未来智能公路行车系统的模拟设计.pdf

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1、第29卷第4期成都信息工程学院学报V01．29No．420l4年8月JCI1瓜NAI．OFCHENGDUUNIVERSITYOFINFORMATIONTECHNOL(X~YAug．2014文章编号：1671—1742{2014}04—0336-06未来智能公路行车系统的模拟设计龙兴波，一，樊昌元，一，黄敏，2(1．成都信息工程学院电子工程学院，四川成都610225；2．中国气象局大气探测重点实验室，四川成都610225)摘要：应用嵌入式AdvancedRISCMachines微处理器LPC2378和实时

2、操作系统uC／OS-II，设计了一种未来智能公路行车的模拟系统，系统由主车、从车以及相应的行车车道构成。经过反复测试，该系统符合实际设计要求和功能，主、从车能准确直观地获取在不同行驶环境和状态下的相关数据信息，从而进行相应的控制处理，实现车辆在适当条件下的自动行驶。关键词：交通信息工程及控制；交通控制；智能公路；行车系统；ARM；uC／CII；超声波中图分类号：TP273文献标志码：AO引言交通运输是社会进步和经济发展的先决条件和基本需要，是现代社会生产、社会活动等各环节正常进行和有序发展的前提保障，对

3、保障经济社会可持续健康发展、改善提高人民生活质量和促进社会现代化建设等方面具有十分重要的意义。然而，汽车交通量的剧烈增长却带来了一系列的交通问题，交通拥挤、交通事故频发已成为影响公路安全运行的头号公害，给人类生命财产带来了巨大损失。随着计算机网络、电子通信、机电一体化、自动化控制等领域的最新理论和技术的快速发展及其变化，未来智能公路行车系统在提高交通效率和安全上起着愈加重要的作用，可以大大降低并排除人为错误，对预防和避免交通事故的频繁发生具有十分重要的作用。未来智能公路行车系统是传统交通工程的不断深化、

4、拓展和完善，却又与传统的交通工程存在着明显的不同。未来智能公路行车系统是当今世界车辆工程、电子通信及自动化控制等研究领域的一个重要问题，它是以智能化公路为基础，不违背现有道路基础设施和车辆系统协调与合作的前提，广泛应用现代计算机网络、电子通信、自动化控制、传感器等技术来实现车辆的辅助驾驶或适当条件下的自动驾驶，从而大大降低人为因素造成的交通问题或事故，对提高公路行车系统的安全性和运行效率具有重大的意义[卜。针对当前研究领域的前沿热点问题，提出未来智能公路行车系统的模拟设计，代表着未来智能公路系统的发展趋

5、势及方向，是探索未来智能交通系统的可持续发展的必由之路。同时，该模拟系统对电子工程设计及未来相应的科学领域研究具有较强的工程应用价值。步进电机ll超声波测距电路1系统的工作原理及设计要求fI电机驱动电路卜_一ARM处理器未来智能公路行车系统可以划分为主车部分、从车部分以寻迹避障电路卜_一及相应的行车车道组成。系统中的主、从车部分的原理框图如l图1所示，主要包括：AdvancedRISCMachines(ARM)处理器、超l速度路程测量电j声波测距电路、速度路程测量电路、寻迹避障电路、电机驱动电图1主、从

6、车的系统框图路、显示电路、报警电路等部分。系统的智能公路行车车道如图2所示，这只是行车车道上的一小段，行车车道主要由行车道和超车道组成，两车道均是单向车道，在行车道旁的适当位置处设置有超车道。收稿日期：2014—06—22基金项目：四川省科技支撑计划资助项目(20l4Gz0O64)第4期龙兴波等：未来智能公路行车系统的模拟设计337主、从车启动前都位于行车道，主车在后，从车在前，两车以任意适当间距启动行驶，两车均可自动控制行车速度，并自动保持规定安全间距行驶，一旦间距小于安全距离，小车会自动报警，这时可

7、通过减速等方式使小车之间的距离图2智能公路行车车道达到安全距离，这样就有效地避免了交通追尾事故的发生。两车在行驶过程中，若有任何一小车想超越前面的小车，只要在行驶到有超车道的位置时，便可自动进入超车道加速行驶，然后再回到行车道，顺利地实现超车。系统中，主、从车在到达目的地之前的行驶过程可用图3的流程图表示，这样便可以更形象直观地了解到系统的设计要求。图3主、从车行驶流程图2系统的硬件设计与实现2．1超声波测距电路的设计超声波是一种能够在弹性介质中产生的机械震荡，由于超声波不仅具有方向性好、穿透能力强、衰

8、减小的特点，还具有反射能力强、能量消耗较慢、距离传播较远等优点，因此经常被用来测量距离；除此超声波被用来测量距离的原理非常简单，设计制作较方便，成本也比较低[。因此在系统中，利用超声波的上述优点来实现对主、从车之间的距离进行实时准确及高精度的自动检测。由于超声波在空气中的传播速度为已知，超声波测距原理便是利用这一特性，只需测量出超声波被发射后在遇到障碍物被反射回来时所经历的时间，便可根据发射和接收到超声波的这一时间差来计算出声波发射点到障碍