研究-北京交通大学大学生创新训练计划项目立项申请表-机构

4042

北京交通大学

大学生创新训练计划项目

学生实践工作手册

项目编号___________1310039______________

项目名称基于RFID的车辆防碰撞系统的研究与设计

项目负责人___________余越崎___________________

学院专业年级电子信息工程学院通信1107班

联系电话______________________________

电子邮件_______112nl71@_________________

指导教师___________霍炎____________________

北京交通大学教务处制

说明

1.大学生创新训练计划旨在探索创新性人才培养的新模式，遵循“兴趣驱动、强调自

主、重在过程”的原则，激发大学生的创新思维和创新意识，调动学生学习的积极

性、主动性和创造性。在项目实践中逐渐学会思考问题、解决问题的方法，提高其

创新实践的能力，培养学生从事科学研究和创造发明的基本素质。

2.为使学生得到科学研究与发明创造的基本训练，加强过程指导和管理，学生必须认

真填写大学生创新训练计划项目学生实践工作记录手册，如实填写计划项目实施过

程涉及到的立项申请、选题申报、研讨记录、进展报告、结题报告以及经费使用情

况等内容，并妥善保管，本手册将作为项目结题和答辩的重要依据。

3.请登陆北京交通大学教务处网站了解大学生创新训练计划项目的详细情况并下载相

应表格。（备注：可直接下载学生手册，包含项目实施所有的表格，填写时根据需

要都可另加页）网址：:8080/bjtujwc/index.jsp

目录

♦大学生创新训练计划项目立项申请表

♦大学生创新训练计划项目选题申报表

♦大学生创新训练计划项目研究日志

♦项目小组研讨与交流会议纪要

♦大学生创新训练计划项目中期检查进展表

♦大学生创新训练计划项目结题总结报告表

编号1310039

北京交通大学

大学生创新训练计划项目立项申请表

（学生用表）

项目名称基于RFID的车辆防碰撞系统的研究与设计

项目负责人__________余越崎______________________

学院专业年级电子信息工程学院通信1107班

联系电话__________________________________

电子邮件_________11211171@_______________

填表日期_________2013年10月20日____________________

北京交通大学教务处制表

填写说明

1.《大学生创新训练计划项目立项申请书》要按顺序逐项填写，内容应言

简意赅，表述明确严谨。

2.项目申请人原则以大学二、三年级学生为主。

3.课题研究年限一般为1年时间。

4.立项申请表要同时提交电子版和纸质版，要求一律用A4纸打印，于左侧

装订。

5.填表过程中有不明事宜，请与学院工作组或教学科联系咨询。

课题名称基于RFID的车辆防碰撞系统的研究与设计

姓名余越岐学院专业电子信息工程学院通信工程

申请人简况

年级11级联系电/p>

1.课题来源：■科研□教学□设计□工程□自选□其他（）

2.课题类别：■工学口理学口文学口管理口经济口其他（）

3.课题简介（300-500字左右）

据世界卫生组织统计，目前全球每年有120多万人死于交通事故，因交通事故受伤

人数约为5000万；交通事故造成的社会经济损失占国民生产总值1%〜2%。若不采取

措施，预计2020年全球交通事故死伤人数将比2000年增加65%。迄今，全球交通事故

造成的死亡人数远远超过了两次世界大战中罹难人数，故此交通事故又被称为“无休止

的战争”。交通事故已成为全球非正常伤亡的重要因素之一。2008年至2011年，我国发

生的大量交通事故中，追尾事故量占到了交通事故总量的28%,是交通事故中最频繁发生

的事故。同时经过分析还发现，在众多事故中，高速公路事故造成人员死亡的案例占总

案例的

50%o

造成以上事故的主要原因是没有一套完善的安全应对调度机制，无法对交通状况进行

实时监控，只能在事故发生后进行弥补性措施解决。针对以上情况，本课题拟研制初一

套行之有效且成本低廉的覆盖整个交通网络的智能交通监控系统。

车辆的碰撞是引起事故的主要原因，从根本上来讲，如果两车能较为准确的获知两

车距离，且自动进行速度调控，就能避免车祸的发生.我们设计的这套交通监控系统，采

用RFID的形式，获知每辆车的具体位置，并强制使车辆保持在一个安全的间距，以保证

车辆安全。精确定位车辆位置，同时可以为车辆提供定位导航服务。

课题预将RFID标签部署在公路上，在车辆上加装RFID读卡器，车辆行驶在公路上

