物联网框架下道路交通论文提纲

论文题目：基于物联网的城市交通路边停车系统关键技术研究及实现

摘要：国内车辆数量逐年增长,城市交通的拥堵区域不再局限于中心城区,“停车难”问题日益严重。路边停车场充分利用了非主干道路的闲置路面资源,开辟路面停车位,可以在停车需求高峰时段以较低的成本解决部分城区临时性的停车难问题,避免了新修路外停车场造成的停车资源浪费。目前,在路边停车场的实施上,国内外都有基于物联网（Internet of things）技术的解决方案,其核心就是检测车辆的传感器节点。考虑成本及对路边环境的适应性,很多路边停车系统采用的传感器节点是地埋式的地磁车辆检测器,但是在实际应用中这类检测器仍有许多不足:1.无法识别车辆的其他信息（如车牌号、车主信息等）,导致逃费、欠费的现象时有发生,且不能对违章车辆追加后续处罚。2.通信方面,地磁检测器需要在道路旁建立基站,单侧的路边停车场前后距离较为狭长,基站辐射面积有限,影响信号传输,同时基站需要定期维护,供电问题也较为严峻。本文针对路边停车系统中传感器节点的局限性,将物联网技术中的RFID（Radio Frequency Identification）技术与 NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）技术应用到路边传感器节点中。RFID技术中,RFID标签具有唯一性特点,可与车辆信息绑定,检测标签便可识别出车辆信息;NB-IoT技术有运营商（电信、移动、联通）为其提供基站支持,实现了传感器节点与云平台的直接通信,也能保障无线通信的实时性。主要研究工作如下:（1）提出了一种改进的动态帧时隙ALOHA标签防碰撞算法,以解决路边停车系统中多标签识别的碰撞问题,其吞吐率比DFSA算法高0.8%,设计了 RFID圆极化天线,以满足路边停车环境下对标签的有效识别。（2）提出了基于NB-IoT技术的车位信息传输方法,设计了符合路边停车系统的NB-IoT技术的网络附着方法,通过AT指令实验对比分析了 NB-loT模块的UDP协议及CoAP协议,并总结出在路边停车系统中CoAP协议的传输速率以及安全性更优于UDP协议。（3）完成了基于NB-loT和RFID的车位传感器节点设计和调试。硬件设计包括MCU选型、模块的电路分析、传感器节点的PCB设计:软件设计包括传感器节点的固件程序框架及流程;最后通过RFID标签检测实验、标签信息上报云平台实验论证了所设计的传感器节点的可行性。本文着重运用物联网技术解决路边停车系统中的信息识别、信息传输问题,所设计的传感器节点克服了标签碰撞以及金属干扰问题,并实时将信息上传至云平台,对进一步完善路边停车系统提供了应用基础。

关键词：路边停车;物联网;RFID技术;NB-IoT技术;传感器节点

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

Abstract

符号对照表

第一章 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题研究的主要内容

1.4 论文结构安排

1.5 本章小结

第二章 路边停车系统中的物联网技术原理

2.1 RFID技术及其检测原理

2.1.1 RFID读写器

2.1.2 RFID天线

2.1.3 RFID电子标签

2.1.4 RFID系统管理软件

2.2 NB-IoT技术

2.2.1 NB-IoT技术的发展

2.2.2 NB-IoT技术与其他通信技术

2.2.3 NB-IoT技术的低功耗研究

2.3 本章小结

第三章 路边停车系统中RFID信息检测研究

3.1 路边停车系统的RFID天线设计

3.1.1 RFID天线参数及其圆极化实现原理

3.1.2 RFID圆极化天线的设计

3.1.3 HFSS仿真分析

3.2 路边环境下RFID标签防碰撞改进算法

3.2.1 RFID标签防碰撞算法及种类

3.2.2 帧时隙ALOHA算法

3.2.3 动态帧时隙ALOHA算法

3.2.4 改进的动态帧时隙ALOHA算法

3.3 本章小结

第四章 路边停车系统中的NB-IoT信息传输研究

4.1 路边停车系统中NB-IoT技术的AT指令

4.2 路边停车系统中的NB-IoT网络附着

4.2.1 NB-IoT配置软件

4.2.2 NB-IoT网络附着流程设计

4.3 路边停车系统中NB-IoT通信协议研究

4.3.1 NB-IoT云平台创建

4.3.2 NB-IoT模块UDP协议

4.3.3 NB-IoT模块CoAP协议

4.3.4 NB-IoT协议总结

4.4 本章小结

第五章 路边停车系统的传感器节点的设计及实现

5.1 传感器节点硬件设计

5.1.1 传感器结构框架

5.1.2 MCU选型

5.1.3 RFID读写器模块

5.1.4 RFID电子标签

5.1.5 NB-IoT模块

5.2 传感器节点PCB设计

5.3 路边停车系统嵌入式软件设计

5.4 传感器节点在路边停车系统中的调试

5.4.1 路边停车系统的结构框架

5.4.2 RFID电子标签的识别测试

5.4.3 标签信息上报至NB-IoT云平台测试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