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A007 大学生 方程式 混合 动力 电动 赛车 设计

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内容简介：

马夫年会在福井。8月4日外文翻译至6日,2003年福井大学、日本通过试验台实施跨车辆通信系统为车辆排实验跆拳道Min Kim Jae Weon崔学校的机械工程和机械技术研究所釜山国立大学,609 - 735年,韩国釜山文摘:本研究认为通过试验台实现问题的跨车辆通信系统的车辆排实验。这个试验台,包括三个车辆和一个RCS规模(远程控制sbation),在前面是作为一种工具来评价仿真功能和全尺寸的车辆之间的研究。合作通信的车辆,车辆或路车辆保持相对间距小的车辆排扮演一个关键角色。然后:交通容量会增大。静态排控制,汽车的数量保持不变,他在适当的固定间隔传播的信息就足够了,而动态排控制如合并或者分立需要更灵活的网络结构的动态协调的通信序列。在这项研究中,无线通信设备和可靠的协议实现了灵活的网络架构,6位单片机收发信机使用在近距离、低成本情况。关键词:车辆排、无线通信系统、试验台1. 介绍 在大多数主要城市城市道路变得拥挤,因为越来越多的旅行需求超过公路通行能力。拥塞等问题导致许多其他问题:浪费时间和精力,交通事故,污染等等。作为一个SD智能Tkansportation系统积极开发成为这些问题的全局最优解。特别是,台湾(智能车辆和公路系统)是主要的主题，它在台湾的目的是通过自动化车辆和自动公路改善安全作为增加highvmy能力。在台湾,一个模范高效的车辆控制的方法通过提出了oons在路径程序在平台分组。车辆排是一组车辆在一个高速度与相对较小的间距一起旅行。车辆为什么在近地层排反馈控制规律是动态耦合的。根据信息反馈和取决于这种a11信息是一个自动加工合成的吗。车辆跟踪控制律,在一个车辆字符串内动态之间的相互作用会引起车辆不稳定。控制与信息铅的车辆在一个排这是第一辆车,前面的车辆只能保证稳定在一个汽车。 测距雷达可以得到相对靠前的车辆的信息。但这信息是不能作为所有在一排的车辆使用。无线通信只允许获得所有车辆中最靠前车辆的信息。对于静态排控制的车辆来说这是足够的，雷达获取的信息保持不变,因为信息到他传播在适当固定间隔内,每个车辆不需要频繁的更新的控制输入。这个方案可以保证每个汽车在一排有一个支持系统、统一发送每一个周期的信息。如果为动态排控制,如合并或分裂,更灵活网络体系结构是必需的。在这种情况下,因为机动车辆为合并或分割需要频繁。控制输入的更新会使信息被传送到机动车辆应该比其他人多。因此,来传输这个信息更多机会是给领导车辆和操纵车辆的。在这个方案中,cominunicat.ion应该协调有效的序列，因为协调的通信序列可能会实现容易被RCS(远程控制站)控制。在这项研究中,无线通信系统,可以通过“RCS”协调通信序列实现车辆纵向排实验。2. 系统需求能力是直接影响交通流的车辆排控制策略。需要在实时实现战略时，控制策略可以衡量最大流量的流能力,衰减的间距错误，它可以保证一个排的有效性和信息的数量,。在台湾:恒间距和持续的进展已被研究过是主要的控制手段。恒间距控制,在车辆跟踪的基础上而不断进展的控制,所需的控制间距期望的进展是除了维护车辆本身增加车辆覆盖之间的距离。恒间距使用的优越性是在不断进展增加控制高速公路车辆的吞吐量,虽然常数进展控制更优惠但外部信息是必需的。在恒间距控制、外部信息是稳定所需的字符串。无线通信系统可以利用这个外部信息传递。在车辆排系统恒间距策略中,可以通过前面的车辆和车辆的信息获得后面需要的车辆信息。这些信息包括位置、速度,加速度,和特定的命令的车辆，同时,由于指定的紧急事件可能需要命令RCS获得每个车辆的信息。在前面的研究中测试床上的车辆纵向排实验是发达的。试验台的图1显示的包含三个量表车和RCS。在图2中显示每个车辆传感器的数据采集的可用的信息包括操作系统的计算的控制命令,执行机构的驱动和转向为最有效的操纵,无线通信系统外部信息的交换,界面合成等基本功能。 图1:测试平台的配置图2:一个试验台的配置工具的规模 在前面的研究中,433 MHz射频模块,BIM-433,用于实现求解无线通信系统的构架这个TDMA(时分多址)。数据传输速率为38 kbps，这模块是载波监听算法不受支持的。因此,通信系统的性能对于调度序列控制同步和车辆是不足够的。 对于每辆车稳定运动测试,抽样期的车辆应低于40ms。传感器用于试验台可以满意抽样段30 ms。 传输数据(12个字节)和导言(上图3 ms)在38 kbps这则需要高于5 ms。