实时读写RFID标签中的一些信息，并传给基站，再由基站集中传回给中央处理器（上位

机），给上位机设定算法，检测每辆车的运行状态及位置，同时在上位机的交通地图界面

显示出每个车辆位置。车辆自带处理器可以收集附近车辆速度及距离信息，进行安全距

离控制，防止车祸的发生。

课题需先设计RFID网络交通监控网模型，设计防碰撞算法，模拟仿真，验证其有效

性和可行性。改装实验载体，设计RFID读写设备和RFID卡之间的读写协议，同时实现

信息传输。可采用ARM等控制信息读写、完成算法处理。联通系统，完成实体验证。

4.项目特色与创新点

（1）采用RFID方式定位。目前主流的定位服务均采用来自美国的GPS定位系统，GPS

接收机接收GPS卫星的导航电文，导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离

层时延修正、大气折射修正等信息。当用户端接受到导航电文时，提取出卫星时间并将

其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据

推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得

知。理论上来说，只需要接收三颗GPS卫星的导航电文即可准确定位，但由于用户接受

机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，

还要引进一个△t即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个

未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号,

而GPS系统造价高昂，基础设施维护成本高，调用资源过大，对于交通系统实现辅助监

控效果不佳。而采用RFID定位的话，成本低，客户终端（读卡器）也很便宜，便于普及,

可用作交通系统监控，而且按照5M铺设一张卡的设想，采用RFID的方式进行路面定位

远比GPS精确，便于车辆的实时监控。

（2）目前除了本课题研究的RFID方式测距防追尾，另外应用在防追尾系统中的主要测

距方式还有两种，一种是雷达测距方式，另一种是视频处理测距方式，RFID防追尾系统

相对这两种系统有很大优势。

目前使用最多的是雷达测距，雷达测距主要是采取中远距离雷达与近距雷达相辅助的方

式测距，单车成本较高，雷达测距的主要问题是在起伏路面或者弯道路面，其测距性能

下降，并且由于雷达测量的是直线距离，即使其通过某些改进方法能够测出前车距离，

其跟实际弯道距离相比也是不准确的，同时在多车道的情况下，雷达测距容易受到其它

车道车辆行动的干扰，影响测距准确性，同时如果未来大批量使用雷达测距，不同车之

间的雷达干扰也是个需要考虑的问题。RFID由于标签是按路面变化铺设的，准确率较高,

如果大批量使用，由于RFID标签价格极为便宜，平均到每公里路面的标签成本将低于

300元人民币，车载RFID系统的价格也将低于600元人民币。由于RFID的低功耗，读

写距离有限，即使大量使用，也不会产生互相干扰。

很多防追尾系统使用视屏处理的方式判断前车距离，它的局限性在于当能见度较低的天

气情况下其表现不佳，当夜间使用时，其测距性能也会大幅度下降。并且摄像头等部位

在行车过程中需要不断清洁以保证图像清晰度，才能保证测距准确性。而我们设计的

RFID系统，受环境的影响相对较小，即使在大雾或者雨雪天气中使用时.，也依然表现良

好。

5.合作者（同组人员）要求（填写院系、年级、专业、人数、其他特殊要求）：

樊坦容电子信息工程学院11级通信工程

汪媛电子信息工程学院10级通信工程

6.项目研究期限：■一年其他期限：（）年

7.项目预期成果：

（1）根据设想进行的仿真源程序以及相关仿真结果和数据

（2）最终进行实地测试的实物模型，并进行现场演示

（3）结题报告以及展示用的PPT

（4）课题研究成果技术实现及应用前景论文

8.项目执行环节：

■文献查阅；口社会调查；■方案设计；■建立理论模型；■实验研究；口数据处理;

■平台开发；■实物模型；口样机研制；■综合测试与完善；■撰写论文及研究报告；

■结题和答辩口成果推广或论文发表；口其他

9、计划经费:

实验材料费：需要购买模拟实验载体、RFID读卡器、RFID标签、ARM开发板、无线数传

模块，锂电池等共计9000元。

实验所需交通费约400元。

实验所用图书资料费约300元。

合计：10000元

项目申请人签字：日期：

学院评审意见：

学院负责人签字：

日期（学院盖章）:

学校意见:

教务处负责人签字：

日期（教务处盖章）:

