蓝牙技术在智能交通领域的应用
2014-10-15 15:57:13   来源：易华录交通工程   评论：0 点击：

蓝牙设备的大规模使用无论是在个人用户电子产品的应用或是车载系统都揭示了在智能交通领域发展蓝牙传感器系统的潜力。这些应用包括检测对于交通存在性，密度，流量以及交通比较分析。一个基本的交通管理蓝牙传感器检测系统包括一个蓝牙探头设备用于无线电范围内可以扫描其它已开启蓝牙的设备，以及存储数据以便未来分析和使用。扫描到的设备往往是车载电子设备和司机或行人使用的蓝牙通讯的电子产品，常常代表车辆本身。这篇文章主要根据系统属性和设计决定通过设计展示调查这些蓝牙应用系统的范围和发展。

关键词：蓝牙，交通监控，智能交通

1、介绍

智能交通系统（ITS）坚定承诺提升道路容量以及交通基础建设管理通过利用从交通监控获得的交通信息。

精确的车辆交通信息的增长需求以及公众的期待来管理交通流加速了大规模交通监控设施的部署。总的来说，包括诱导线圈检测器，微波感应器和相对来说比较贵的监控相机。车载电子设备和用户个人电子设备都作为交通感应方式的一个选择来实现已存在的交通监控和管理设施。发展中的设施能够提供成本低收益大，实时的交通数据利用现有的通讯设施，比如蜂窝网络。

本篇文章回顾了与ITS相关的蓝牙应用。这个领域在过去的10年里蓬勃发展，在未来也毫无疑问会持续蓬勃发展。无线传感器基于蓝牙感应作为一个实际的方法来收集交通密度和流量。基本的系统配置包括蓝牙探头设备检测周围蓝牙设备在通讯范围内，存储数据作为未来分析利用。蓝牙技术传输在特定的频段上具备了传输及收发上的唯一性，全世界每个蓝牙收发器都被分配了1个遵循IEEE 802标准的独一无二蓝牙设备地址，加上蓝牙设备制造商有权对自己生产的产品进行编号，这样的唯一性让汽车物联网用户在无线识别上发展出有效的技术方案，如汽车定位、汽车身分鉴别、汽车信息查询、汽车不停车交费、汽车摇控车门及点火、汽车防盗等。

这篇文章将直接涉及蓝牙收发器的用途，它可以从大量数据中寻找到有用的交通信息。蓝牙是短距离通讯，无线电信通讯标准定义了手机，电脑，PDA，汽车音响，GPS和其他电子设备如何能够简单的互联。

这篇文章的第二部分介绍了在智能交通领域蓝牙发展背景，第三部分介绍了蓝牙相关的方法和数据在智能交通领域获取数据的方法。第四部分提到了设计考虑到蓝牙配置。第五部分介绍了典型蓝牙传感器网络的实例。

2、智能交通领域的蓝牙应用调查

最早提到用蓝牙来实现追踪轨迹目的用途与交通一点关系都没有，最早是用来追踪在动物园的孩子和在大学的学生。在交通监控中的重要作用出现在文献中在 2000年中期没有明确提及蓝牙。蓝牙可能现在作为一种非侵入性的交通监控和估计，然而2010年还没有专家把蓝牙作为交通感应的一个选择。车辆借着蓝牙地址的惟一性的特点，给每一台车辆独立的身份确认，提供了技术解决方案。首先，汽车上的蓝牙设备可以通过道路边附有蓝牙设备的固定物体，如路边指示牌、路灯、桥梁、大楼等作为参照，再由电子地图确认自身的准确位置，祢补了传统GPS容易受大楼遮蔽的而找不到信号的缺点。

3 、蓝牙技术

蓝牙是能够通过个人用户电子设备协助获取地点的无线电技术之一（图1）。 本文聚焦于经典蓝牙2.0在范围能够监控或检测车内或车载设备，比如智能手机，蓝牙耳机，车辆音响。NFC和BLE4.0是近期市场上主打低耗和私人的通讯方式，Wifi和蜂窝是为了更大更宽广的网络环境。

除了图1，市面上还有其他类别的无线网络技术基于IEEE802.54网络协议，比如ZigBee或XBee。这些货类似的网络并没有被考虑，是因为没有像手机那样大量的应用。

