基于超声波与GPS的高速公路雾天行车辅助系统的关键技术

论文摘要

近年来人们的收入水平迅猛提高,汽车作为交通工具被越来越多的人使用,随之而产生的汽车安全行驶问题也逐渐被人们重视起来。在大雾天气,政府会把部分高速公路资源封闭起来,这种方法减少了大雾天气行车所带来的安全问题,但是国家资源遭到了浪费,如何既安全又经济的解决汽车的大雾天气行驶变成了诸多交通部门考虑的问题。随着微电子技术,计算机技术的飞速发展,嵌入式系统正在应用到越来越多的领域,在交通安全领域亦有很好的应用。超声波作为测距设备具有可靠性高,成本低的优点,利用数字调制技术进行超声波数字发送能加强超声波测距的抗干扰性和安全性。借助GPS对汽车进行定位增强雾天行车的便捷性,可实时提醒驾驶员高速公路出口位置等信息。在这个背景之下,本文设计了一套基于超声波和GPS的雾天行车辅助系统的解决方案。基于嵌入式Linux系统,使用三星公司的嵌入式芯片S3C2440作为主控制芯片,依托于自己独立设计的超声波数字识别测距模块,并借助GPS模块,对高速公路雾天行车辅助系统所需要的关键技术进行了研究与设计。本文具体做了以下几方面的工作:1.根据雾天行车辅助系统的技术要求,利用频移键控技术设计了超声波数字识别测距模块。模块使用单片机进行控制,其软件算法设计主要包括两部分,第一部分进行了通信协议设计,实现了数字调制发射超声波信号,第二部分借助有限状态机设计数字信号解调算法,实现了解调超声波信号,通过比对于发送与接收信息内容并计算时差,最终完成数字识别测距任务。2.研究了GPS报文协议,设计了GPS报文数据提取算法,通过GPS模块得到汽车所处位置,汽车行驶速度等信息。3.结合超声波数字识别模块和GPS模块设计了高速公路雾天行车辅助系统。其中超声波数字识别模块用于前方测距和左方测距,GPS用于定位和测速。各个模块使用通用异步串行接口与ARM9嵌入式微处理器S3C2440进行通讯。嵌入式Linux操作系统对各模块进行总体调度,最终结果通过使用QT设计的界面向用户显示输出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 行车辅助系统的发展概况
• 1.1.1 行车辅助系统的历史与现状
• 1.1.2 行车辅助系统的发展趋势
• 1.2 基于超声波与GPS 的高速公路雾天行车辅助系统的概况
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 雾天行车辅助系统国内外的发展概况
• 1.2.3 现有雾天行车辅助系统分析
• 1.3 本设计的主要工作
• 第二章 雾天行车辅助系统设计中所需要的各模块的技术背景
• 2.1 超声波
• 2.1.1 超声波的特性
• 2.1.2 超声波传感器的结构与工作原理
• 2.1.3 超声波的应用
• 2.2 超声波数字识别
• 2.2.1 超声波数字识别的理论依据
• 2.2.2 超声波数字识别的技术分析
• 2.3 GPS 的概述
• 2.4 GPS 的编码格式
• 2.5 嵌入式 Linux 简介
• 2.6 ARM 嵌入式处理器简介
• 2.6.1 ARM 体系结构的扩充
• 2.6.2 ARM 当前有5 个产品系列
• 2.6.3 ARM 微处理器的应用选型
• 2.6.4 ARM 嵌入式系统特色
• 2.7 本章小结
• 第三章 超声波数字识别测距模块的设计与GPS 数据提取算法设计
• 3.1 超声波数字识别测距模块的设计
• 3.1.1 超声波数字识别测距模块
• 3.1.2 超声波数字识别测距的硬件电路设计
• 3.1.3 超声波数字识别测距的软件算法
• 3.2 GPS 数据解析部分的软件设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 雾天行车辅助系统的总体设计
• 4.1 总体设计概述
• 4.2 通用异步串行口的通讯
• 4.3 串口的程序设计
• 4.3.1 串口编程需要用到的头文件
• 4.3.2 串口的终端函数
• 4.4 雾天行车辅助系统的界面设计
• 4.5 雾天行车辅助系统的软件设计
• 4.6 雾天行车辅助系统的系统分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 结束语及展望
• 5.1 基于超声波和GPS 的雾天行车辅助系统的分析
• 5.2 其他技术分析
• 5.3 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