项目编号1310039

北京交通大学

大学生创新训练计划项目选题申报表

项目名称基于RFID的车辆防碰撞系统的研究与设计

项目负责人________余越岐________________________

学院专业年级电子信息工程学院通信信级_____________

联系电话__________________________________

电子邮件______10211171@____________________

指导教师霍炎____________________________

填表日期_______2013年10月20日_______________________

北京交通大学教务处制表

填写说明

1.请按顺序逐项认真填写。此表将作为项目评审、中期检查和结题验收的

重要依据。

2.项目申请人原则以大学二、三年级学生为主。

3.学生如在项目组成员栏中签字，将视为学生与学校签订项目执行协议，

项目组成员不得无故退出或终止研究，确因特殊原因不能按要求进行项目

研究的，需向学院提出变更申请，报学校备案。

4.学校会同学院根据项目进度安排，将对项目进行中期检查，根据检查结

果适时对项目经费进行合理调整。

5.课题研究年限一般为1年时间。

6.立项申请表要同时提交电子版和纸质版，要求一律用A4纸打印，于左侧

装订。

项目名称基于RF1D的车辆防碰撞系统的研究与设计

申请经费起止时间年月至年月

姓名学号所在学院及专业联系电话分工签字

项余越岐11211171电信学院通信工件开发及仿真

目樊坦容11211177电信学院通信工件开发及仿真

组

成汪媛10211170电信学院通信工件开发及仿真

员

指姓名职务/职称所在学院及研究方向联系电话E-mail签字

导

霍炎副教授电信学院无限感huo@

教

师

一、选题依据（包括项目背景、文献综述、选题意义等）

据世界卫生组织统计，目前全球每年有120多万人死于交通事故，因交通事故受

伤人数约为5000万；交通事故造成的社会经济损失占国民生产总值1%〜2%。若不采

取措施，预计2020年全球交通事故死伤人数将比2000年增加65%。迄今，全球交通

事故造成的死亡人数远远超过了两次世界大战中罹难人数，故此交通事故又被称为“无

休止的战争:交通事故已成为全球非正常伤亡的重要因素之一。2008年至2011年，

我国发生的大量交通事故中，追尾事故量占到了交通事故总量的28%,是交通事故中最

频繁发生的事故。同时经过分析还发现，在众多事故中，高速公路事故造成人员死亡

的案例占总案例的50%o

目前除了本课题研究的RFID方式测距防追尾，另外应用在防追尾系统中的主要测

距方式还有两种，一种是雷达测距方式，另一种是视频处理测距方式，RFID防追尾系

统相对这两种系统有很大优势。

RFID由于标签是按路面变化铺设的，准确率较高，如果大批量使用，由于RFID

标签价格极为便宜，平均到每公里路面的标签成本将低于300元人民币，车载RFID系

统的价格也将低于600元人民币。由于RFID的低功耗，读写距离有限，即使大量使用，

也不会产生互相干扰。

很多防追尾系统使用视屏处理的方式判断前车距离，它的局限性在于当能见度较

低的天气情况下其表现不佳，当夜间使用时，其测距性能也会大幅度下降。并且摄像

头等部位在行车过程中需要不断清洁以保证图像清晰度，才能保证测距准确性。而我

们设计的RFID系统，受环境的影响相对较小，即使在大雾或者雨雪天气中使用时，也

依然表现良好。

基于以上所述背景及实际情况，我们课题准备研制并建立一套行之有效的基于

RFID的车辆防碰撞控制系统。

相关参考文献：《Intelligenttransportationsystems:asafe,robustandcomfortable

strategyforlongitudinalmonitoring》------F.H.Somda&H,Cormerais&J.Buisson

二、研究内容

追尾事故的发生往往有两种情况，一种事前方车辆遇到障碍物紧急刹车，后车反

应不及导致追尾，另一种是由于道路或者天气原因，视线不好，后车由于车速过快，

撞上前面正常行驶的车。从根本上来讲，如果后车能及时了解自己与前车距离过近，

适当减速，就可以避免追尾事故的发生。所以防追尾系统我们主要关注的有两方面，

一是测距，二是及时报警辅助刹车。

本课题预设计的这种防追尾系统是使用RFID标签的方式。课题预将RFID标签部

署在公路上，在车辆上加装RFID读卡器，车辆行驶在公路上实时读写RFID标签中的

一些信息，发送给路边固定基站，同时基站读取前车位置、速度等信息，结合其的实

时状态，判断前车状态，设计算法，在特定条件下对后车实施辅助制动，同时基站将

车辆地理信息上传至中央处理器，可以实时定位并监控车辆运行信息。

本课题需先设计RFID防追尾的模型，车辆信息处理模型，设计算法，模拟仿真，

验证其有效性和可行性。改装实验载体，设计RFID读写设备和RFID卡之间的读写协

议，以及数据无线传输的通信协议，使用ARM等控制信息读写、完成算法处理联通

系统，完成实体验证。

三、研究方案和技术路线

1.选题：以解决当前交通事故多发，缺乏有效的规避及监控机制为切入点，紧密结合

对道路交通安全的需求，以基于RFID的成熟的，可行性高的技术深入研究解决现状的

办法，而如今日益严重的交通安全问题使得该选题具有了更普遍的理论价值和应用意

义。

2.项目阶段：分为前期准备，建模仿真，数据分析，硬件设计，实物制作与调试，总

结报告。①：前期准备阶段着重于资料收集及相关技术学习，和调研。②：建模仿真

阶段，从已获得掌握的资料入手，建立数学模型，设计算法，进行仿真并记录数据。

③：数据分析阶段侧重于对记录的数据进行分类整理，并与实际结合，分析可行性，

对设想模型进行修正。④：硬件设计阶段，从分析后的数据入手，搭建硬件开发平台，

并测试，确保正常工作。⑤：实物制作与调试阶段主要工作是根据修正后的设想，做

出实物模型，搭载已经完成的硬件平台，并且进行结合调试。实物测试阶段是关键阶

段，该阶段将按设想，对实物进行实地测试，可真实反映该项目在现实生活中的应用

状态。并获得相应测试数据。⑥总结阶段将根据最终测试结果，进行与研究相关的收

尾工作。力争能将该技术推广到现实应用层面。

3.技术实现：本项目依托北京交通大学树华无线感知实验室，该实验室具有雄厚的科

研能力，专注于RFID技术的应用性研究与分析，具有成熟的理论基础与专业的指导老

师，RFID技术是目前较为成熟且运用广泛的物联网标签技术，具有广阔的应用前景，

本项目利用RFID标签低成本，读卡器处理速度快，设备以维护等有点开发的防撞控制

系统有着成熟的技术支持。在数据传输与处理方面，市场上有很多种能满足各种距离,

信息量，速度要求的数传模块，足以满足实验课题所需要求，单片机种类也是五花八

门足以满足数据处理器的需要。

4.流程图：

RFID射频卡

流程图时序介绍：《

①：两车将读卡豁上读到的射频拦信息反馍给基站.，

②：基站将所获得的信息迸行预处理，并判断安全距离及是

否刹车“

③：基站处理器将处理后的命令回传给发射器，同时把车辆

II

信息发送给上位机中央处理器，.

