毕业论文外文翻译（全英文）

Abstract: With the development of city road networks, the question of how to obtain information about the roads is becoming more and more important. In this article, sensor network with station (SNMS), a novel two-tiered intelligent transportation system (ITS) network architecture based on wireless sensor network (WSN) and peer-to-peer (P2P) network, is proposed to provide significant traffic information about the road and thereby, assist travelers to take optimum decisions when they are driving. A detailed explanation with regard to the strategy of each level as well as the design of two main components in the network, sensor unit (SU) and mobile station (MS), is presented. Finally, a representative scenario is described to display the operation of the system.

Keywords : SNMS, WSN, P2P, SU, MS

1 Introduction

With the development of modern cities, a huge network of roads has been constructed, which offers a basic support for our daily life. With the increasing number of vehicles and complicated transportation system, the question of how to guarantee the safety and efficiency of the traffic system is becoming more relevant. By the use of advanced monitoring technologies, significant information with regard to the whole transportation system, such as the traffic flow of the network, the density of vehicles in that area, the emergency taking place on a road, etc, can be obtained. Also by the use of certain communication methods, it is possible to transfer relevant information to drivers in time to take accurate judgment and appropriate decision according to the known situation, and thereby, potential accidents can be avoided, and this in turn improve the safety and eventually the efficiency of the whole transportation system [1].

WSN can help to realize this goal. Through disposing abundant and various types of sensor nodes along the roads, multifarious information, such as the weather condition and air quality on the road, the number of vehicles passing through a place within certain period of time, the incidents happened on the road etc, can be rapidly and collaboratively monitored. WSN has several advantages, which make it appropriate to be applied in the intelligent transportation system. Dense sensors of WSN can dramatically improve the perceived results and provide a variety of dynamic information by adding total amount of observation resources. Moreover, relevant information obtained from different sensors can be aggregated, complemented, and fused through data processing [2]. As a decentralized sensing system consisting of numerous nodes, it is inherently more robust against the failures of individual sensor node [3] and adaptable to the existing traffic

infrastructure.

After the gathering of pervasive and comprehensive traffic information, more individualized traveling services can be enabled to make traveling easy and comfortable in the everyday life. Most of the research studies in WSN has focused on the development of sensor modules with the capabilities of embedded computation and communication, along with routing and networking protocols [4, 5]. Few studies have been focused on the development of feasible network architectures [6, 7]. In Ref. [6], the author puts forward a scheme of two-tiered WSN network architecture, which is based on traditional multi-hop WSN and a scheme of centralized data processing in upper tier. Most of the subsequent research studies have used this method. In Ref. [7], a three-tiered sensor network architecture is proposed, which adds a level to the former one, but still keeps its foundation idea.

The SNMS presented in this article is much different from the previous studies. It brings the concept of sensor networks with mobile agents (SENMA) [8] into a novel two-tiered architecture. Its lower tier is a single-hop network in which the sensor directly transfers data to the MS in one hop rather than traditional sensor network, which is clustered and multi-hop. In addition, its upper tier constructs a decentralized data fusion network rather than a centralized one. The sink node in this architecture is MS, which is on the vehicle and mobile to collect data in a part of the network. Functions of MS include not only the data collection and transfer but also the data processing. This novel architecture has the following advantages:

1) High-energy efficiency: for sensor networks, a predominant concern is energy efficiency [9]. In SNMS, the sensor nodes directly transmit their data to MS without routing through other nodes, and the MS is the only receiving terminals in data collection. As the transceiver could consume 2–3 times more power than that received in transmitting [10], this architecture can dramatically save significant amount of power compared to traditional sensor networks.

2) High flexibility and scalability: first, the numerous sensor nodes can be deployed decentralized with considerable arbitrariness, so the network can be easily changed or updated. In addition, the functions of data fusion and processing are undertaken by each MS equipped on each vehicle without using the centralized management devices, so the travelers can conveniently join the system as well as depart from it, which makes the network structure very flexible and scalable.

3) High fault tolerance: because of the presence of abundant sensor nodes and the independence of MSs, the system has high robustness. Even if some sensor nodes are failed or blocked because of the lack of power or other reasons, the network can still normally function. Similarly, even if some MSs on the vehicles are damaged or departed from the network, the running of the whole system will not be interrupted, instead it keeps high reliability.

