本文主要研究無人駕駛車輛的自動行駛控制方法。

1 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心和構成，如圖1所示，而無人駕駛車輛終端又包含GPS，GIS，GPRS等部分：

(1)GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))是利用24顆人造衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網，可以向地球不斷發(fā)射定位及時間信號。地球上的任何一個GPS接收機，只要接收到4顆以上的衛(wèi)星信號，經過計算處理后就可報出GPS接收機的位置(經度、緯度、高度)、時間和運動狀態(tài)(速度、航向)。本系統(tǒng)采用GPS是為了使車輛在行駛過程中能夠準確顯示自己的位置。

(2)GIS(Geography Information System，地理信息系統(tǒng))是在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層空間的有關地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析和可視化表達的信息處理和管理系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，他與GPS模塊相結合，以地理空間數據為基礎，在計算機系統(tǒng)中提供動態(tài)的電子地圖，可以實時將交通信息通過GIS界面友好地顯示給用戶。

(3)GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無限業(yè)務)是在GSM((Global System)全球移動通信系統(tǒng)的網絡基礎上疊加的一個專業(yè)的高速數據通信網絡，共用GSM頻率(900/1 800 MHz)。共享GSM網絡絕大部分基礎設施?？梢越尤嘶赥CP/IP的外部網絡，具備了Internet所能提供的一切功能。本系統(tǒng)采用GPRS作為車載終端與監(jiān)控端無線通信橋梁，主要是考慮到他有資源利用率高、傳輸速率高、接人時間短、網絡覆蓋面廣等幾個優(yōu)勢。

(4)射頻識別讀卡器。射頻識別技術在交通系統(tǒng)一般用于高速公路站上不停車收費，車牌自動識別或者停車場定時收費等。這些系統(tǒng)是將標簽放置在車載終端上，在地面上安裝天線、射頻模塊和計算機，利用射頻模塊中讀寫器來進行一定范圍內的射頻識別。射頻識別模塊通過裝有標的車輛接近傳感器來判別是否有車輛通過。識別模塊在一定區(qū)域內產生微波信號，當車輛進入該識別區(qū)域時，就能激活標簽。標簽將數據反射給識別模塊，射頻讀寫器完成數據讀取。

2 車輛終端硬件構成

車輛終端由GPS接收模塊、GPRS接收設備、主控制模強、讀卡器模塊、顯示模塊和輸入操作模塊構成，系統(tǒng)框架如圖2所示。

(1)自主懸掛式獨軌車體上裝有嵌入式控制系統(tǒng)，主要用于對整個車輛的控制以及各個模塊之間的調度。主控制模塊芯片采用了飛利浦公司生產的LPC2000 系列處理器，該系列產品是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-STMCPU的微控制器，并帶有0/128/256kB嵌入的高速片內FLASH存儲器。片內128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使得32位代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。

通過在該系列處理器芯片的基礎上擴展一系列完整的通用外圍器件，使系統(tǒng)硬件成本降到最低，并且根據設計需要再進行裁減，就能為本車載系統(tǒng)提供一個低功耗、低成本、高性能的方案。

(2)該系統(tǒng)以GPRS無線傳輸方式與因特網保持連接，與軌道交通信息網站交換數據。本系統(tǒng)采用了BenQ公司生產的M22模塊，他符合ETSIGSM phase 2+標準和 AT指令集，支持GSM語音數據傳真短消息和GPRS數據傳輸。

(3)顯示模塊主要是用來顯示車輛行駛狀態(tài)，包括地理信息位置，路徑采集情況等。本系統(tǒng)采用TFT6758液晶顯示模塊，工作電壓為3.3 V，內帶白光LED背光燈。由于液晶模塊內部包含了HD66781和HD66783液晶控制驅動，因此他可以直接使用8位、16位或者18位總線方式與控制器相連接。

(4)輸入模塊功能是通過按鈕查閱通過讀卡器接收到終端的路徑信息。

(5)GPS模塊用來對車輛進行定位。本系統(tǒng)采用M12定位模塊，Motorola公司生產的導航設備，具有很低的功耗，支持RTCM (Radio Technical Commission forMaritime)格式的差分功能，采用NAEA0183格式輸出。該接收器在 汽車定位和調度系統(tǒng)中應用廣泛。

3 終端軟件部分程序設計

本系統(tǒng)由于使用ARM7做主要控制器，考慮到資源的利用，采用μC/OS-Ⅱ來作為操作系統(tǒng)。μC/OS-Ⅱ是一個完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式實時多任務內核。他用ANSI C語言編寫，包含一小部分匯編代碼，使之可以供不同架構的微處理器使用。μC/OS-Ⅱ可以管理64個任務，具有信號量、互斥信號量、事件標志組、消息郵箱、消息隊列、任務管理、時間管理和內存塊管理等功能。

μC/OS-Ⅱ軟件體系結構有3部分：

(1)μC/OS-Ⅱ核心代碼：包括10個C程序文件和1個頭文件，主要實現系統(tǒng)調度、任務管理、內存管理、信號量、消息郵箱和消息隊列等系統(tǒng)功能。此部分與處理器性能無關。

(2)μC/OS-Ⅱ配置代碼：包括兩個頭文件，用于裁減和配置μC/OS-Ⅱ。該部分與用戶實際應用相關。

(3)μC/OS-Ⅱ移植代碼：包括1個匯編文件、1個C程序文件和1個頭文件，這是移植μC/OS-Ⅱ所需要的代碼，與處理器無關。

在本系統(tǒng)中首先要進行系統(tǒng)移植，才能進行程序的調用。移植滿足了以下要求：

(1)處理器的C編譯器能產生可重入型代碼;

(2)處理器支持中斷，并且能產生定時中斷(10～100 Hz);

(3)用C語言可以開/關中斷;

(4)處理器能支持一定數量的數據存儲硬件堆棧(可能是幾kB);

(5)處理器有將堆棧指針以及其他CPU寄存器的內容讀出并保存到堆?；蛘邇却嬷腥サ闹噶?。

本系統(tǒng)軟件程序主要分為3個部分：輸入部分、控制部分和輸出部分。下面分別進行介紹。

輸入設備主要包括鍵盤、射頻識別讀卡器，以及構成輸入設備的接收系統(tǒng)：GPS/GIS接收器和GPRS模塊等。在車輛的行駛過程中，射頻識別模塊負責正確接收路況信息，鍵盤負責等待用戶接收車上用戶指令，GPRS模塊負責接收遠程工作站的數據信息，該模塊在啟動后主要是負責與工作站取得聯系，進行信息交流，并且不斷更新系統(tǒng)內部分路徑信息，方便車輛能夠及時轉向。GPS和GIS模塊則主要負責使系統(tǒng)能夠接收到車輛目前的準確位置。