④：基储煤堤发射指令给后车，对其迸行辅助制动（如果前

车刹车）2

⑤：中央处理黎将接收到的信息处理后送交显示端，显示车

辆定位~

（1）RFID技术：

该设备将读取地面铺设的卡里的坐标信息，射频卡里预先写好相应的地理坐标，

街道信息，RFID读卡设备采用超高频读卡器，超高频读卡器克服了一般读卡器反应速

度慢，距离短的缺点。

传统的定位是采用GPS卫星定位，调用资源庞大，维护困难，而且定位误差较大,

需要用软件进行模糊修正。该项目采用RFID读卡器与射频卡结合，完全抛开了传统的

GPS定位方式，增强了定位的准确度，降低了成本，同时为城市规划提供了便利条件。

（2）数据传输技术：

市场上已有的通信传输模块覆盖各种通信距离，通信速率，及精度要求，诸如NRF

系列，ZigBee,802.11等传输协议也有成熟的模块面市，完全可以满足实验所需的信

息传输任务。

（3）中央处理技术：

中央处理系统拟采用ARM处理器，ARM处理器具有众多优点（1）体积小、低功耗、

低成本、高性能；（2）、大量使用寄存器，指令执行速度更快；（3）、大多数数据操作

都在寄存器中完成；（4）、寻址方式灵活简单，执行效率高；（5）、指令长度固定，完

全可以作为中央处理器实现交通信息实时显示，实现对车辆的精确监控，方便交通管

理。

四、项目特色与创新点

(1)采用RFID方式定位。目前主流的定位服务均采用来自美国的GPS定位系统，GPS

接收机接收GPS卫星的导航电文，导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电

离层时延修正、大气折射修正等信息。当用户端接受到导航电文时，提取出卫星时间

并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星

历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信

息便可得知。理论上来说，只需要接收三颗GPS卫星的导航电文即可准确定位，但由

于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标

x、y、z外，还要引进一个At即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4

个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4

个卫星的信号，而GPS系统造价高昂，基础设施维护成本高，调用资源过大，对于交通

系统实现辅助监控效果不佳。而采用RFID定位的话，成本低，客户终端(读卡器)也

很便宜，便于普及，可用作交通系统监控，而且按照5M铺设一张卡的设想，采用RFID

的方式进行路面定位远比GPS精确，便于车辆的实时监控。

(2)目前除了本课题研究的RFID方式测距防追尾，另外应用在防追尾系统中的主要

测距方式还有两种，一种是雷达测距方式，另一种是视频处理测距方式，RFID防追尾

系统相对这两种系统有很大优势。

目前使用最多的是雷达测距，雷达测距主要是采取中远距离雷达与近距雷达相辅助的

方式测距，单车成本较高，雷达测距的主要问题是在起伏路面或者弯道路面，其测距

性能下降，并且由于雷达测量的是直线距离，即使其通过某些改进方法能够测出前车

距离，其跟实际弯道距离相比也是不准确的，同时在多车道的情况下，雷达测距容易

受到其它车道车辆行动的干扰，影响测距准确性，同时如果未来大批量使用雷达测距,

不同车之间的雷达干扰也是个需要考虑的问题。RFID由于标签是按路面变化铺设的，

准确率较高，如果大批量使用，由于RFID标签价格极为便宜，平均到每公里路面的标

签成本将低于300元人民币，车载RFID系统的价格也将低于600元人民币。由于RFID

的低功耗，读写距离有限，即使大量使用，也不会产生互相干扰。

很多防追尾系统使用视屏处理的方式判断前车距离，它的局限性在于当能见度较

低的天气情况下其表现不佳，当夜间使用时，其测距性能也会大幅度下降。并且摄像

头等部位在行车过程中需要不断清洁以保证图像清晰度，才能保证测距准确性。而我

们设计的RFID系统，受环境的影响相对较小，即使在大雾或者雨雪天气中使用时，也

依然表现良好。

五、项目进度安排

第一-阶段2013年5月至2013年6月在老师指导下学习相应知识并搜集相关资料

第二阶段2013年7月至2013年10月完成对实际问题的建模分析与仿真并处理

数据

第三阶段2013年11月至2014年2月完成硬件设计与实物制作

第四阶段2014年3月完成最终调试并与结题论文

六、拟利用资源（实验室、设备、资料等）

北京交通大学树华无线感知实验室及指导老师，图书馆等

七、经费预算与用途

实验材料费：需要购买模拟实验载体、RFID读卡器、RFID标签、ARM开发板、无线数

传模块，锂电池等共计9000元。

实验所需交通费约400元。

实验所用图书资料费约300元。

合计：10000元

八、预期研究成果（结题验收时需要提交的支撑材料）

1.根据设想进行的仿真源程序以及相关仿真结果和数据

2最终进行实地测试的实物模型，并进行现场演示

3.结题报告以及展示用的PPT

4课题研究成果技术实现及应用前景论文

指导教师意见：

签名：

年月日

学院评审推荐意见：（明确是否推荐为校级项目）

学院负责人签名盖章：

年月日

学校意见：

教务处负责人签名盖章：

年月日

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.7.4地点大创实验室记录人余越崎

