光纤通信的高速公路全程跟踪系统的研究与设计
摘 要随着经济社会的发展，我国的智能交通系统仍然处于较低水平，目前主要依靠识别车牌来进行车辆跟踪，但其受环境因素影响大，采集到的数据也基本没太大作用。本文给予光纤通信和无线通信来设计一款车辆全程跟踪系统系统，该系统采用PIC16F876芯片作为数据控制器作为硬件系统的核心，结合GPS和无线通信模块，设计出的跟踪系统实现了车辆和道路的实时通信，解决了高速公路车辆信息采集的难点，有效的对车辆进行实时跟踪。
目录
一．引言 5
二． 理论基础 5
（一）光纤通信概述 5
（二）无线通信概述 6
三．系统的总体方案设计 7
四．系统的硬件设计 8
（一）智能车载卡的设计 8
1. 无线芯片 8
2.GPS定位接收模块 11
3.主控CPU 12
4.电池模板 13
5. CC1020与CPU的接口设计 13
（二）路侧中转器的设计 14
（三）收费站IC卡读写子系统 15
（四）监控中心 GIS 子系统 16
五．系统的软件设计 17
（一）系统主程序 18
（二）中断程序 19
六．仿真实验及结果 21
七.总结 22
致谢 22
参考文献 23
附录一 24
附录二 25
附录三 26
一．引言
随着我国高速公路的不断发展，但是高速公路的智能交通系统却处在一个程度低下的状态，直到现在也没有完善的系统来对来往的车辆实行管制。当前高速公路的车辆监控系统实施项目主要为:相对的距离的视频识别系统、气象检测信息发布和紧急电话系统，由于资金短缺，很多的监控设备都没有开始实施。因为视频识别技术自身受限，遇到晚上或者雨天等天气，使得车牌识别率很低，不能成为行政执法的理论证据，从而采集到数据也没有效果。
在现代数字技术和通信技术的快速发展中，各类信息技术也接踵用在高速公路的各个机电设施系统中，但是这些技术都是独立地运用在各个领域，难以成为一个完整的系统。许多行内的专家都想要去整合全行业的资 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
源，发出信息整合化效应的声音。因此我们计划设计一种基于光纤通信的高速公路车辆全程跟踪系统。
理论基础
（一）光纤通信概述
光纤通信技术是目前通信的重要支撑，在目前的电信网中意义重大。它是一种新兴技术，以光波为载体，因为发展速度快、适用范围大，成为了全球新技术革命的主要标识。光纤是传输数字信号的传输媒介，光纤数字传输系统提供传输专用通道，在收费系统的数据、收费系统的数据、传真、图像等业务之间提供话务通信。
各个高速公路采用的通信形式的方法都不尽相同，现在大多数是使用SDH技术来代替PDH。使用光网络单元接口与ONU、维护管理接口结合或光网络单元与OLT光线路终端接口相结合。高速公路通讯的远距离传输渠道是由光纤传输系统提供的，现如今科技发展迅速，使用STM4更符合电信业务的发展需要。这样可以使结构网更加简单，使用起来也很便捷，系统还很安全。在所有系统中SDH性能最好。 本系统采用的是SDH+接入网的组网方式，它具有可靠性高，技术先进，扩展性好，开放性的特点。
（二）无线通信概述
移动通信技术是指通过无线通信技术来完成移动终端之间或移动终端与固定终端之间的信息交换，通过一个完整的移动通信系统才能实现移动终端来完成移动通信的支持。因为高速公路沿路都设有光纤传输系统，我们只需在接入网的ONU光网络单元和光线路单元设备上设音频接口板即可实现联网。
本系统使用专用短程通信技术（简称DSRC）。DSRC技术是一种实现无线短距离传输的新型技术，具有数据传输速率高、信号稳定的特点。其作用如下：1.电子收费。2.车辆监管及防盗。3.公共交通管理。4.为道路规划提供交通数据。其结构如图2.1所示。
图2.1 DSRC系统结构
DSRC系统包含车载单元，路旁单元以及专用短程通信协议三个部分。车载单元由信号收发器和数据存储介质组成。通过OBU收发器和RSU收发器，和路旁单元实现车辆和道路间的信息交换。车载单元和路旁单元在330米的范围内实行实时信息交换。
三．系统的总体方案设计
高速公路车辆全程跟踪系统是包括无线通信技术、光纤通信技术、计算机技术等多个科目集于一体的控制系统。收费站卡读写子系统、智能车载卡、路旁中转器、GIS管理中心四个单元构成。其组成原理如图2所示。
图 3.1 系统组成原理示意图
车辆的车载卡在行驶过程中通过无线方式发送信息，信息接受靠的是路旁的无线中转器，借助光端机把无线信息通过光纤自愈环网传给监控中心，监控中心得到信息后分析计算车辆的位置、速度等信息，通过监控中心软件仿真出车的位置，速率等信息。
智能车载卡内部由中央处理器（CPU）、感应式射频IC卡、433MHz无线收发模块、电源等组成，并将车速、车牌号、位置等信息由路侧中转器通过光缆发送到监控中心。
路侧中转器：主要由光端机、433MHz无线收发模块、太阳能供电系统。
组成通过光端机将收到的无线信号发送到光纤中，将光纤作为介质转发到监控中心。
