采样的光电传感器,利用锁相检测原理,检测由远距离光电传感器得到的反映能见度状况的微弱光信号.同时,利用由CAN总线组成的长距离通信网络,我们可以实现各个测量传感器节点之间通信和控制信号的相互传输.从而实现对高速公路能见度的全天候实时全程监测预警.
本论文首先介绍了针对高速公路开发能见度预警系统的理论及现实意义,并对目前存在的系统进行了比较分析.根据比较分析的结果,提出本课题的总体设计方案,并对其中的测量原理,实现步骤等进行了可行性分析.然后具体介绍系统的硬件设计及功能实现,对系统所涉及到的信号检测以及通信系统分别作了具体的说明与分析.接着针对硬件设计给出了系统各个功能模块的具体软件设计.
最后,介绍了本课题关于确定报警阈值的模拟实验,以及对整个系统的测试结果.
本论文工作的创新点在于:首先,采用了透射式能见度信号检测方式,实现了对高速公路瞬时能见度变化的全程的监控.其次,在能见度信号的提取上,采用了新型的锁相解调电路,实现了在强背景噪声下对微弱光信号的提取,在温度信号的测量上,采用菊花链式多点测温的TMP05数字温度传感器,仅用微处理器的一个I/O口实现了多点的温度检测.最后,系统的通信方面采用了低价位,高性能的CAN总线作为通信介质,在降低整个系统造价的同时保证了系统通信的可靠性,也为全程监控的实现提供了可行性.本设计同时保留部分微处理器的I/0接口,用于满足系统进一步的功能扩展,使得本系统更具有灵活性和适应性. |