研究重点两车混频导致无法分别控制的解决方法

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

研究内容：处于经费考虑，采用低端的玩具遥控车作为实验载体，其遥控方式为

FM40MHZ,由于两车采用同一频段控制，导致无法使前后车根据各自行驶状况进行自

动调整。遂需解决此问题。

【研究思路工根据自己所学结合网上查询的资料•，对遥控车的接收板超再生电

路进行了调整，并对发射器晶振进行了更换，但是因为自身所学尚浅，并未通过调整解

决问题，仍存在混频现象。于是根据微联杯所做的遥控设备，决定采用NRF905无线数

传模块对后车进行自主控制，完全抛却原来的RX芯片。

【实验情况1］：首先简易的确定前进和后退，前进命令为0x01,后退命令为0x02;

通过开发板上的按键识别，并发送给车辆，车辆采用了L298N芯片进行直流电机的驱

动，根据脉宽调制PWM来控制转速。

【运行情况1］：通过初步调试，完全可以通过开发板键盘来控制车辆的前后运动，

在按键按下时，上位单片机发送指令0x01,下位机通过NRF905接收到，进入判断语句，

输出相应的脉冲波，车辆前进，后退指令同理。

【存在问题11：由于车辆的性能问题，并不能保持直线行驶，会有一定偏差，

需要人工遥控矫正，由此需要加装转向设备，并创建相关协议以达到控制目的。

【实验情况2］：由于需要转向，且原设备的前轮转向装置无法进行精确地小幅度

矫正转向控制，所以在方向控制上采用舵机，通过将舵机固定在原转向设备处，并且采

用加长舵机臂来控制，该舵机为金属舵机，拉力为1.8kg/cmo足以完成转向力矩的要求。

转向的协议设置为：0x03：右转，0x04：左转；

【运行情况2］：上位机无线发送0x03或0x04,下位机根据设定内容，发出使舵

机偏转10度左右的脉冲波，成功进行了左右的转向微调。

【存在的问题2］：由于前后，左右，四个指令为并行指令，且8051一次只能执

行一个指令，于是在行驶过程中就不能进行转向，而进行转向就无法控制行驶速度，这

是不符合实验预期要求的，留待下次解决。

【研究小结工本次研究，成功解决了混频的问题，但是暴露出转向和行进无法

同步的问题。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.7.11地点大创实验室记录人余越崎

研究重点关于前后运动与转向矫正不同步的解决办法

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容】：由于上回测试期间，粗略规定了控制协议，即

前进：0x01

后退：0x02

右转：0x03

左转：0x04

此协议四个命令互相不能干扰，不可打断，导致车辆在行进过程中不能同步进行转

弯，无法在正常行驶下进行方向矫正。遂准备采取修改单片机程序的方式，使得车辆的

控制更为灵活。

【研究思路工由于在未启动时，进行转向控制没有任何意义，于是可以将转向命

令嵌套在前进和后退命令中，采用独立键盘，检测到前进命令的同时，检测转向命令，

并及时通过无线串口发送。

【实验情况工通过在上位机检测键盘的程序里加入一个if的嵌套语句，用于检测

在发送前进指令的同时，是否有转向指令。

在下位机的程序中，中断里的选择语句，当收到0x01时，通过脉冲波控制车辆前

进，当收到转向命令时，电机控制的脉冲波状态不变，同时发出控制舵机的脉冲指令，

使其转向指定方向。

【运行情况工车辆可以在行进过程中，精确完成左右转10度的动作，完全可以达

到方向矫正的效果，至此，车辆遥控部分的程序宣告完工。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.7.21地点大创实验室记录人余越崎

研究重点关于RFID读卡器的使用问题

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工目前经过市场调研，读写卡器分为3种，分别是低频，高频，和超

高频。频率的高低和读卡速度成正比，本次试验的遥控车最大速度约2M/s,采用高频读

卡器，其速度可以达到0.05s每张卡，完全能够在行驶中读到卡片内容。该读卡器的频

率为13.56M赫兹。

该读卡器的读写有效距离为5cm左右，车辆的底盘高度为12cm,,所以安装也是需

要考虑的问题

【研究思路工由于卡片大小仅有8*5cm左右，铺在路上，为了使读卡器能够方便

地读到，将读卡器安装在彻底，并将位置固定于距地面5cm左右，通过51单片机对其

进行操作，并将信息通过通过数据线返回电脑观察。

【实验情况工卸掉车辆的后轮，保持其底盘高度，在地面读卡器下防止卡片，通

过51指令读卡，将RXD的信息通过数据线实时传回上位机，观察数据和指令格式是否

有误。

打开车辆上的读卡设备，开始对下放卡片进行一系列的，读取卡号，认证，读块操作。

观察上位机收到数据是否正确。

【运行情况工单片机完全能以9600的波特率对读卡器进行读写操作，而且程序运

行的很好，没有任何问题。发回的数据，格式完全正确，达到了预期的效果

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.7.31地点大创实验室记录人余越崎

研究重点移动中RFID扫描并传送数据的机制研究

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工在移动中RFID读卡后，要将卡中的信息传回，需要通过另一路数