至于提高性能和稳健性的通信系统,因为开销的增加更多的时间是必要的。此外,想要验证各种网络序列调度算法需要更灵活的网络结构。这个无线通信系统是由双方的硬件和软件组成的。硬件提供了连接各种电台(车辆或RCS)网络硬件组件。软件不仅提供了智能控制组件，该软件还将提供一个灵活和可靠的交换协议通信数据。3. 硬件实现硬件的无线通信系统由以下组件组成:射频前端模块,接口芯片留给射频前端模块和MCU(microcontrol1er单位)。 这个图3演示了配置的无线通信系统。硬件的架构分为四层,如下所示： PHY层(物理层) PHY-MAC层(物理到MAC层） MAC层(介质访问控制层） MAC应用程序层(MAC应用程序层)PHY层的实现是通过射频前端模块,RFW102收发器(发射机/接收机)芯片研制的RFWaves有限公司)。PHY-MAC层由接口芯片,I/O(输入/输出)口的MCU,I/O驱动在单片机里。独家接口芯片,RFW-D100 RFWaves有限公司开发的用于接口的rfw - 102.8)MAC层,它的使用是维持秩序的一个共享的介质,是在AICU的软件。Mac层是在以后的一章讨论,因为它是软件组件。在MAC应用程序层是接口无线通信系统之间的部分,车辆RCS。 图3:无线通信系统的配置表1:RFW - 102的规格物理媒介DSSS,ISM波段(2.4 Ghz)传输速率高达1 mbps带宽在-20分贝 30 Mhz输出功率峰值2dBm误码率-80dBm3.1 PHY层PHY层实际处理的是一个无线通信系统之间的数据传输。在这一层,RFW -102收发器芯片用作射频前端模块。RFW - 102的动机是其高数据传输速率,减轻在连接到外部设备,对载波监听算法的可用性。 表1显示了规范的RFW - 102。 因为收发器芯片提供的最大输出2dbm和灵敏度是-80 dbm.当误码率(误比特率)是在开放传输可用于的30米。这个范围适用于测试平台车辆的使用规模的大小约为0.3米。3.2 PHY-MAC 层 PHY-MAC层之间的接口是射频前端模块和MAC协议。层构造以下组件:接口对射频前端模块预留芯片组,I/O端口利用单片机的单位驱动I/O端口。这个RFW-D100,RFIVaves有限公司开发的作为接口芯片的。RFW-D100中芯片到RFW- 102芯片组是免费的。它提供一个并行接口RFW - 102,使一个协议适合无线通信更容易实现。在这项研究中,MCU是负责MAC层协议和驱动I/O控制的。接口芯片降低MCU实时要求处理的MAC协议。这个接口芯片类似于内存访问,容易给MCU并行接口与射频前端模块。接口芯片转换快串行输入从射频前端芯片到8打文字,然后适合一个8位MCU一起工作。此外,接口芯片要求一个更低的利率振荡器的闲置模式.在空闲模式下,功耗RFW-102和RFW-D100大大减小了。这个接口芯片缓冲区数据通过第一字节FIFO(先入先出缓冲),这是可以给MCU访问RFW - DlOO更有效率。而不是阅读1字节/中断,MCU可以读到在每一个中断16字节。每个传入字节中断的情况,这减少了单片机在阅读传入的话说的开销，因为省去了堆栈填料和管道排空。当使用先进先出,MCU支付所有的FIFO字节相同的开销,而它不支付一个FIFO字节。 表2：Atmega 161L的规格可操作的频率3.6864 MHzUART串行2EA（最高1Mbps）内存16K字节（闪） 1K字节（SRAM）外部中断3EA定时器/计数器8-bit(2EA) 16-bit（1EA）这个MCU实际由AIAC RFIV-D100处理协议和应用D的。这个ATmega161L,由ATMEL Corp发展来用作MCU .表2显示ATmega161L的规范。在这项研究中,ATmega161L允许两个外部中断调用RFW-D100。 国家MAC层的变更中断调用RFW-D100的事件。 根据变化的状态,执行特定功能的MAC层,如接收、传送、误差检验,确认,和其他的数据处理。3.3 MAC应用程序层MAC应用程序层是MAC层和用程序(应用程序)层之间接口。在这项研究中,应用程序层是控制每辆车的回路。这个应用程序层连接到可编程串行UART,这有一个中断向量。因此,中断调用的应用程序层坐标是由国家的MAC层和特定的功能实现。此外,冗余的内部SRAM是分配给接收和发送缓冲,它在FIFO中扩展了RFW-D100。 然后就可以在FIFO中不断发送和接收比RFW - D1OO长尺寸的数据 。4.软件实现图4说明了在这项研究中框图的软件配置。软件配置分为三个层次，分类如下:PHY-MAC层MAC-APP层MAC层 MAC层的MAC也分为MAC状态和MAC数据。一般程序的MAC协议如下:1.外部中断调用的PHY层或者UART中断调用的应用程序层激活了MAC状态管理。