监控中心：大体由GIS管理软件、大屏幕投影机、集中控制器、主控机、后备机服务器等组成，目的是完成高速公路的车辆数据计算分析，数据保存等功能。
本论文主要叙述智能车载卡设计及实现。
四．系统的硬件设计
（一）智能车载卡的设计
目录
一．引言 5
二． 理论基础 5
（一）光纤通信概述 5
（二）无线通信概述 6
三．系统的总体方案设计 7
四．系统的硬件设计 8
（一）智能车载卡的设计 8
1. 无线芯片 8
2.GPS定位接收模块 11
3.主控CPU 12
4.电池模板 13
5. CC1020与CPU的接口设计 13
（二）路侧中转器的设计 14
（三）收费站IC卡读写子系统 15
（四）监控中心 GIS 子系统 16
五．系统的软件设计 17
（一）系统主程序 18
（二）中断程序 19
六．仿真实验及结果 21
七.总结 22
致谢 22
参考文献 23
附录一 24
附录二 25
附录三 26
一．引言
随着我国高速公路的不断发展，但是高速公路的智能交通系统却处在一个程度低下的状态，直到现在也没有完善的系统来对来往的车辆实行管制。当前高速公路的车辆监控系统实施项目主要为:相对的距离的视频识别系统、气象检测信息发布和紧急电话系统，由于资金短缺，很多的监控设备都没有开始实施。因为视频识别技术自身受限，遇到晚上或者雨天等天气，使得车牌识别率很低，不能成为行政执法的理论证据，从而采集到数据也没有效果。
在现代数字技术和通信技术的快速发展中，各类信息技术也接踵用在高速公路的各个机电设施系统中，但是这些技术都是独立地运用在各个领域，难以成为一个完整的系统。许多行内的专家都想要去整合全行业的资 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
源，发出信息整合化效应的声音。因此我们计划设计一种基于光纤通信的高速公路车辆全程跟踪系统。
理论基础
（一）光纤通信概述
光纤通信技术是目前通信的重要支撑，在目前的电信网中意义重大。它是一种新兴技术，以光波为载体，因为发展速度快、适用范围大，成为了全球新技术革命的主要标识。光纤是传输数字信号的传输媒介，光纤数字传输系统提供传输专用通道，在收费系统的数据、收费系统的数据、传真、图像等业务之间提供话务通信。
各个高速公路采用的通信形式的方法都不尽相同，现在大多数是使用SDH技术来代替PDH。使用光网络单元接口与ONU、维护管理接口结合或光网络单元与OLT光线路终端接口相结合。高速公路通讯的远距离传输渠道是由光纤传输系统提供的，现如今科技发展迅速，使用STM4更符合电信业务的发展需要。这样可以使结构网更加简单，使用起来也很便捷，系统还很安全。在所有系统中SDH性能最好。 本系统采用的是SDH+接入网的组网方式，它具有可靠性高，技术先进，扩展性好，开放性的特点。
（二）无线通信概述
移动通信技术是指通过无线通信技术来完成移动终端之间或移动终端与固定终端之间的信息交换，通过一个完整的移动通信系统才能实现移动终端来完成移动通信的支持。因为高速公路沿路都设有光纤传输系统，我们只需在接入网的ONU光网络单元和光线路单元设备上设音频接口板即可实现联网。
本系统使用专用短程通信技术（简称DSRC）。DSRC技术是一种实现无线短距离传输的新型技术，具有数据传输速率高、信号稳定的特点。其作用如下：1.电子收费。2.车辆监管及防盗。3.公共交通管理。4.为道路规划提供交通数据。其结构如图2.1所示。
图2.1 DSRC系统结构
DSRC系统包含车载单元，路旁单元以及专用短程通信协议三个部分。车载单元由信号收发器和数据存储介质组成。通过OBU收发器和RSU收发器，和路旁单元实现车辆和道路间的信息交换。车载单元和路旁单元在330米的范围内实行实时信息交换。
三．系统的总体方案设计
高速公路车辆全程跟踪系统是包括无线通信技术、光纤通信技术、计算机技术等多个科目集于一体的控制系统。收费站卡读写子系统、智能车载卡、路旁中转器、GIS管理中心四个单元构成。其组成原理如图2所示。
图 3.1 系统组成原理示意图
车辆的车载卡在行驶过程中通过无线方式发送信息，信息接受靠的是路旁的无线中转器，借助光端机把无线信息通过光纤自愈环网传给监控中心，监控中心得到信息后分析计算车辆的位置、速度等信息，通过监控中心软件仿真出车的位置，速率等信息。
智能车载卡内部由中央处理器（CPU）、感应式射频IC卡、433MHz无线收发模块、电源等组成，并将车速、车牌号、位置等信息由路侧中转器通过光缆发送到监控中心。
路侧中转器：主要由光端机、433MHz无线收发模块、太阳能供电系统。
组成通过光端机将收到的无线信号发送到光纤中，将光纤作为介质转发到监控中心。
监控中心：大体由GIS管理软件、大屏幕投影机、集中控制器、主控机、后备机服务器等组成，目的是完成高速公路的车辆数据计算分析，数据保存等功能。
本论文主要叙述智能车载卡设计及实现。
四．系统的硬件设计
（一）智能车载卡的设计
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