传模块传给后方车辆。由于在运动中，两车距离达到一定程度后，默认没有危险，可以

不再进行通信，于是需要选择一款合适的第二路数据传输模块。和适当的单片机将数据

进行传送。

【研究思路上由于读写器的操作需要占用一个串口，采用传统的51单片机明显是

不合适的，因为它只有一个串口，于是决定采用STC12c5A60S2单片机，这款单片机具

有两个串口，且运行速度是传统51的12倍，完全符合实验要求。由于实际情况中超过

40m后的通信可有可无，为节约成本，决定采用CC1101无线数传模块来进行车辆之间

的数据传输。该模块工作于433M赫兹与控制车辆的频率互不干扰，非常合适。

【实验情况工将一对CC1101模块的一端接在电脑的串口，打开串口助手，由樊

坦容进行前车的遥控操作，同时启动前车安装的读卡器，对地面铺好的卡片进行读卡并

回传数据操作。由我在电脑前对传回的数据进行观察和判断。

【运行情况工前车在运动中将卡片的信息准确的读取并迅速传回了上位机，证明

这种RFID信息回传机制，完全可以在移动中使用。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.8.10地点大创实验室记录人余越崎

研究重点移动中RFID扫描并传送数据的机制研究

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工在移动中RFID读卡后，要将卡中的信息传回，需要通过另一路数

传模块传给后方车辆。由于在运动中，两车距离达到一定程度后，默认没有危险，可以

不再进行通信，于是需要选择一款合适的第二路数据传输模块。和适当的单片机将数据

进行传送。

【研究思路上由于读写器的操作需要占用一个串口，采用传统的51单片机明显是

不合适的，因为它只有一个串口，于是决定采用STC12c5A60S2单片机，这款单片机具

有两个串口，且运行速度是传统51的12倍，完全符合实验要求。由于实际情况中超过

40m后的通信可有可无，为节约成本，决定采用CC1101无线数传模块来进行车辆之间

的数据传输。该模块工作于433M赫兹与控制车辆的频率互不干扰，非常合适。

【实验情况工将一对CC1101模块的一端接在电脑的串口，打开串口助手，由樊

坦容进行前车的遥控操作，同时启动前车安装的读卡器，对地面铺好的卡片进行读卡并

回传数据操作。由我在电脑前对传回的数据进行观察和判断。

【运行情况工前车在运动中将卡片的信息准确的读取并迅速传回了上位机，证明

这种RFID信息回传机制，完全可以在移动中使用。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.9.3地点大创实验室记录人余越崎

研究重点关于路标设定与速度传感的研究

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工预期将达到后车可以根据前车所在位置，速度，结合自己当前的速

度，位置作出判断，并且进行相应的自动驾驶控制。而如何在卡中写入地标信息，并且

让两车速度能够传输是本次研究重点。

采用的数传模块，仍是CC1101,本次研究也要完成用CC1101传输速度及路标。

增大其使用效率。

【研究思路工由于是实验，并不要求达到实际设想的5m一个卡的密度，而是根据

实际情况，1m一张卡的密度进行铺卡，一共铺设50m就足够完成所有的预定实验。卡

中从第一张开始，依次在固定的扇区，固定的块写入由0x01到0x32的共计50个数据，

读卡器读到这些数据后，由单片机摘取有效数据，存入2元素数组，采用P3A4引脚采

集光电速度传感器传回的脉冲信号，结合码盘线数和轮子周长，计算出车辆的实施速度，

将此速度存入上述2元素数组的第二个元素。将此数组通过无线数传模块传回后车，后

车单片机再对数组元素进行分离并使用。

【实验情况工将一对CC1101模块的一端接在电脑的串口，打开串口助手，由樊

坦容进行前车的遥控操作，同时启动前车安装的读卡器，速度传感器，对地面铺好的卡

片进行读卡，摘取有效信息，计算速度，并且将两数据通过数组传到上位机。由我在电

脑前对传回的数据进行观察和判断。

【运行情况工车辆运行正常，数据能够稳定的传回上位机并且格式正确，循环接

受两个16进制数。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.9.15地点大创实验室记录人余越崎

研究重点关于后车参考采用PID算法的研究

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工本项目的重要目的之一就是通过车辆间的信息共享，让车辆有一个

智能判断系统，及时对将要发生的追尾事故进行强制规避，自动驾驶如果让后车根据采

集的信,息，作出判断，规避危险，是本次研究重点。

【研究思路工本次研究，分为三种情况，第一种情况是在车辆间隔非常小，启动

就有可能碰撞的情况，第二种是两车间隔很远，完全可以让驾驶员自由驾驶，速度任意，

不必担心交通事故的发生，第三种则是两车距离中等，若前车急刹车，后车极有可能反

应不及而装上，或是后车司机酒驾，疲劳驾驶等，导致的不及时减速造成交通事故。

针对第一种情况，可以直接强制刹死后车，第二种情况完全不需要进行控制，针对

第三种情况，将要参考PID算法的相关原理进行编程处理。

【实验情况工在第一种情况下，车辆的控制单片机直接不输出脉冲，发动机不工

作，人工控制被屏蔽，第二种情况下，车辆完全人工操纵，控制单片机有数传模块信息

指令。在第三种情况下，首先判断两车距离是否在采取自动控制速度的范围内，启用的

算法主要功能是限定后车的最高速度小于等于前车，后车不断收到前车发来的信息，进

行速度判定，一旦超过，就会调整对电机的脉冲输出，降低电机转速，并维持与前车同

速的状态。

【运行情况［前后车辆前两种情况运行正常，但是第三种情况下运行不太稳定，

甚至到了后阶段，出现相撞的情况，需要查明原因。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.10.21地点大创实验室记录人余越崎