                                      图1  不同无线技术范围

大体上，蓝牙扫描设备探测周围无线网络环境并且检测附近蓝牙无线电。在智能交通中，这些蓝牙无线电信号（就比如，驾驶员或乘客的智能手机，耳机，车载音箱等）作为检测车辆的探头。这些探头的目标是采集车辆有无，行驶轨迹信息等，并通过媒介无线层或直接通过蜂窝网络传输给网络服务器或后端服务器，蓝牙探头和后端服务器的连接方式基于TCP/IP网络协议。由蓝牙收集到的数据会相当详细，包括MAC地址，CoD（设备类型）信息，元数据，供应商以及设备拥有者都可以知道，如图2.

                                         图2   蓝牙检测信息

但是获取设备信息并且存储会存在隐私和安全的问题，比如MAC地址是首要识别出蓝牙的方法，但同样可以通过方法匿名设备信息，这样这个设备既可以独立标识于其他设备，同样也可以保护设备用户的隐私。

蓝牙设备的地址是独立的48比特标识，地址的前3字节是由IEEE制造商配置，后3字节是其他制造商分配的。尽管设备的制造商是可知的，但蓝牙可能的地址限制于166,777,216。但是，只有蓝牙显示“可发现”的时候才会被检测到，用户可以很简单的关闭蓝牙就可以避免被发现。但现在也有相关的软件工具可以强力发现处于“不可发现”状态的蓝牙设备，比如RedFang，但基于智能交通收集数据这样的功能不那么必要，因为过于复杂。作为蓝牙探头很重要的一点就是可以尽可能的发现周围蓝牙设备，在第五部分会详细介绍。

4 、蓝牙感应系统：属性&设计决定

当设计一个应用于智能交通的蓝牙系统时，需要考虑系统属性以及唯一独立运用于智能交通系统的特性，如图2。基本的配置需要设计者考虑运用什么样的探头设备，需要多少数量探头设备，如何让这些设备安装在哪些环境中并且如何适应环境。

商业/原型

学术上，原型系统常常可以收集上千美元并且提供入门级的数据来探索蓝牙设备检测。一个商业性质的安装会花费更多费用。

固定的/便携的

固定的系统意味着一次永久性的安装或者半永久性的安装，而便携的系统意味着最多几个小时的安装或拆卸，部署需要几天，几周或者几个月。便携系统意味着存储电源，充电设备，比如太阳能。固定系统需要考虑好地方，因为地点不易改变的原因，它同样依赖于电源能量，但永久性的供电准备十分划算。固定/便携系统都需要GPS定位。

联机/脱机

联机的系统可以提供实时的数据收集，数据在探头内存放很短的时间，在一定时间内通过网络传输到后端服务器。脱机系统需要更强的存储设备，最低的需要就是探头能够写数据在SD卡或其他类似的设备。

电线供电/电池/太阳能

具体探头的供电方式，大体上取决于应用选择。便携式系统需要电池供电，同样需要太阳能系统供电。电线供电对固定系统来说是很经济的选择，同样固定系统也需要使用电源电力供应。

网络

网络选择只限于联机系统，设计者必须考虑数据传输。两种网络技术比如蜂窝或无线，Wifi来说有更多的区域覆盖。

分层无线配置

分层无线感应系统是感应网络非常常见的结构，在一个系统里边有多种的探头设备，设计理念必须保证是否每个探头都有wifi覆盖或GSM/GPRS模型，保证每个探头可以和后端服务器直接通讯。

RSSI可行

只有有限数量发表的文章中有RSSI用来交通监控。

双向

双向的系统能够主动地与蓝牙和用户之间通讯。

远距离检测/控制

蓝牙探头最好可以远程监控并且远程配置，安装站点的物理环境（交通繁忙地区，暴露于各种恶劣天气环境）会让现场监控有潜在危险，远距离监控能够提早监控故障以及其他矛盾。

交叉验证/校正

蓝牙传感器网络相对来说较容易去安装和提供可考虑的机会来感应融合。

安全

安全在无线通讯一直是一个问题，改变有些困难，需要标准的方式来识别其他的设备。