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?

　　智慧交通管理系統的大腦為交通指揮中心，指揮中心管理著多個子系統。各個子系統有其獨立的功能，又相互協作。這些子系統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 智能交通系統整體方案框圖

　　整個智能交通系統是比較繁瑣復雜的，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可根據不同路口或同一路口不同時間段車流量的大小，自動調節(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，萬物互聯的時代即將來臨，國內不少企業(yè)已經推出基于無線技術的智能交通控制系統解決方案，并取得不錯的社會反響。

　　采用無線通訊方式相比于傳統有線方式優(yōu)點比較突出：

　　1.耗材成本：傳統有線對于交通信號燈等控制系統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、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術或無線網絡技術，主要適合于承載數據流量較小的業(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網絡容量大：一個星型結構的zigbee網絡最多可以容納254個從設備和一個主設備，而且網絡組成靈活，例如致遠電子Fastzigbee協議便支持自組網功能;

　　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)送數據的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數據傳輸模式，每個發(fā)送的數據包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現問題可以進行重發(fā);

　　l安全：zigbee提供了基于循環(huán)冗余校驗(CRC)的數據包完整性檢查功能，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。

　　產品經過系列權威射頻儀器的檢驗和認證，并結合多年的市場經驗和該行業(yè)用戶的實際需求，將無線產品極復雜的通訊協議集成到內置的MCU中，化繁為簡，大幅簡化無線產品復雜的開發(fā)過程，使您的產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。