车辆动态监控/调度试验平台用车辆定位系统的研制

摘要

交通是城市经济生活的命脉，交通的现代化程度是衡量一个城市文明进步的标志。上海经济和社会的发展，特别是筹办2010年世博会和建成国际经济、金融、贸易和航运中心的发展目标，对城市交通提出了更高的要求。为此，我校先后承担了上海市信息委“上海市智能交通信息中心规划研究”和“上海市GPS综合应用规划研究”项目，在这些研究的基础上，为了进一步研究车辆的智能监控和调度的相关技术，我们开展了车辆动态监控/调度试验平台的研发。 本文的主要研究内容为车载GPS/DR组合定位系统和嵌入式实时多任务软件系统，是车辆动态监控/调度试验平台的重要组成部分。首先分析和设计了定位系统的硬件平台，介绍了基于通用异步串口扩展芯片GM8125的多串口数据采集通信系统的设计和实现。然后简要分析了切换法和卡尔曼滤波两种GPS/DR组合方式，考虑到实用和目前研究课题所处的状态，选择了本单位已经研制成功的GPS/DR切换组合技术。通过分析和软件编程分别实现了GPS、DR和GPS/DR切换组合定位功能，最后介绍了位置信息输出的标准数据格式及其实现方法。其次，完成了RTOS(实时操作系统) μC/OS-II内核在TMS320 LF2407A DSP上的移植，在内核移植的基础上，设计了嵌入式实时多任务软件系统。按照系统实时多任务工作的需要，对于试验平台软件系统进行了任务划分，并确定任务的固定优先级，利用消息邮箱和消息队列实现任务间的通信，利用信号量实现任务间的同步，解决了系统内部共享资源竞争以及优先级反转的问题，满足了系统多任务管理调度的要求。最后，进行了磁罗盘数据接收、处理及发送的实验，DR定位系统与小车控制系统室内联调实验，GPS/DR组合定位系统、小车控制系统与监控平台室外联调实验，以手推车作为运动载体的GPS/DR组合定位系统与监控平台的联调实验，验证了定位系统与小车控制系统硬件、软件设计的可靠性，定位方案与小车控制方案设计的有效性，以及整个试验平台架构设计的可行性。 本论文通过GPS/DR/磁罗盘的组合定位技术，提高了系统的实时性，避免了因GPS盲区而出现的无法实时定位的问题。在系统中，采用了μC/OS-II实时多任务管理，使得多任务协调工作。通过车辆动态监控/调度试验平台联合调试，也验证了这些方法的有效性。希望本文的研究工作能对进一步的研究提供借鉴。