监控技术论文提纲

论文题目：基于扩频通信的隧道车辆定位安全与监控技术研究

摘要：公路隧道的快速发展,在很大程度上改善了我国公路交通环境的现状,但也带来了一系列问题。随着隧道数量的增加,隧道内的交通事故也在不断上升,隧道事故不仅导致人员伤亡、车辆毁损和经济受损,还会造成严重的负面影响。由于GPS等定位系统在隧道中失去定位作用,不能及时对车辆进行定位与监控,传统的定位系统已经无法满足目前隧道内的安全系统需求。因此,需要研究一种在隧道内能够对车辆位置和运行状态进行监控的技术。本文围绕基于扩频通信隧道车辆安全定位与监控技术,主要进行了以下工作:（1）介绍无线传感器网络的相关理论,包括定义、组成、结构和特点;分析无线定位技术,包括定位技术的相关概念和技术分类,即基于测距的定位算法主要有RSSI、TDOA、AOA和TOA等,基于非测距的定位算法主要有DV hop、质心算法、加权质心算法,并对定位机制和定位性能的评价指标做了阐述;介绍了扩频通信技术的理论,包括扩频技术类型和相关性能指标,以及跳频扩频的特点;（2）推导电磁波在自由空间传输时的RSSI-d模型,并通过实验,对模型进行拟合,采用最小二乘法对误差进行修正;提出采用快速傅里叶变换对信号进行处理,并对其过程中产生的频谱泄露问题进行研究与处理,采用插值法进行校正。在信号的获取过程中设计了两种方法,一种是基于对硬件的处理后,通过硬件装置直接测量信号的强度值;另一种是通过另一硬件、采集板和PC端,对信号波处理获得准确信号;（3）提出改进的定位算法,主要有加权质心定位算法和改进加权质心定位算法,并对改进定位算法进行仿真;设计了隧道车辆定位安全与监控系统的整体架构,包括结构功能设计和监控决策系统以及路侧单元布设的设计;同时对硬件平台的搭建所需的模块的选取与设计;最后对车载单元和路侧单元工作流程做了设计。本论文设计的隧道车辆定位安全与监控系统从车路通信、车辆位置监测和运行状态监测角度出发,实现车路通信和保持车辆监控实时在线,并通过监控决策对车辆的运行做出安全提示,实现对隧道内车辆无盲点和高可靠的监控。

关键词：无线传感器网络;扩频技术;傅里叶变换;RSSI-d模型;定位算法;监控系统

学科专业：交通运输工程（专业学位）

致谢

摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 无线定位技术研究现状

1.3.2 传感器网络研究现状

1.3.3 隧道监控系统的研究现状

1.4 研究工作

1.5 本文技术路线

2 理论基础

2.1 无线传感器网络基本概念

2.1.1 网络构成与特点

2.1.2 网络结构

2.2 无线定位技术理论

2.2.1 无线定位相关概念

2.2.2 无线定位技术

2.2.3 无线定位机制与定位性能

2.3 扩频通信

2.3.1 基本原理与类型

2.3.2 扩频技术理论

2.3.3 扩频通信系统性能

2.4 跳频技术

2.5 傅里叶变换

2.6 本章小结

3 隧道RSSI-d模型研究

3.1 隧道内无线电波的传播特性

3.1.1 隧道内无线电波的传播特点

3.1.2 隧道内传播区域的划分研究

3.2 信号处理

3.2.1 信号处理分析

3.2.2 频谱泄漏

3.2.3 插值法

3.3 隧道测距模型

3.3.1 测距模型的建立

3.3.2 误差的产生

3.3.3 模型的标定试验

3.3.4 模型验证

3.4 数据处理

3.4.1 误差分析

3.4.2 最小二乘法

3.5 本章小结

4 基于隧道RSSI-d模型定位算法研究

4.1 经典定位算法

4.1.1 三边定位算法

4.1.2 最大似然估计法

4.2 三边定位算法的缺陷分析

4.3 质心定位算法

4.4 改进定位算法

4.4.1 加权质心算法

4.4.2 改进加权质心定位算法

4.4.3 仿真结果和分析

4.5 本章小结

5 隧道定位与监控系统设计

5.1 系统设计

5.1.1 系统结构功能设计

5.1.2 监控系统

5.1.3 监控决策

5.1.4 路侧单元布设

5.2 硬件平台搭建

5.3 系统软件设计

5.3.1 软件开发环境

5.3.2 开发流程

5.3.3 数据传输设计

5.3.4 车载单元工作流程

5.3.5 路侧单元工作流程

5.4 系统验证

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 本文创新点

6.3 展望

参考文献