基于物联网技术的道路智能交通灯的研究与设计开题报告

1. 研究目的与意义

一、研究背景

交通出行是人们日常生活中不可避免的一个部分， 与社会生产力的发展和社会转型都有着密切的关系，但是交通问题却一直没有被彻底解决。人们物质生活水平的提高让私家车越来越普遍，而汽车拥有量的惊人增速让城市道路的建设始终处于滞后状态。同时，主干道建设和支线建设之间的不平衡，也会在一定程度上加剧交通拥堵现象。人们对小汽车出行的过于依赖和公交分担率的过低，也导致了出行结构的不合理，使得我国的城市交通系统面临着巨大的挑战。但在有限的土地资源下，道路容量的增加不可能永无止尽，因而人们开始运用科技手段来优化交通系统。例如，欧洲、美国、日本相继研发出智能化的交通信号控制系统，通过与先进的交通基础设施进行配合，给人们的交通出行带来了很大的便利^[1]，之后此类交通系统不断完善，出现了功能更加全面的路线导航系统和智能终端，对城市交通的拥堵起到了很好的缓和作用，能够优化城市车速的20%，并且减少延误及停车20%，例如日本的cacs系统、美国的utcs系统、澳大利亚的scat系统以及英国的scoot系统等^[2-6]。

基于物联网的智能交通灯，其目的主要在于缓解交通拥堵、减少事故发生率、减少能源消耗、降低污染等^[7-8]，旨在构建良好的交通体系，服务于人们的生活和社会的进一步发展。研究基于宽带移动互联网的智慧交通应用，不仅能够从理论上加深对智能交通这一概念的认识，理解智慧交通的内涵，也能将宽带移动互联网与智慧交通相结合，丰富现有的智慧交通理论研究体系，为后人的进一步研究提供一定的理论依据。从实践的角度来看，基于宽带移动互联网的智慧交通体系也能够带来明显的社会效益和经济效益。通过宽带移动互联网技术，极大限度的利用交通资源，并且结合国内外先进智能汽车、智慧交通技术，构建“无拥堵”城市，以良好的城市交通秩序为目标，确保城市交通的健康可持续发展。

2. 研究内容和预期目标

一、主要研究内容：

1. 基于物联网技术的道路智能交通灯设计应根据系统功能的要求，设计出交通灯的技术指标，完成总体方案的设计与说明；

2. 传输中物联网技术的选择，对比不同的短距离无线通信技术的传输距离，功耗，传输速率等，选择合适的无线通信技术进行研究；

3. 研究的方法与步骤

一、拟采用的研究方法

首先我们需要确立系统整体的设计方案，它包括系统软件与硬件的设计。其中硬件设计部分包括检测模块和信息处理模块^[11]。物联网技术使用lora和nb-iot，lora不通过运营商基站发送数据, 而是有其自身的服务端。由于不需要移动运营商的参与, 它便不需要向移动运营商支付费用, 但是它也需要有自己的服务器, 用于接收节点的信号, 以及将信号转发至互联网，并在信息处理模块通过nb-iot一并传输至云数据中心进行存储、分析，实现两种lpwan技术的互补^[12-14]。软件设计部分也包括检测模块程序和信息处理模块程序。

4. 参考文献

[1]ran b, boyce d e. modeling dynamic transportation networks:an intelligent transportation system oriented approach[m]. springer-verlag, 2014.

[2]方伽俐. 新加坡的快速路监控和诱导系统[j]. 交通与运输, 2008, 24(2):49-50.

[3]haowei su, wei zhang. the dynamic traffic information collection and processing methods of its common information platform based on floating car technology [c] . computer society, 2008, 156-159.

5. 计划与进度安排