基于车载自组网络模式的小车互联应用开发开题答辩.ppt

1 2 此项目主要是利用现有技术和资源设计一款多 功能智能小车，针对移动机器人的设计及导航与定 位方法展开深入的研究，探讨移动机器人设计的实 现，导航与定位方法的应用等问题。 目前，关于移动机器人系统的研究已成为机器人 学领域一个充满活力、具有挑战性的前沿发展方向 智能机器人集信息技术中的传感技术、计算机技 术和通信技术为一身，综合了数学、物理、化学、 生物、机械、电子、计算机、材料、能源等众多领 域的科学和技术知识。学生在学习智能机器人的过 程中，可以充分培养动手能力、创新能力、综合能 力和协作能力。智能机器人内容的开设将给信息技 术学科的教学带来新的活力。 3 在国内并没有哪个大学或组织侧重于研究智能移 动机器人间的通信。尤其在汽车行业越来越智能化 的今天，把我们已有的导航机器人、视觉导航系统 等等，通过无线自组网应用到汽车通信领域显得尤 为重要。开发这样一种网络就需要 4 5 不仅可以用于野外探险，还可用于楼宇、仓库 等一般场合，以及用于、矿井、防爆、毒气泄漏等 恶劣环境；实现了实时视频采集及无线传输，可以 方便的实现对目标环境的远程监控，在安防、交通 、智能楼宇等领域有很好的应用前景；对于汽车行 业飞速发展的今天，拥有私家车的人群越来越多， 而避免交通事故显得尤为重要，我们研究的小车相 互之间可以自动传送警告信息，减小了交通事故的 发生率 6 7 1、PC通过ad-hoc网络向小车发送控制命令到小车的 控制中心（单片机），控制中心控制步进电机，从 而控制小车的转向和速度； 2、小车在行走的过程中，能够实现自动避障，通过超 声波传感器，把障碍物信息传给单片机，单片机控 制电机，使小车停止行走或倒退； 3、前方小车遇到障碍物时，完成避障的同时，由单片 机通过ad-hoc网络传给PC和另一辆小车，实现预警 功能； 8 4、小车上的视频采集系统，把采集到的路况信息传给 控制中心，经过一定的视频压缩处理后，控制中心 通过ad-hoc网络把路况信息传给PC；PC端解压后 ，可以根据路况信息控制小车的动作 5、在PC上集成了控制软件，并通过可视化窗口，能 够观察采集回来的视频信息，从而可以控制小车的 动作 9 10 小车系统的工作流程为：车载传感器模块实时采集周 围环境信息，将此数据信息传输到嵌入式系统中，嵌 入式微处理器通过数据分析获取有效数据，从而获知 小车与障碍物的相对位置，然后根据此位置信息产生 控制信号，并将此信号通过接口发给单片机，单片机 会产生PWM信号控制步进电机来控制小车转向，从而达 到小车自主“行走”的目的。 11 小车“行走”系统是一个以传感器信号为检测量和反馈 量的闭环控制系统，其核心环节为数据分析和反馈控 制器，它们性能的好坏将直接关系到系统的优劣，这 也是设计的关键所在 12 目前比较成熟的单片机对步进电机的控制有串行和并行 控制方式。两种控制系统各有利弊，处于简化系统结构 的考虑，本设计拟采用串行控制方式，此方式下单片机 控制系统与步进电机驱动器之间只有两条控制线。 13 根据小车的工作环境，采用四轮移动平台，其架构简 单、稳定性好，且控制简单，每运动单位距离所消耗 的能量较小，通常比履带式和步进式平台运动速度要 快。小车采用四轮平台，后两轮为驱动轮，驱动小车 前进，前两轮轮为转向轮，负责小车转向。这种结构 的小车也被成为汽车式结构移动小车。 摄像头通过GPIO口和开发板相连接；电机电池用来 给两个电机供电，蓄电池给控制主板和单片机电路 板供电；后轮由步进电机驱动，可进行调速；前轮 为转向轮，由舵机驱动，其输出为扭矩，可使得前 轮转向 14 说明代码码 帧起始符S 源地址SA 目的地址DA 命令码C 数据长度域L 数据域DATA 结束符E 15 帧是传送信息的基本单元，帧格式如下表所示 帧起始符S：标识一帧信息的开始，其值为S=$ 源地址SA：由1个字节BCD 码构成。最大2位十进制数 ，为发送方地址； 目的地址DA：由1个字节BCD 码构成。最大2位十进制 数，为接收方地址。当地址为FFH时为广播地址； 数据长度L：L为数据域的字节数，长度范围待研究， L=0时无数据域； 数据域DATA：数据域包括数据标识和数据等，其结构 随命令码的功能而改变； 结束符E：标识一帧信息的结束，其值为E=# 。 16 D7=0下行帧帧 D7=1上行帧 D6-D0 01H：车加速 02H：车减速 03H：车左转 04H：车右转 05H：采集车速 06H：有障碍物 其他待扩展 17 命令码C的格式说明如下表所示： 软件设计包括：嵌入式操作系统、外设驱动程序及应用 软件。智能小车的嵌入式系统软件设计和一般计算机软 件在开发环境、功能实现上有许多不同，其设计时必须 与硬件设计协同 18 BSP层：即板级支持包bootloader程序，它负责载入 Linux操作系统，在ARM9系统中采用vivi程序来实现。 硬件驱动成：系统中的每各驱动模块负责驱动相应的 硬件，驱动模块提供统一的上层调用接口。 操作系统层：嵌入式操作系统是整个软件系统的核心 部分，采用的是ARM-Linux 2.6内核。 应用程序层：由用户编写，完成应用功能，主要包括 视频采集传输和小车控制程序。 19 20 21 22 2440开发板和PC机通信的过程，我们采用的是 Ad-hoc网络（无线自组网），需要用到 IEEE1609.4 和802.11p协议，这在国际上是一门比 较新颖的技术，此协议是专门用在汽车电子应用上 的，将于2010年11月份正式成为标准。 23 2010-10-18至2010-10-25 文献调研 2010-10-26至2010-10-30 理论分析 2010-11-1至2010-11-30 撰写开题报告及答辩PPT 、开题报告等相关开题资料 2010-12-1至2011-1-20 确定总体框架，完成硬件 平台设计、小车主控板及外围功能模块 2011-3-1至2011-3-10 搭建智能小车平台 2011-3-11至2011-4-1 完成各功能模块驱动设计 与调试、小车实现ad-hoc联网、并可以自主“行走 ”，实现较好的避障功能 24 2011-4-2至2011-4-10 应用程序设