4) Low cost: if using traditional clustered and central managed network structure, the government should invest a lot to the network equipment, incl

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毕业论文外文翻译

《智能交通系统在我国应用现状分析》

摘要：随着城市道路网络的发展，关于如何获取道路信息的问题变得越来越重要。在这篇文章中，传感器网络与移动站网络（SNMS），一种新型的两层智能交通系统网络体系结构，基于无线传感器网络(WSN)和对等（P2P）网络，建议提供重要的关于道路的交通信息，从而，协助旅客在他们正在驾驶时采取最佳决定。一个关于每一个层次的策略、两个主要网站的设计传感器单元（SU）和移动站（MS）的主要组成部分的详细解释被提出。最后，一个有代表性的场景是描述了系统的操作。

关键词：SNMS，WSN，P2P，MS

Abstract: With the development of city road networks, the question of how to obtain information about the roads is becoming more and more important. In this article, sensor network with station (SNMS), a novel two-tiered intelligent transportation system (ITS) network architecture based on wireless sensor network (WSN) and peer-to-peer (P2P) network, is proposed to provide significant traffic information about the road and thereby, assist travelers to take optimum decisions when they are driving. A detailed explanation with regard to the strategy of each level as well as the design of two main components in the network, sensor unit (SU) and mobile station (MS), is presented. Finally, a representative scenario is described to display the operation of the system.

Keywords : SNMS, WSN, P2P, SU, MS

1引言

随着现代城市的发展，庞大的道路网络已建成，它为我们的日常生活提供了一个基本的支持。随着越来越多的车辆和复杂的交通运输系统问题，怎样保证交通系统的安全性和有效性变得越来越重要。利用先进的监控技术，对交通运输系统相关的重要信息，如网络交通流量，在该地区的车辆的密度，在道路上发生的紧急事件等，都可以得到。通过应用某些沟通方式，根据已知的情况，及时向司机传递相关信息以做出适当的判断和正确的决定，从而，潜在的意外可以避免，这反过来又提高安全性，最终提高整体运输系统的效率[ 1 ]。

无线传感网络可以帮助实现这个目标，通过处理道路沿线丰富的、各种类型的传感器节点信息，如道路上的天气状况和空气质量，一定时间内车辆通过一个地方的数量，某段路上的交通事故等，可以迅速进行监测。无线传感器网络有几个优点，这使得它合适地应用于智能交通系统中。密集的传感器无线传感器网络可以通过增加总的动态信息观测资源量显著提高感知结果。此外，有关从不同的传感器获得的信息可以被整合、补充，并通过数据处理融合[ 2 ]。作为一个由多节点组成的分布式传感系统，它天生就对每个单独的传感器节点的失误更为敏感，[ 3 ]也更能适应现有的交通基础设施。

在广泛的和综合的交通信息收集后，更个性化的旅游服务可以使旅行在日常生活中变得简单和舒适。无线传感器网络的研究主要集中在传感器模块的开发能力，嵌入式计算与通信，以及路由协议和网络协议[ 4，5 ]。很少有研究专注于网络架构开发的可行[ 6，7 ]。文献[ 6 ]中，作者提出了一个基于传统网络的双层无线传感器网络体系结构传统的多跳无线传感器网络和集中式数据方案处理。大多数后续研究研究已经采用了这种方法。文献[ 7 ]，一个三层传感器网络建设已经被提出，一种网络体系结构，它比前一个上升了一个层次，但仍保持其基础的想法。

在这篇文章中提出的传感器网络与移动站网络完全不同于以前的研究。它带来了一个在新的两层建筑中关于移动代理传感器网络的概念（SENMA）[ 8 ]。其下一层是一个单跳网络，其中的传感器直接将数据传输到一个跳的多跳，而不是传统的传感器网络，它是一个集群和多跳。此外，它的上层结构的是分散的数据融合网络，而不是集中的。结构中的节点是MS，这是对车辆和移动收集数据在网络中的一部分。MS的功能不仅包括数据采集和传输，而且还有数据处理。这种新颖的建筑有以下几优势：

1）高效节能：对于传感器网络，关注得较多的是能源效率[ 9 ]。在传感器网络与移动站网络中，传感器节点直接将他们的数据传送到无线网络，而没有经过其他节点，无线网络是数据接收中唯一的接收终端。由于收发器会比转换再接收多消耗2，3倍能源 [ 10 ]，这个建筑相比于传统传感器网络可以大大节省大量的能源。