研究重点关于后车运行不稳定的问题研究

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工在上一次的实验中，暴露出后车运行程序很不稳定的问题，经过仔

细检查，问题主要出在采用的双串口单片机上，该单片机芯片手册说明该单片机兼容51

代码，但是实际运行中，由于其运行速度是51的12倍，在处理大量的数据时就容易出

错。针对此问题需要进行进一步解决。

【研究思路工由于后车在接收前车传来信息的同时，还要接受读卡器传来的信息，

必须采用双串口结构的单片机，才能满足信息传输要求，前车因为只要求发送和接受信

息，可以采用两块51单片机，一片负责对卡片信息的控制，另--片负责测定速度并且

将读卡信息发送给后车。

【实验情况工根据研究思路，设定好程序，让前车两块单片机进行工作，后车采

用一块STC12c5A60s2,两块51单片机进行协同工作，其中STC12C5A60S2负责中央信

息处理，将收集到的速度，位置信息，进行汇总处理，并指令负责机动控制的51单片

机作出相应动作，还有一片51是负责接受前车传来的信息的，并将其上传至中央处理

单片机STC12c5A60s2

【运行情况工目前尚在调试，未投入运行

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.7.1地点大创实验室记录人樊坦容

研究重点后车自动控制模型的具体确定

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容】：将实现中车辆模型的在matlab中的抽象化的具体细节。

【研究思路工根据自己所学matlab,以及通过图书馆自学simulink,结合网上查

询的资料•，对模型模型中的数据进行基本确定，然后根据策略把设定前车A的加速度函

数，设定A车的行驶状况，然后根据一定的策略来控制后车B的行驶，来达到智能自

动驾驶，以及防碰撞系统研究。

【实验情况1］：首先出现了第一个问题就是前车A状态的模拟，因为一段时间

无法解决于是采用一个模拟曲线代替，只能模拟lOOso其次后车获取前车的信息是通过

抽样以及创建完成，所以也耽搁了一段时间。对于策略的控制因为不是很熟悉simulink

模块以及simulink模块自身的问题，所以策略较为简单。

【运行情况1］：通过初步调试，在简单的策略下可以完成一些基础的模拟，以及

模拟的大框架已经构建完成，分为A车的状态模块，B车所获取信息模块，控制模块，

B车信息的反馈四个模块。

【存在问题1】：A车的状态模拟模块始终不能达到理想状态，即不能达到现实

生活所出现的实际状况；同时所写策略过于简单，不能多状态控制B车。

【研究小结】：本次研究，成功的确立模型的模块，并简单的实现了模块的传递

与结果分析，但是策略简单与部分功能无法实现是个重大的问题。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.7.23地点大创实验室记录人樊坦容

研究重点对于后车控制的策略完善

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工对于后车的控制策略的完善

【研究思路工进一步熟悉了Matlab之后，首先确定完善的控制策略，策略如下：后车

的最大速度限制为25m/s（90km/h）.

为保证乘员安全，则当加速度大小一般保持3m/s2,超过5m/s2时，乘坐人员很有可能受伤。

两车距离为dx

前车路程为xl后车路程为x2

前车速度为vl后车速度为v2

策略为：

1）x2=0（后车静止），dx>15,后车以3m/s2加速度加速。

2）x2>0（后车已经运动）,dx<15时，以5m/s2立即减速至0.

3）x2>0（后车已经运动），dx>400时，后车加速至25m/s的速度前进

4）x2>0（后车已经运动），15<dx<400时,取vl与25m/s的较小值保持

5）vl=0,dx<400B寸，后车以3m/s2刹车

【实验情况1］：此次的策略是通过计算而得到的，与老师进行过商量进行完善，考虑到

了所有的情况。

【运行情况1］：效果不是很明显的主要原因是算法复杂，在Matlab中进行选择判断时

一直存在问题。

【存在问题11：同运行情况。

【研究小结工本次研究，成功的确立策略模型，接下来就是仿真实现了。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.8.14地点大创实验室记录人樊坦容

研究重点对于后车控制的策略实现

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工对于后车的控制策略实现

【研究思路］以下是最终实现的策略控制图。

【实验情况1］：此次的策略的实现不是很顺利但是最终还是出来了，效果还是可以的，

但是A车的参数设置模块还是不理想。

【运行情况1］：通过多重判断以及反馈的实现使得策略控制模块完全实现，中间使用了

四次判断，两次反馈等。

【存在问题11：因为前车A车的模块没有很好的设定，所以效果不是很明显，但是通

过不同情况的特殊实验，验证出仿真策略与实际策略的相同，也进一步验证了策略的正

确性，同时对策略参数进行了修改。

【研究小结工本次研究，成功的实现策略模型。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.8.27地点大创实验室记录人樊坦容

