【正文】 究的智能車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括誘導(dǎo)控制模塊和速度控制模塊兩部分，實(shí)現(xiàn)車輛的速度控制和方向控制，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)車輛的自主行駛、識別交通信號燈、導(dǎo)航定位、自動(dòng)泊車、避免碰撞、跟馳行駛等功能。后置直流電機(jī)通過齒輪嚙合，控制智能車行駛狀態(tài)以及行駛速度。針對車輛誘導(dǎo)控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對車輛誘導(dǎo)算法和控制策略展開研究。為實(shí)現(xiàn)良好的車輛運(yùn)動(dòng)控制，本章對運(yùn)動(dòng)控制算法進(jìn)行了研究和仿真分析，對車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。第三章 車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) 引言通過本文所研制的ITS演示開發(fā)平臺，可以進(jìn)行車輛的調(diào)度管理以及交通信號燈配時(shí)等方面的研究。 本章小結(jié)本章根據(jù)智能交通開發(fā)平臺的結(jié)構(gòu)和功能，針對智能車輛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析和介紹，本章對智能交通演示開發(fā)平臺的要求及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，介紹了智能交通演示開發(fā)平臺的總體方案，并對平臺中的各個(gè)子系統(tǒng)的功能進(jìn)行了分析；為了模擬真實(shí)車輛的駕駛行為，論文分析了車輛在平臺上的行為狀態(tài)，并據(jù)此分析研究了車輛控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了車輛控制系統(tǒng)方案。 智能車輛控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，智能車輛控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以劃分為三個(gè)大的模塊，即：車輛運(yùn)動(dòng)控制模塊，車輛跟馳模塊，以及車輛導(dǎo)航定位模塊。 智能車輛系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)為了使研制的車輛達(dá)到所要求的功能，首先要建立良好的智能車輛控制系統(tǒng)主控模塊，根據(jù)各種傳感器反饋的信息，作出行駛決策；其次要搭建性能優(yōu)良的車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用來執(zhí)行智能車輛系統(tǒng)主控模塊作出的駕駛決策；最后，要設(shè)計(jì)好各種傳感器模塊，為智能車輛系統(tǒng)主控模塊提供良好的決策依據(jù)。而實(shí)際交通中，車輛的行駛行為包括：跟馳駕駛、對交通信號燈的識別、障礙物檢測及避免碰撞、車輛入庫、出庫等，由于本平臺中路面寬度的限制，車輛行駛時(shí)禁止超車。作為本文的主要研究工作，本節(jié)將對智能車輛控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，給出智能車輛控制系統(tǒng)的總體方案。該圖羅列了平臺中包含的各個(gè)物理子系統(tǒng)，以及各物理子系統(tǒng)可以開展的研究工作。沙盤中各個(gè)物理子系統(tǒng)之間、物理系統(tǒng)與監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)之間要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)通訊，因此需要建立良好的通訊網(wǎng)絡(luò)，香港理工大學(xué)電子計(jì)算學(xué)系在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域已經(jīng)開展了大量豐富而卓有成效的研究，因此，整個(gè)平臺通訊系統(tǒng)的研制工作由香港方面協(xié)助完成。該系統(tǒng)由路燈亮化系統(tǒng)和建筑物亮化系統(tǒng)構(gòu)成，通過在道路上鋪設(shè)光敏傳感器，觸發(fā)相關(guān)路燈及建筑物燈進(jìn)行自動(dòng)亮滅控制。目前設(shè)計(jì)完成的車牌識別軟件，具有自學(xué)習(xí)功能，車輛識別率達(dá)到95%。本系統(tǒng)由課題組其他同學(xué)負(fù)責(zé)完成。該系統(tǒng)由課題組其他同學(xué)負(fù)責(zé)完成。香港理工大學(xué)電子計(jì)算學(xué)系課題組將在此基礎(chǔ)上開展交通信號配時(shí)方案、交通流量控制等研究。各個(gè)道口與計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心之間通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，接收監(jiān)控中心的控制指令。交通信號控制系統(tǒng)，主要對平臺中5個(gè)交通道口信號燈進(jìn)行控制。本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)的停車場，共有10個(gè)停車位，通過安裝智能IC卡，進(jìn)行車位的動(dòng)態(tài)分配和入庫車輛的動(dòng)態(tài)識別，通過研制停車位誘導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能車輛的自動(dòng)入庫、指揮車輛倒車離開、駛離停車場。