zigbee在交通信號燈控制中的應用

　　面對城市擁堵的十字路口，面對一眼望不到頭的車隊，你是否懷念老家那“任你行”的大道?你是否曾在十字路口望著綠燈變紅卻只能排隊等候，在下班路上歸心似箭卻只能龜速行進，因為擁堵而喪失駕駛激情?

　　其實我們國家一直在致力推進智能交通發(fā)展，大力整治道路交通秩序，推進道路交通安全設施建設。那說到智能交通，具體又是怎樣的呢?

　　智慧交通管理系統(tǒng)的大腦為交通指揮中心，指揮中心管理著多個子系統(tǒng)。各個子系統(tǒng)有其獨立的功能，又相互協(xié)作。這些子系統(tǒng)建立在底層的硬件設備之上，硬件設備主要由控制器和一些檢測設備構成。

　　圖 1 智能交通系統(tǒng)整體方案框圖

　　整個智能交通系統(tǒng)是比較繁瑣復雜的，我們今天先講講最常見的交通信號燈。交通信號控制系統(tǒng)主要功能是控制機動燈紅、黃、綠及行人紅、綠燈的通、禁行工作時間、自動執(zhí)行控制設置。

　　而智能信號燈控制系統(tǒng)可根據(jù)不同路口或同一路口不同時間段車流量的大小，自動調(diào)節(jié)相應的通、禁行時間。對維護交通秩序，改善路口通行率，避免路口交通事故起到舉足輕重的作用。

　　而隨著無線技術的快速發(fā)展，萬物互聯(lián)的時代即將來臨，國內(nèi)不少企業(yè)已經(jīng)推出基于無線技術的智能交通控制系統(tǒng)解決方案，并取得不錯的社會反響。

　　采用無線通訊方式相比于傳統(tǒng)有線方式優(yōu)點比較突出：

　　1.耗材成本：傳統(tǒng)有線對于交通信號燈等控制系統(tǒng)需要在地下掩埋電力管道，鋪設多條信號線。而無線傳輸方式僅需與原有的電力系統(tǒng)連接取電，信號線無需另外鋪設，并節(jié)省大量人力和機械使用成本;

　　2.施工損耗：傳統(tǒng)有線式交通信號燈多存在于新建道路，對于已使用道路額外增架交通信號燈或后期改造項目，對道路損害大，施工難度大。無線對于此類項目優(yōu)勢更加明顯，增設或項目改造，簡單方便;

　　3.故障排除與維護性：對于后期項目維護或者維修，無線檢修方便，設備更換較易，而有線牽扯關聯(lián)性大;

　　4.施工影響：無線改造或檢修施工期短，對道路影響小。相比于有線施工必要的長時間封路，對民眾影響小，安全性高。

　　目前應用于智能交通行業(yè)的無線傳輸方案，比較成熟的主要有zigbee、LoRa兩種，這里主要介紹zigbee通訊方案。

　　zigbee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術或無線網(wǎng)絡技術，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務，可嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。

　　圖 2 zigbee無線廣泛應用

　　相對于現(xiàn)有的各種無線通信技術，zigbee技術是低功耗和性價比較高的技術，也是目前嵌入式應用的一大熱點。zigbee技術的具有以下特點：

　　l低功耗：由于zigbee的傳輸速率低，發(fā)射電流最大僅為148mA，而且采用了休眠模式，功耗低，因此zigbee設備非常省電。據(jù)估算，zigbee設備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，其功耗遠遠小于其它無線設備;

　　l成本低：zigbee模塊的初始成本在3美元左右，并且zigbee協(xié)議是免專利費的。低成本對于zigbee也是一個關鍵的因素;

　　l時延短：通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延為30ms，休眠激活的時延是15ms，活動設備信道接入的時延為15ms。因此zigbee技術適用于對時

　　l延要求苛刻的無線控制(如工業(yè)控制場合等)應用;

　　l網(wǎng)絡容量大：一個星型結構的zigbee網(wǎng)絡最多可以容納254個從設備和一個主設備，而且網(wǎng)絡組成靈活，例如致遠電子Fastzigbee協(xié)議便支持自組網(wǎng)功能;

　　l可靠：采取了碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā);

　　l安全：zigbee提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權和認證，采用了加密算法,各個應用可以靈活確定其安全屬性。

　　圖 3 智能交通信號燈無線示意

　　致遠電子基于NXP JN5168無線微控制器開發(fā)了一系列低功耗、高性能zigbee模塊，提供一個完整的基于IEEE802.15.4標準ISM頻段的應用集成方案。

　　產(chǎn)品經(jīng)過系列權威射頻儀器的檢驗和認證，并結合多年的市場經(jīng)驗和該行業(yè)用戶的實際需求，將無線產(chǎn)品極復雜的通訊協(xié)議集成到內(nèi)置的MCU中，化繁為簡，大幅簡化無線產(chǎn)品復雜的開發(fā)過程，使您的產(chǎn)品以更低的成本快速投入市場，增加競爭力，更好的把握住先機。