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无线车辆自动控制系统设计
1 前 言
在定位技术不断提高的今天,车辆的智能化运行逐步成为了人们关注的焦点。人们不断在寻求一种较好的控制系统能够实现对车辆的智能化控制,从而减轻人们的工作强度。
本论文提出的自动引导车辆的无线导航控制方案就是针对这一问题提出来的。
目前定位技术有卫星定位技术(GPS),无线定位技术,目前这两项技术都比较成熟,可以精确到米级,甚至更低。而控制技术因为各方面的限制,而发展较为缓慢。特别是在定位系统给出定位信息后,到控制车辆行驶的环节仍然是车辆智能化行驶急需解决的问题。
由于工业生产中有一些特殊环境,比如:高温,高辐射,有毒的环境。这样的条件不适合人在现场对车辆进行操作。目前采用的大多是人为对车辆位置进行判断,进而以有线或无线的方式给出控制命令。这样的控制方法存在很多弊端。首先,它不能及时准确的给出控制信息;其次,仍然需要人在不停的工作,控制车辆行驶,不能减轻工作强度。
本系统只需工作人员设置车辆的行驶路线,而后车辆在系统的控制下,可以自主运行到预定目标,实现车辆的无人职守;其次,本系统应用计算机——单片机处理传输信息,可以实现控制信息的实时,准确的发送与接收。同时这一系统还有升级的余地,控制精度、系统的可控性及远程控制操作内容的增添都是可以实现。
控制的系统模型如图1所示:
图1-1 系统结构框图
Figure 1-1 System block diagram
在这个系统中,预定路径:是由工作人员设定的,即预定行驶路线。
信息处理:是将位置信息与预定路径相比较,从而计算出控制信息。
编码与解码:是对控制信息的差错控制。
调制与解调:是将控制信息进行处理,来适合无线信道传输,同时也用来提高抗干扰能力。
无线信道:是信息从控制终端到被控对象的传输媒质,它的好坏直接影响系统的工作状态,信道干扰的强弱关系到本系统的应用。
系统的主要性能指标:
位置偏差:车辆实际到达位置与预定位置的距离。
由于定位系统及车辆性能的限制,实际到达位置总会与预定位置有偏差,偏差大小应满足实际要求。
可控概率:由与信道干扰的影响,被控对象有可能接收不到控制信息,可控概率即是实际起到控制作用的控制字的概率。
本系统是计算机终端,单片机及定位系统在车辆智能控制中的综合应用,为有限区域内的车辆的无线远程控制提供了有效的解决方案。本文给出了该系统的设计、制作、调试及性能评估。
2 系统设计
2.1总体设计
本系统采用实时控制方式,通过主机不断对定位单元传送来的位置信息的处理,来不断发出控制信息,从而完成控制目标的移动。
系统设计思路如下:
系统共分为三个部分:主机;定位单元; 控制对象。
系统工作原理如下:
定位单元首先对控制对象,获得位置信息,然后发送给主机,主机通过处理,以无线的方式,将控制信息发送给控制对象,控制对象经过对控制信息的判别,决定自己的下一步动作。
根据定位单元的不同共有三个设计方案。
方案一、固定定位式
图1.1方案一示意图
Figure 1.1 A diagram of the program
采用无线定位的方式,依靠在车辆的工作区域的四周设置接收天线,接收车辆发出的电磁波,进而对车辆进行定位。
优点:
定位准确,价格适中、技术可靠、性能稳定,
定位周期可调,无积累误差,
位置信息不受无线信道干扰影响。
缺点:
机动性较差,每次更换工作场所均需重新架设天线。
方案二、卫星定位式
在被控车辆上安装GPS定位仪,通过卫星定位得到位置信息
再通过无线信道发送到控制终端。实现位置信息的获取。
如图1.2所示:
图1-2 方案二示意图
Figure 1-2 Schematic diagram of Option II
优点:
机动性好,可以简单的更换工作场所,定位精度相对较高,民用可以达到半米级,军用甚至可达0.1米。
缺点:
价格较高,定位周期不可调,位置信息与控制信息均受无线信道干扰影响。民用时定位精度受到限制。
方案三、自主定位式
采用被控车辆自身传感器,对车辆的位置信息进行检测,在通过无线信道发送给控制终端,进而完成位置信息的采集,控制终端再经过对位置信息的处理将控制信息经无线信道发送给被控端。
此方案优点:
价格便宜,无须其他系统辅助,适应性好,可简单转移工作场所。
缺点:
存在累积误差,由传感器产生的误差无法消除,并且累积到下一个定位信息中,被控端设备复杂,可靠性差。
综合考虑以上三种方案,在针对车辆工作场所局限的情况,方案一有很多长处,价格相对较低,在这一系统中还可以根据车辆要求,设置控制周期,位置信息不经无线信道,可靠性好,因此我们采用方案一进行设计。
2.2模块设计
该系统共由共划分成四个模块.
主控模块。
该模块是控制主体,完成对位置信息的判断,发出控制信息,这里由本系统专用
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