當(dāng)車輛進(jìn)入停車場時(shí)，在停車場管理系統(tǒng)的控制指揮下實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)泊車、自動(dòng)出庫；車輛在道路上行駛時(shí)，接收閉路電視的監(jiān)控，根據(jù)交通信號控制系統(tǒng)的指揮，按照交通信號自動(dòng)行駛。演示開發(fā)平臺包括以下幾個(gè)物理系統(tǒng)：（1）智能車輛控制系統(tǒng)（2）智能交通信號控制系統(tǒng)（3）牌照識別系統(tǒng)（4）城市亮化控制系統(tǒng)（5）智能化停車場管理系統(tǒng)（6）閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(Closed Circuit Television,CCTV)（7）計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心 智能交通演示開發(fā)平臺結(jié)構(gòu)框圖平臺中的各個(gè)物理子系統(tǒng)可以分別開展獨(dú)立的研究工作，也可以通過各個(gè)子系統(tǒng)的配合開展智能交通領(lǐng)域更高層次的研究和開發(fā)工作。建筑物中的燈也可以通過主控中心進(jìn)行開、關(guān)控制。 智能車庫實(shí)景圖除以上道路、高架橋以及停車場外，還將在平臺中建設(shè)一定的商業(yè)大廈、生活小區(qū)等，以增加城市的真實(shí)感。考慮到平臺的有限面積、車輛的占地面積、以及車輛的轉(zhuǎn)彎半徑等，該車庫一次可停車10輛。同時(shí)設(shè)計(jì)有兩座立交橋。通過在此平臺上修建道路、停車場、建筑物等來模擬現(xiàn)實(shí)城市的交通環(huán)境；通過研制智能車輛系統(tǒng)、智能交通信號燈系統(tǒng)、路燈控制系統(tǒng)、智能車庫管理系統(tǒng)等，以對城市中車輛的指揮與調(diào)度、交通信號燈的最優(yōu)控制、車庫的管理等問題展開研究，從而為現(xiàn)實(shí)社會(huì)交通中的一系列問題的解決提供一個(gè)研究和演示的平臺。本章將對智能交通演示開發(fā)平臺的要求及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對平臺的總體方案進(jìn)行研究，并將對各個(gè)模塊的功能展開分析，針對模型車的控制，論文將給出車輛控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和控制方案。 論文編排結(jié)構(gòu)圖第二章 ITS演示開發(fā)平臺及智能車輛系統(tǒng)方案研究 引言智能交通系統(tǒng)中許多關(guān)鍵技術(shù)需要進(jìn)行深入的理論研究和大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)實(shí)的交通環(huán)境和配套設(shè)施是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè)的，在進(jìn)行新理論研究和新技術(shù)創(chuàng)新時(shí)，往往會(huì)受到一定的限制。第六章，總結(jié)與展望。第五章，智能車輛導(dǎo)航定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)。第四章，智能車輛跟馳系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)。第三章，車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)。第二章，ITS演示開發(fā)平臺及智能車輛系統(tǒng)方案研究。，各章節(jié)安排如下：第一章，緒論。（6）車輛牌照自動(dòng)識別系統(tǒng)車輛牌照自動(dòng)識別系統(tǒng)是ITS的一個(gè)重要組成部分，其主要任務(wù)是處理、分析攝取的車輛圖像，以自動(dòng)識別車輛牌照，在交通流量檢測及控制、停車場出入口及小區(qū)車輛管理、違章車輛監(jiān)控、不停車自動(dòng)收費(fèi)、道口檢查站車輛監(jiān)控、車輛安全防盜、查堵指定車輛等方面具有重要作用?，F(xiàn)代的交通信號控制系統(tǒng)已經(jīng)作為AVL系統(tǒng)的一個(gè)補(bǔ)充部分，它可以對交通流進(jìn)行合理的指揮和調(diào)度，同時(shí)對那些特殊車輛給予優(yōu)先權(quán)。（4）交通信號控制系統(tǒng)交通信號控制系統(tǒng)是通過監(jiān)控道路流量，調(diào)節(jié)交通信號燈，以實(shí)現(xiàn)道路占有時(shí)間最少、車輛通過量最大、車輛等候時(shí)間最短等目的，同時(shí)能夠使一些特殊的車輛更快通過交通道口。數(shù)據(jù)采集和發(fā)送取決于交通系統(tǒng)的需要和采用的技術(shù)。這一系統(tǒng)在軍用和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，可用于交通、貨運(yùn)車輛、警車和救護(hù)車等。GIS也用于檢查現(xiàn)有路線的服務(wù)質(zhì)量和線路改造以及對線路的重新規(guī)劃等。在過去幾年中GIS在公共交通系統(tǒng)中的應(yīng)用大大增加。目前來看，可供選擇的通訊手段有：低軌衛(wèi)星服務(wù)、FM副載波、個(gè)人通訊服務(wù)、無線數(shù)據(jù)服務(wù)、商用流動(dòng)無線電和組合通訊系統(tǒng)等。（1）通訊系統(tǒng)ITS技術(shù)的發(fā)展，對通訊技術(shù)提出了新的要求。ITS將先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到交通系統(tǒng)中，使其效率更高，服務(wù)更周到。