研究重点对于前车参数设定模块的研究

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容】：对于前车参数设定模块的研究

【研究思路】：前车模块的设定要符合实际的一个函数图象，而这个图象并不是直接存

在的，也不可能我想要什么特点他就符合什么特点，于是一直比较头疼。

最开始是使用拟合函数，而拟合函数总有一个缺点就是不能长时间的模拟，因为他

只能在一段时间内符合参数模型，而且拟合函数性质不确定且高阶，所以在儿次实验后

只能放弃。

接下来就使用了三角函数，三角函数虽然不能很好的体现现实，但是可以长时间模

拟，且性质确定，同时能很好的体现参数的变化。

而随机函数在simulink中实现总是有些问题，现在正在努力，随机函数可以体现各

种状态，在长时间的随机下。

【运行情况1】：目前使用的是三角函数模拟A车的状态参数。

【存在问题1］：前车的设定依然是一个问题，但是此时可以很好的表现策略的正确性了。

【研究小结】：本次研究，只能暂时用三角函数来表现前车的运动模型，来体现策略算

法的正确。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.9.15地点大创实验室记录人樊坦容

研究重点整个仿真状态的完善

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容工对整个仿真状态的进一步完善。

【研究思路】：将各个部分进行完善，模块清晰简明：

【实验情况1］：上图是dx,下图是后车的行驶路程图

速度曲线如下：上图是后车，下图是前车

体现了后车的追赶与跟随，以及最大速度不超过25m/s的限制。

【存在问题1】：同运行情况。

【研究小结工本次研究，仿真暂时实现。

（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2013.10.14地点大创实验室记录人樊坦容

研究重点对射频卡的写操作

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容】：对射频卡的写操作以及硬件的调试。

【研究思路］主要是帮队友的忙。学习射频卡的使用。

【实验情况1工熟悉了射频卡的工作原理以及使用方法，同时搭建了硬件调试平台。

【存在问题1】：开始的时候没有很明白原理，因为操作失误而废了儿张卡，因为工作繁

琐，偶尔出现失误。

【研究小结工搭建了硬件平台，为后期成果展示做好准备。

备注：汪媛同学负责后期开发，暂未启动，所以暂无日志。

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2014.2.24地点大创实验室记录人汪媛

研究重点车速检测系统问题

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容】：关于车速检测系统问题的研究。

【研究思路工高速公路智能监控系统我们将面临车速监测问题，将移动车辆及时捕获，

确保对车辆的跟踪录制保障完整性、准确性。考虑到高速公路的车辆流量很大，并且路

况非常复杂，因此，对于不同的情形，需要采取不同的方法，只有这样，才可以确保车

速的准确性。采用以光电脉冲编码器为核心的车速监测系统，将MCU的外接脉冲计数

引脚用来实时接收速度传感器传回的速度信息。

【实验情况工以光电脉冲编码器为核心的车速监测系统，将MCU的外接脉冲计数引脚

用来实时接收速度传感器传回的速度信息，将数据在MCU中处理，校正。

【研究小结】：车速检测达到了预期的效果。

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2014.3.2地点大创实验室记录人樊坦容

研究重点模型平台搭载的车辆通信系统设计

(详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容)

【研究内容】：关于模型平台搭载的车辆通信系统设计的研究。

【研究思路工前期采用了通信距离远的NRF905模块，nRF905芯片是低于1GHz无

线数传芯片，主要工作于433MHz、868MHz和915MHz的ISM频段。芯片内置频率

合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程

序进行配置。非常适合于低功耗、低成本的系统设计，但在实践过程中发现其稳定性存

在一定的问题，不足以胜任高速大量的车辆间通信。后期改用CC1101模块，是一款低

于1GHz高性能射频收发器，设计旨在用于极低功耗RF应用。其主要针对工业、科研

和医疗(ISM)以及短距离无线通信设备(SRD)o

【实验情况工前期采用NRF905模块，发现其通信距离虽远，但稳定性存在一定的问

题，不足以胜任高速大量的车辆间通信，后期改用CC1101模块，该模块控制简单，传

数据稳定。

【研究小结工改用CC1101模块后传数据稳定，达到预期效果。

大学生创新训练计划项目研究日志

时间2014.3.7地点大创实验室记录人余越岐

研究重点基于硬件平台的RFID防碰撞自动控制系统研究

（详细记录每一次的研究过程。包括研究内容、研究方法、研究思路、实验情况、测试

情况、仿真情况、运行情况、存在现象、难点问题等项目实施过程中的具体内容）

【研究内容】：基于硬件平台的RFID防碰撞自动控制系统的研究。

【研究思路】:这次交流研究的基于硬件平台的RFID防碰撞自动控制系统是本次研究的

核心项目，综合了多项技术。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、

雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多

数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程

跟踪和维修跟踪等交互式业务。我们采用RFID方式定位。目前主流的定位服务均采用

来自美国的GPS定位系统，而GPS系统造价高昂，基础设施维护成本高，调用资源过大，

对于交通系统实现辅助监控效果不佳。而采用RFID定位的话，成本低，客户终端（读

卡器）也很便宜，便于普及，可用作交通系统监控，采用RFID的方式进行路面定位远

比GPS精确，便于车辆的实时监控。

【实验情况工该研究项目为本次研究的核心内容，综合了多项技术，包括电机控制，

读卡器控制，控制权切换，刹车策略设计，嵌入