GPS技術(shù)在機(jī)車頭燈自動(dòng)尋跡中的應(yīng)用

　　首先，線路數(shù)據(jù)采用分段處理的方法。在給定區(qū)間［a,b］上的一個(gè)劃分：a=x0＜x1＜L＜xn=b。已知函數(shù)f(x)在點(diǎn)xj上的函數(shù)值為f(xj)=yj (j=0,1,L,n)，其中x代表緯度，y代表經(jīng)度。存在分段函數(shù)

　　函數(shù)S(x)就是f(x)樣條插值函數(shù)，根據(jù)樣條插值函數(shù)f(x)滿足以下條件：

　?、?插值條件和函數(shù)連續(xù)條件，S(xj)=yj,S(xj+0)=S(xj-0);
　?、?n-1個(gè)內(nèi)結(jié)點(diǎn)處的一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，S′（xj+0)=S′(xj-0);
　?、?n-1個(gè)內(nèi)結(jié)點(diǎn)處的二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，S″(xj+0)=S″(xj-0);
　?、?自然邊界條件，S″(x0)=0, S″(xn)=0?？汕蟪龇侄魏瘮?shù)S(x)，也就是優(yōu)化軌跡曲線。

　　然后，根據(jù)分段函數(shù)S(x)，在給定的區(qū)間［a,b］上均勻取點(diǎn)，一般保證每相鄰兩點(diǎn)之間的距離小于二分之一的GPS精度，形成該段線路離散GIS地圖數(shù)據(jù)庫。在不同的分段上重復(fù)使用這個(gè)算法，計(jì)算所有的分段，形成完整的GIS參考地圖。

2.3.3 微控制器控制過程

　　機(jī)車頭燈自動(dòng)尋跡系統(tǒng)軟件總流程圖如圖3所示。

　　該系統(tǒng)控制軟件以μCOSII嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為平臺(tái)，嵌入式操作系統(tǒng)μCOSII是一個(gè)公開源代碼的占先式多任務(wù)的微內(nèi)核RTOS，其性能和安全性可以與商業(yè)產(chǎn)品競爭，具有可移植性、可裁剪性、可剝奪性等優(yōu)點(diǎn)［4］。

　　在嵌入式操作系統(tǒng)μCOSII中，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，開定時(shí)器，開串口中斷，并進(jìn)行相應(yīng)的I/O設(shè)置。然后，加載2個(gè)主要的任務(wù)。任務(wù)1串口接收程序，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收J(rèn)upiter GPS接收機(jī)發(fā)來的RMC數(shù)據(jù)，并提取經(jīng)度（Long）、緯度（Lat）和速度（velocity）數(shù)據(jù)，通過信號量的方式，發(fā)送給任務(wù)2。任務(wù)2控制算法程序進(jìn)行路徑比較、彎道判斷和旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算，得出結(jié)果發(fā)送至控制命令，驅(qū)動(dòng)電氣控制模塊，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

圖3 機(jī)車頭燈自動(dòng)尋跡系統(tǒng)軟件總流程圖

結(jié)語

　　筆者已研制出了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并且針對定位精度要求高、響應(yīng)時(shí)間要求快這兩個(gè)關(guān)鍵問題提出了相應(yīng)的解決方案，通過一年多的試運(yùn)行，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

　　隨著GPS定位技術(shù)的日益成熟，定位精度日益提高，在不久的將來，作為獨(dú)立于鐵路信號系統(tǒng)的GPS列車定位系統(tǒng)對高速列車的安全將起著重大作用。未來GPS技術(shù)在鐵路上必將大有作為。