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。