2）高度灵活性和可扩展性：第一，众多传感器节点的部署有相当大的随意性，使网络可以很容易地更改或更新。此外，数据融合和处理的功能是可以被安装在每辆车上的无线网络装置更新，而且不需要集中管理设备，让旅客可以方便地加入系统或者退出，它使网络结构非常灵活和可扩展性

3）高容错性：由于存在丰富的传感器节点和无线网络的独立系统，这个系统有高度的稳定性。即使由于一些传感器节点失效、缺少能量或其他原因，网络仍能正常运行。类似地，即使车上的有些无线传感网络损坏或脱离网络，整个系统的运行不会中断，而是保持高可靠性。

低成本：如果使用传统的集群和中央管理网络结构，政府应该投资很多网络设备，包括传感器节点、汇聚节点和基站。由于该设备的功能正在成为越来越复杂，其价格也相应增加。但在本文中提出的架构，政府只需投入传感器单元，作为传感器节点的简单功能，因此，对投资的需求是有限的。此外，这种体系结构不需要额外的改变现有的运输系统；因此，许多钱可以被节省。

5）强大的车载设备：除了绝对必要的功能，如数据采集，数据处理，网络建设，用户界面等，车上的无线网络也可以与智能交通系统现有的技术整合在一起，如电子地图，指导系统等。进一步随着嵌入式系统的发展，车辆无线网络将变得越来越全能，最终成为智能交通系统最重要的组成部分，这确保了重要的潜在市场。

文章的其余部分组织如下。在第二部分，提出了双层网络体系结构的详细信息。在第三部分，描述了传感器单元和移动站网络中硬件和软件的设计描述。在第四部分，一个代表性的场景是给定的实例显示系统的工作模式。第五部分给出了结论。

双层传感器网络结构

1）网络架构概要

传感器节点部署在道路沿线，和所谓的传感器单元（SU）在这里。事实上，SU的分布可以比图1所显示的更加密集和任意.他们的主要功能是检测环境信息。SUS可以是不同的类型，因此收集各种类型的信息的道路。对于例如，空气质量，温度，湿度以及交通状况，这是最重要的，都可以使用不同的方法检测和收集，包括电气技术，红外线，和嵌入在传感器单元里的相机模块。最后，在移动站的控制下，收集的数据可以转移到他们。

移动站安装在车辆上以完成数据聚合、传递和处理功能。MS将传感器单元检测到的数据聚集起来。同时，任何数据都可以被传递给它，或者可以从其他MSS得到来交换网络的不同部分。使用一个软件，对这些传递和得到的数据被分析和处理得出结论，并通过用户界面给出一些说明的驱动程序，从而引导他或她在驾驶过程中采取正确的决定。该架构可以

分为2层。

2）底层

网络的低层由许多传感器单元和移动站组成，构建出一个单跳网络，这是显着不同于传统的集群传感器网络。在传统的集群传感器网络中，节点分为集群，如图2所示。在每个集群中，有一个汇聚节点，通过一个跳或多跳数据从相同的群集中收集来自传感器节点。集群通过相当复杂的路线将节点提供的数据到类似基站的地方。

该传感器与移动站网络直接将数据传递到移动站，不通过其他节点的，移动站服务于基站来收集传感器网络，最终聚集和处理数据。为了在在整个无线传感器网络中收集数据，移动站必须是可移动的，这使得它可以在整个传感器网络覆盖的区域游走。在运输系统的应用环境中，移动站不覆盖整个网络，而只是覆盖部分，从可以看出，从底层收集到的信息，是在有限的范围内。但这个问题可以通过使用上层网络加以克服，这在下文中会进行描述。运输系统中的底层建筑显示在图3。

因为传感器单元不需要支持路由，其与之相比，传统集群传感器网络节点的通信功能更为简单。此外，它很少有的机会接收信号，所以在整个传感器集成网络中它比节点花费更少的能量。因此，整个网络的能源效率可以大大提高。

由于传感器单元分散和任意分布的网络，具有较高的可扩展性。如果网络需要扩大或升级，唯一能做的就是提高传感器单元和处理它们的数量，这可以很容易地实现。由此可以看出，本文所提出的新架构可以给整个系统带来很高的灵活性。

通信传感器单元和移动站之间通过2.4 GHz工业科学医疗（ISM）频段进行联系，蓝牙协议是用在这里。蓝牙是一个开放的数据和移动和固定设备之间的语音短距离通信规范。它的原始带宽为1兆/秒，它可以满足较低层的要求，因为从一个传感器单元的数据传送给的量通常不是很大。

