1、 1 附件 1：外文资料翻译译文 自治 智能车在模拟 车辆列队 中的设计 万建 ，楚秀敏，吴勇，张瑞 运输安全工程研究中心，教育部， 武汉理工大学，武汉，湖北， 430063，中国。 E-mail:whut_ 摘要 自治智能车是基于考虑车辆和道路在内的车辆编队的物理仿真的基础。 本文 在 车辆 道路综合的 情况下， 分析了 车辆 编队 系统 的 架构，并提出了 自制 智能车控制系统的 构造和 结构。 在分析了 自治 智能车 的功能要求 之后 ，本文设计了 自治 智能车关键的硬件和软件 。它把芯片作为控制器，以及用 摄像头 和超声波传感器作为行车导航。同时，它应用直流电机实现智能车的驱动 和转向
2、，以及采用 Zigbee 技术来设计无线通信模块。 我们提出的关于识别导航线和运动控制 的关键算法 ，这其中 包括路径提取和控制算法。试验表明 自治 智能车有一个 良好 的稳定 性能，满足了车辆 编队 系统的功能要求 ， 这款车将提供测试平台和车辆 编队 系统的进一步研究的技术基础。 1.简介 近年来，随着横向和纵向的智能车辆控制技术等智能交通技术的发展，车辆 列队 研究已成为在智能交通领域 的热点 ， 它 融合 了一些 技术， 这其中 包括车辆 间相互 通信，公路通信技术，智能控制技术等 。在车 辆道路综合的基础上的 车辆 队列控制 系统可以通过提高单个车辆的智能化水平，提高 与 交通环境
3、交互信息 的能力，以及 增加 车辆密度 来提高道路通行能力。与此同时，它 减少了控制对象，简化了交通控制复杂性，增加了运输可控性，有效地缓解了 交通 堵塞，并 最终 提高 了 行车安全 性 。 此外，它可以 在一定程度上 减少车辆阻力和车辆油耗。 图 1 显示了基于车辆 道路 行驶的车辆 队列 架构系统，这表明智能车辆控制，车路信息交互技术，车辆 队列 和控制方式 和其他 关键技术 是系统的 重要组成部分 。 然而，目前汽车 队列 的结构，行为特征和智能化行程控制算法尚未完善。因此，有必 要研究 一些基础东西，这 包括车辆 队列 ，车辆 队列模型 ，及车辆小队控制方法的行为特征 ， 这些研究
4、需要在 建设有 硬件循环 仿真的车辆 队列 系统 中 进行。 图 1 基于车辆 道路的 车辆 队列 系统的体系结构 交通运输类监控层 道路汽车调度层 车辆队列控制层 信息进程 执行 传感器 汽车 1 汽车 2 汽车 n 道路和环境 2 为实现对队列行驶车辆 的模拟 ,智能控制和交换信息是必要的。该系统需要智能控制 ,信息交互、自治的稳定性。 图 2 是的自治智能车系统的结构。自治智能车采用单片机作为控制器，并使用摄像头 、 导航传感器和超声波传感器， 基于 Zigbee 技术的无线通信模块。 本文将首先分析基于自治智能车 功能要求的整体设计方案， 然后介绍了横向和纵向的控制和导航的硬件实现方式
5、和如何处理的关键问题 ， 并讨论如何通过优化控制算法和软件 来提高 汽车的稳定性和智能化水平， 随后根据实际过程的测量 自治 智能汽车的性能介绍它的自治的策略。 图 2 自治 智能小车控制系统 2. 自治智能模拟车整体设计 自治智能车包括四个部分：检测系统，电力系统，通信系统，控制和决策系统。 检测系统是最重要的，其主要工作是导航。 我们选择 CMOS 摄像 机 作为 检测传感器 ，它 可以检测出车道 ，引导车辆在路上顺利的行驶。考虑到单一的 CMOS 图像传感器不能理想的检测车的距离，超车距离和其他运动参数，我们 选择了 超声波传感器 。 电力系统主要控制电机的转向角度和直流电机的速度。 该
6、 控制过程如下：首先，检测系统收集路径信息， 然后 驱动器系统使直流电动机 产生 适当的转 速， 转向电机 根据 控制和决策系统的分析和判断 给出一个正确的 转向角 ， 所以自治智能汽车可以跑得快 而且平稳。为了通过车队仿真控制得到更实际的行为特征 ,自治 智能 车在该系统 中 采用后轮驱动和前轮转向的结构 。 在车辆 与 车辆 之间 和车辆 与道路之间 的无线通信网络 中 ，我们选择 了基于 IEEE802.15.4 无线标准的 ZigBee 技术 。 多节点的网络需要大 的 网络容量和自组织无线通信 技术， 相较于其他无线通讯技术 ,Zigbee 有更高的数据传输速率和执 行 时的更 稳定
7、 。 它的网络能够支持上千个节点 ，是在小范围内监测和控制的最好选择。 控制和决策系统以飞思卡尔 16 位单片机 - MC9S12XDP512 作为其主要控制芯片 ， 它的 40M 的主频能够满足实时检测和信息处理的需要。 此外，它可以提供丰富的 I/ O 端口，精确的时钟输入捕捉和时钟资源。 XDP512 连接所有的子模块， 收集周围的车辆信息，并处理数据 ，根据控制算法输出控制信号。单片机 距离测量传感器 速度测量传感器 纵向信息 无线传输 和接受模块 摄像头 横向信息 角度传感器 行驶 电机 转向 电机 横向控制 纵 向 控制 道路 3 图 3 系统框架 3.自治智能车硬件系统设计 硬件
8、设计对自治智能车的运行效果有直接的影响， 根据自治智能 车 总体 的分析，硬件应该 含 有以下模块 ： （ 1）导航模块 ， 这 其中包括数字 CMOS 摄像头和超声波无障碍检测传感器（ 2）控制 模块 ，包括 行驶 和转向 运动电机 （ 3） Zigbee 无线 通信模块 （ 4）单片机控制模块。 3.1、导航装置 （ 1）摄像头 模块设计 使用 摄像头作为 路径检测传感器 提前 扫描前面的 道路 ,以便 汽 车 更 顺畅 的操作 。 由于 CMOS 图像传感器具有高集成度，低功耗，低像素的缺陷和其他优势，我们选择了 356* 292 分辨率 OmniVision 的 OV6620彩色 CMOS 图像传感器。图 4 是图像采集过程。 首先 ,单片机控制 摄像头 采集信息 ， 然后传输图像数据 到FIFO 缓冲存储器 ， 变换并行及串行数据 ,最后由单片机的 SPI 端口读取这个数据。 图 4 图像采集过程 图像采集过程有两种模式：上电模式和 SCCB 模式。该系统采用 SCCB 模式：经过 SCCB 初始化 OV6620和启用 VSYNC，系统判断是否已获得一帧图像， FIFO 存储了一帧图 像之后，系统通过单片机获取数据。 HCSX12 控制核心 Zigbee 模块 PC 检测和控制 车辆之间通信 车辆道路通信 CMOS 传感器 超声波传感器 前轮横向控制器 后轮纵向控制