按照技術(shù)分類，ITS可以分為信息收集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、管理與分析系統(tǒng)以及信息發(fā)布及控制系統(tǒng)等。 ITS的系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)介紹按服務(wù)領(lǐng)域，ITS系統(tǒng)包括以下方面：先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)、先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)、先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)、先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)、營運(yùn)車輛調(diào)度管理系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)等[[] 王笑京，讓路和車聰明起來—智能交通系統(tǒng)能為我們做什么，科技日報(bào)，2002年8月15日，11版]。貴陽市ITS智能交通管理指揮中心系統(tǒng)建成后，使貴陽市公安交通管理水平達(dá)到新的高度。該系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)志著貴陽的交通管理水平步入了一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助決策與管理的新臺階[[] 歐筑新，貴陽市ITS智能交通管理指揮中心建設(shè)，中國公共安全，2004，3：166~171]。為實(shí)施科技強(qiáng)警戰(zhàn)略，貴陽市公安局交通警察支隊(duì)組織研發(fā)了“貴陽市GIS交通管理信息系統(tǒng)”，全面收集了貴陽市經(jīng)濟(jì)、地理、道路交通等信息數(shù)據(jù)。北京、上海、廣州、貴陽等10個(gè)城市被列為“十一五”智能交通系統(tǒng)建設(shè)示范城市[[] 卜雪民，車輛動(dòng)態(tài)監(jiān)控/調(diào)度試驗(yàn)平臺系統(tǒng)用實(shí)驗(yàn)小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究，上海，上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007]。2008年5月14日，籌備了近兩年的中國智能交通協(xié)會(huì)(ITS China)宣告成立，標(biāo)志著我國智能交通事業(yè)將步入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新時(shí)期。2000年，由科技部牽頭，會(huì)同原國家計(jì)委、原經(jīng)貿(mào)委、公安部、原交通部、鐵道部等十多個(gè)部委聯(lián)合成立全國智能交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組。同時(shí)，智能交通系統(tǒng)得到國際上的普遍承認(rèn)，甚至滲透到整個(gè)信息技術(shù)領(lǐng)域。今天，ITS已進(jìn)入一個(gè)新的階段，即第三階段。與此同時(shí)，在歐洲也發(fā)展了兩個(gè)項(xiàng)目，一個(gè)是歐洲高效率高保障交通安全項(xiàng)目，主要由汽車制造商設(shè)立，另一個(gè)是歐洲車輛與道路安全系統(tǒng)，由歐洲委員會(huì)設(shè)立。第二個(gè)階段為1980～1995，由于技術(shù)革新，如大容量的處理器的出現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)處理的費(fèi)用大幅度下降，新的研究和發(fā)展開始轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用。這三個(gè)系統(tǒng)以大型計(jì)算機(jī)和通訊系統(tǒng)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)都是車輛導(dǎo)航。同時(shí)，經(jīng)常性的交通擁擠和環(huán)境污染等也嚴(yán)重地制約了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，這迫使人們采用高、新技術(shù)以解決道路交通的公害問題[[] Riches Ed，Minea，Marius，The Bucharest Traffic Management System－Delivering an integrated ITS solution，Traffic Engineering and Control，v48，n5，May，2007：224~227]。 智能交通系統(tǒng)概述與相關(guān)技術(shù)介紹 智能交通系統(tǒng)的發(fā)展十九世紀(jì)末，隨著內(nèi)燃機(jī)的誕生，人類發(fā)明了現(xiàn)代化的交通工具——汽車，經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，汽車的技術(shù)性能有了很大的提高，人們充分享受到了汽車帶來的巨大便利。2007年，受香港政府資金支持，香港理工大學(xué)與南京航空航天大學(xué)導(dǎo)航研究中心合作研制智能交通開發(fā)演示平臺，用來進(jìn)行智能交通領(lǐng)域、無線通訊領(lǐng)域的一些基礎(chǔ)性、前瞻性的研究工作。因此，智能交通系統(tǒng)作為未來交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，己被世界各國重視。