移动站在其覆盖范围内的从传感器单元收集的数据和处理所接收的数据，作为该基低层站。在高层站，它是P2P网络中的一个节点。它从各个移动站接收信息并提供信息到其他的移动站。通过相互联系；他们交换了收集的数据并传输到网络的不同部分。因此，从有限的范围内产生的问题，可以是一定程度上解决了。

上层网络有2种运行模式。一个是无线局域网的若干自组织----子网络区域网络（WLAN），移动站构建网状结构和相互沟通，没有路由通过其他MSS。另一种模式是通过其他途径形成一个多跳的在移动站直接相互交换数据和网络，最后，构建了对等网络。因此，移动站几乎可以通过其协同运作的机器从整个网络搜索数据，广泛分布在网络根据应用层的对等协议。这种模式能最大程度地探索网络的能力。由于用户数量的增加，整个网络的效率增加而不是下降。但这种模式有一个缺点，那就是运行对等协议将消耗更多移动站的系统资源，所以，这2种模式提供给用户在不同的情况下选择其中的一个的机会。

由于许多移动站构建了一个P2P网络，这是分散和需要额外的管理的，车辆上的移动站可以很容易地进入网络或断开它，不给整个网络带来显著的影响。所以网络的规模可以很容易地扩大而不需要额外的操作，这使网络非常灵活。损伤和一些移动站的连接断开不会影响网络的运行，它显示了系统的高稳健性。媒体访问控制协议的应用网络的上层网络是802.11b，它也可以在2.4 GHz ISM频段，而且具有更宽的带宽11 MB。

3传感器单元和移动站的设计

双层无线传感器网络系统主要由传感器单元和移动站组成。这一部分主要描述硬件和软件的构造和组成。

1）传感器单元的硬件设计

移动站的主要任务是监测周围的情况，所以这个感应模块是传感器系统的一个绝对必要的部分，应根据不同的选择感知任务。除了传感，传感器单元还必须与移动站相联系。因此，必须支持2.4千兆赫的无线蓝牙。由于传感器单元的功能很简单，相对低性能的处理器可以选择。一些外围组件，如电源模块和内存，显然是必需的。移动站的电源供应主要依赖于板块电池。图5展示了移动站的硬件结构。

2）传感器单元的软件设计

图6所示的移动站的软件体系结构。它只包含一个协议模块和一个基本任务管理模块，包括数据存储功能，等等。由于这个建筑很简单，移动站的软件不需要嵌入式操作系统。 传感器单元的沟通功能比在传统的集群传感器网络中的传感器节点更为简单，所以它也比较便宜。根据这篇文章所提出的架构，部署一个智能交通系统只需要安装传感器单元，而不需要其他设备，如节点和基站，所以政府的投资可以大大节省。

3）移动台的硬件设计

与传感器单元相比，移动站在功能和设计方面都有很大的复杂性。移动站的硬件框图如图7所示。

微软的中央控制器应该是一个高性能的微处理器，如摩托罗拉的功率电脑系列。在本设计中，移动站有两个通信模块，分别实现了蓝牙协议和无线局域网802.11b协议。这种方法可以很容易地实现，因此，它从系统集成角度来说是一个适当的设计。传感器单元的高内存是必需的。此外，微软可以与其他设备集成在车辆上，这需要一些外设/输出接口。它使用外部电源提供能源供应。

4）移动台的软件设计

图8显示了移动站的构造，来完成为用户提供有用的导航信息的目标几个功能模块，如融合，分析和处理数据以及构建对等网络或无线局域网的广告在移动站软件中需要特别的网络来实现。此外，为了与其他现有的集成的目的如电子地图和定位系统等模块整合，必须保持他们的程序接口。作为一个安装在车辆上的装置，移动站应具有一个司机可以通过从数据处理或移动站安装中吸取的结果。

为了满足上述要求，一个强大的嵌入式操作系统被设计出来，它支持蓝牙、802.11b协议的MAC层和IPv6网络层协议。通过应用由操作系统提供的程序接口可以开发应用软件，其中包括任务管理模块，数据分析与处理模块协议模块、用户界面模块、功能扩展模块等。有了万能的功能，在未来就必须获得一个重要的角色，对电脑制造和设备交流来说它带来了一个很好的机会。

4有代表性的场景

现在，一个有代表性的场景被假定为发生在真实地解释系统的操作，如图9所示。在这种情况下，一个交通事故发生了，因此，道路发生了堵塞。通过在前几节提出

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