2.MAC状态管理检查地位试用层,国家依照它的结果修改MAC。3.根据最新对MAC状态的修改,MAC数据管理控制数据流和RX / TX缓冲区。4.然后,根据MAC的数据管理结果,MAC状态管理设置新的MAC状态 图4 软件配置的图块 两个外部中断的MCU是分配给分配层PHY的和UART中断是分配给应用程序层。MAC的过渡状态是由这些中断和8位定时器执行控制时间的。因此,协议是保证配置逻辑是有效地改善和实时执行的。此外,RX缓冲和TX缓冲区中MAC层有64字节的SRAM，RFW-D100的大小在主要约束在FIFO。4.1可靠的协议通常,通信是通过是一组很有效率、方便的数据包交流的。在这项研究中,数据包,见图5,包括以下字段：前言:同步接收端网络ID:过滤数据包从其他网络 目的地：ID目的地 资料来源:ID资料来源 类型/ Seq:数据包类型/ Numher的序列 尺寸:整个数据包的大小 数据:实际的数据传输CRC:16位CRC检查数据包的有效性 图5:车辆与车辆间数据包的配置 数据域包含传播的每一台车辆的位置,速度,加速度数据。对于命令数据包的RCS;包括命令数据字段的RCS. 在这项研究中,射频收发器是利用ISM波段。因为是一个波段之间的共享资源网会经历许多无线应用程序(如IEEE 802.11和蓝牙,一个重叠在时间、频率和空间域可能会干扰其他网络状况的。每个标准IEEE等802.11和蓝牙使用包只有片段时间有定向协议和利用共享通道。一个协议的应用程序会有ISM的使用时间，在秩序转移所需的数据间隔的通道是免费的或相对自由(干扰是弱)。当一个节点想传输,节点听通道和检查通道是免费的。机制RFW-DlOO支持CS(载波监听)这样做。 为了确保一个数据包成功到达目的地(接收机),源(发射机)需要在某一固定时间从接收机的一面得到一些验证。传输器将得到这个验证,从接收端获得一个承认包。如果发射机不得到一个承认包,发射机尝试重新发送数据分组。4.2协议的行为 对于静态排控制,因为每一辆车不需要频繁的更新控制输入的剂量,传输数据包的机会均匀分配到每辆车。动态排控制,由于机动车辆为合并或分割要求频繁更新的控制输入,信息越多应该传给的数据包比其他机动车辆多。这也是为什么通信序列动态协调。该序列曾在崔和方舟子的工作算法中找到共通。这个协调通信序列通过RCS来实现。 图6:协议行为的例子 图6显示了示例协议对一个周期无线通信系统之间的行为的研究。通信序列 #1,# 2,# 3 。RCS广播主要的功能是,每一个周期其他通信序列命令数据包和数据更新命令数据包。起初,RCS广播命令通信序列包。然后,每个车辆根据序列命令试图传播1.0通信数据包。对于同步的车辆控制,RCS广播数据更新命令数据包，在最后的车辆(本研究在第三车)传输的数据包。通信系统的每辆车已收到数据更新命令发送接收到其他车辆的数据并从其车辆获取新数据。此外,因为通信系统,每辆车的尝试将认定为播放包同时承认作为CSMA传播。这个区间数据包的交流和确认不到1毫秒。在这个阶段的发展,因为UART的转移率将是115.2 kbps,更多的时间是疲惫比之间的无线通信系统。自每辆车的取样时间是40米的时间,期间的一个周期沟通是不到20 ms和两个周期的沟通是疲惫比在每辆车的采样时间。4.3性能的协议 图7显示了在这项研究中实现无线通信系统。无线通信是安装在每个规模车辆和试验台的RCS。 图8展示了验证无线通信系统的性能的装置。作为d0或d1,32字节的数据包传送在每个节点的固定顺序。当d0小于30米和dl是少于15米,在固定通信序列的案件包中没有发现错误。车辆规模大小是0.3米,两个规模汽车所需的距离不到l.O m,结果是合理的。否则,对于通信序列的命令就会改变。任意时间,它验证的通信序列是到底是什么改变了。沟通序列修改的结果,见图8,从源字段收到的数据包在RCS检查。它表明,沟通序列在没有错误情况下也改变了。 图7:无线通信系统的实现 图8:验证过程的设置5. 结 论 在这项研究中,无线通信系统车辆排实验通过试验台实现。使用低投短程和大规模混合集成带射频收发器和一个%位单片机,无线通信系统它在适合条件的实验中,现实和性能已被确认的。使用可中断单片机的定时器,保证了有效地实时操作。事实上,通信序列命令应根据对车辆的传输状态来变化。在未来的工作中RCS保持监控车辆的状态的功能。在这项研究中无线通信系统他会安装在每个车辆和RCS的试验台实现,并将有 效用于开发和验证的一个品种车辆排控制策略和序列调度算法。图9:命令改变序列的结果引 用1P.Varaiya,“智能汽车智能道路:问题控制,”IEEE自动控制,38卷1号,195 - 207页2S.E . Shladover,C . A .