無人駕駛車輛終端控制的研究

　　本系統(tǒng)由于使用ARM7，ARM7是小型、快速、低能耗、集成式RISC內(nèi)核，用于移動通信ARM7系列處理器是英國ARM公司設(shè)計的主流嵌入式處理器 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(wù)內(nèi)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(gòu)的微處理器使用。μC／OS-Ⅱ可以管理64個任務(wù)，具有信號量、互斥信號量、事件標(biāo)志組、消息郵箱、消息隊列、任務(wù)管理、時間管理和內(nèi)存塊管理等功能。

　　μC／OS-Ⅱ軟件體系結(jié)構(gòu)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(xiàn)系統(tǒng)調(diào)度、任務(wù)管理、內(nèi)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(guān)。

　?。?）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(yīng)用相關(guān)。

　?。?）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(guān)。

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

　?。?）處理器的C編譯器能產(chǎn)生可重入型代碼；

　?。?）處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時中斷（10～100 Hz）；

　?。?）用C語言可以開／關(guān)中斷；

　?。?）處理器能支持一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲硬件堆棧（可能是幾kB）；

　?。?）處理器有將堆棧指針以及其他CPU寄存器的內(nèi)容讀出并保存到堆棧或者內(nèi)存中去的指令。

　　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(jìn)行介紹。

　　輸入設(shè)備主要包括鍵盤、射頻識別讀卡器，以及構(gòu)成輸入設(shè)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(fù)責(zé)正確接收路況信息，鍵盤負(fù)責(zé)等待用戶接收車上用戶指令，GPRS模塊負(fù)責(zé)接收遠(yuǎn)程工作站的數(shù)據(jù)信息，該模塊在啟動后主要是負(fù)責(zé)與工作站取得聯(lián)系，進(jìn)行信息交流，并且不斷更新系統(tǒng)內(nèi)部分路徑信息，方便車輛能夠及時轉(zhuǎn)向。GPS和GIS模塊則主要負(fù)責(zé)使系統(tǒng)能夠接收到車輛目前的準(zhǔn)確位置。

　　輸出設(shè)備主要包括顯示屏等，通過顯示屏獲取車輛所在位置和路況信息等。他的主要作用在于根據(jù)要求輸出相應(yīng)的高低電平來提供轉(zhuǎn)向所需要的電壓。實現(xiàn)原理是通過從標(biāo)簽獲得數(shù)據(jù)信息使得系統(tǒng)產(chǎn)生高低電平，同時，系統(tǒng)必須將GPS模塊和GPRS模塊提供的數(shù)據(jù)通過人機(jī)界面顯示在屏幕上使得用戶能夠?qū)崟r地看到車輛的信息，包括前方路況、車輛位置等。

　　控制部分是本系統(tǒng)的關(guān)鍵，流程圖見圖3。

　　控制部分的流程是這樣的：首先將操作系統(tǒng)下載到目標(biāo)板，目標(biāo)板初始化，并且設(shè)置各個模塊的中斷向量來保證各個模塊啟動后能夠正確運(yùn)行。中斷優(yōu)先級的排序是讀卡器優(yōu)先級最高，其次是GPRS，最后是GPS。同時，顯示屏顯示操作界面，用戶可以輸入指令使得汽車啟動。當(dāng)車輛啟動后，各模塊也隨之運(yùn)行，系統(tǒng)程序?qū)⑥D(zhuǎn)入查詢狀態(tài)，通過不斷掃描UART端口判斷是否有標(biāo)簽進(jìn)入識別區(qū)域。若進(jìn)入標(biāo)簽識別區(qū)域，讀卡器就會接收到射頻模塊識別到的條碼信號，判斷信號正確后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)人中斷子程序。在中斷子程序中，系統(tǒng)會向GPIO端口提供相應(yīng)的高低電平作為輸出信號來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。GPRS是隨著車輛啟動后就立即啟動的，這是因為他必須不斷更新監(jiān)控中心提供的路徑信息來保證車輛的正常行駛。當(dāng)車輛停止時會發(fā)出電平信號，此時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)，屏幕顯示操作界面，等待用戶進(jìn)行下一步操作。

　　4 結(jié)束語

　　本方案經(jīng)過測試仿真表明，自主轉(zhuǎn)向懸掛式獨軌車載在距離標(biāo)簽10 m內(nèi)能夠以915 MHz的頻率通過射頻模塊識別到前方軌道信息，而且能以115.2 kB／s的波特率與GPRS連接，然后接入GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控站實時通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時，系統(tǒng)能夠作出判斷，發(fā)出控制信號。根據(jù)測試，該系統(tǒng)穩(wěn)定性高，實時性強(qiáng)，如果能應(yīng)用到實際中，使用戶和工作站能夠了解車輛的工作狀態(tài)，對減少交通事故有很大的意義。

　　近年來，不少國家在開發(fā)無人駕駛汽車技術(shù)。這樣的汽車并非科幻電影中的道具，英國已經(jīng)準(zhǔn)備2010年就在部分機(jī)場投放這種無人罵駛汽車。在不久的將來，英國政府將修建專門的無人駕駛汽車公路：或者在一般公路上開辟無人駕駛汽車快速通道。有關(guān)專家表示，在解決城市交通問題上，無人駕駛汽車因不用司機(jī)而成本更低，而且這些汽車采用電力驅(qū)動，更加環(huán)保。無人駕駛汽車可和城市交通指揮中心聯(lián)網(wǎng)，選擇最好的路線，有效避免塞車。