智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System，ITS)，是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)以及人工智能等有效地綜合運(yùn)用于交通領(lǐng)域，旨在加強(qiáng)道路、車輛、駕駛員及環(huán)境四者之間的聯(lián)系，建立一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)[[] 沈雪松，城市車輛導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度提高與工程化研究，南京，南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005]。統(tǒng)計(jì)資料顯示，美國每年因交通堵塞造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)780億美元，間接經(jīng)濟(jì)損失更是接近1000億美元[[] Jarasuniene，Aldona，Research into Intelligent Transport Systems (ITS) technologies and efficiency，Transport，v22，n2，April/June，2007：61~67]。越來越多的人選擇汽車作為主要的出行代步工具，汽車也逐漸進(jìn)入家庭成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制，電機(jī)控制，誘導(dǎo)控制，跟馳系統(tǒng)，導(dǎo)航定位。論文研究所取得的成果，已經(jīng)在實(shí)際建成的平臺中得到了成功應(yīng)用。針對車輛在單車道上的跟馳行駛行為，論文設(shè)計(jì)了車輛跟馳系統(tǒng)方案，研制了車距檢測模塊，實(shí)現(xiàn)了車距的檢測。針對小車直流電機(jī)的控制，文中分別采用PID控制、模糊控制算法進(jìn)行了分析研究，通過對其控制性能的比較分析確定了模型車的控制策略。論文從分析智能交通演示開發(fā)平臺的功能結(jié)構(gòu)入手，設(shè)計(jì)了平臺建設(shè)的總體方案，并對各個(gè)子系統(tǒng)的功能進(jìn)行了分析介紹，重點(diǎn)研究了車輛控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方案。 碩士學(xué)位論文ITS智能車輛控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn) 摘 要智能交通系統(tǒng)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，不僅能夠有效地解決交通的擁堵，而且對提高交通安全，加快交通事故的處理與救援，改善客貨運(yùn)輸管理與通行能力，減少環(huán)境污染等方面產(chǎn)生巨大的影響。研制一套模擬真實(shí)城市交通狀態(tài)的智能交通演示開發(fā)平臺，為開展交通領(lǐng)域前沿性研究提供物理平臺和驗(yàn)證條件，對城市交通的發(fā)展具有重要的作用。接著，論文對基于單片機(jī)的車輛運(yùn)動(dòng)控制方案進(jìn)行了研究。在保證測速精度和控制效果的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了小車速度的平穩(wěn)控制；以磁信號為誘導(dǎo)方式，文中設(shè)計(jì)了小車的誘導(dǎo)控制方案，并對磁定位算法及誘導(dǎo)控制策略進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了車輛的精確誘導(dǎo)控制。研究了基于模糊控制的車輛跟馳控制算法，實(shí)現(xiàn)了車輛在單車道上的跟馳行駛；基于路標(biāo)/DR的組合導(dǎo)航，設(shè)計(jì)了DR傳感器模塊和路標(biāo)識別模塊，實(shí)現(xiàn)了模型車的高精度定位，滿足了演示開發(fā)平臺對車輛位置精度的要求。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的方案是可行的、正確的，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。AbstractThe rapid development and wide application of intelligent transportation system, can not only resolve the traffic jam effectively, but also have tremendous effects on heightening traffic safety, quickening the process and succor of traffic accident, improving the ability of transportation management and traffic passes, and reducing environment pollution. Researching a set of imitated intelligent transportation presentation development platform of real city traffic conditions can make the physics platform and validation terms for doing advanced study on traffic field, and react on the important development of city traffic.Firstly, starting with analyzing