智能交通系統(ITS)的概念是美國智能交通學會于1990年提出的,它將先進的信息技術、通信技術、自動控制技術、電子技術及計算機處理技術綜合運用于整個運輸管理系統中,通過對交通信息的采集、傳輸和處理,對交通運輸進行協調和管理,建立起實時、準確、高效的綜合交通運輸管理體系,從而提高了交通效率和安全了,實現性交通運輸服務和管理的智能化。
　　
　　智能車輛的導航與定位、自動駕駛與控制和車輛的預警防碰等智能交通系統關鍵技術的研究,近年來受到國內外越來
越廣泛的關注,也取得了豐碩的成果。但真正的實驗研究還是很少,基本上只進行了仿真試驗。鑒于理論上的模擬和實際應用情況可能相差甚遠,選擇了具有智能性、易擴展性和移動性等優(yōu)點的車型移動機器人作為ITS關鍵技術的研究平臺中的主　要部分——車輛模擬器。
　　
　　本文所闡述的移動機器人SJTNC-1,就是面向ITS提出的?？紤]到關鍵技術研究中需進行大量的計算,如模糊控制、卡爾曼濾波和路徑導引等,并且系統對數據的實時性要求很高,所以采用數字信號處理器(DSP)作為移動機器人主控CPU。
　　
　　1 TMS320LF2407A簡介

　　TMS320LF2407A(以下簡稱F2407)是TI公司在TMS320系列DSP的基礎上,專為數字電機控制而設計的。除了具有一般DSP的改進的哈佛結構、多總線結構和流水線結構等優(yōu)點外,它還采用高性能靜態(tài)CMOS技術,電壓從5V降為3.3V,減少了功耗。并且指令執(zhí)行速度提高到40MIPS,幾乎所有指令都可以在25ns的單周期內完成。如此高的運算速度使其可以通過采用控制算法如模糊控制、卡爾曼濾波以及狀態(tài)控制等來提高系統的性能。而且,它具有電機控制應用所必需的外設,如:32K片內FLASH、2K單訪問RAM、串行外設接口(SPI)、串行通信接口(SCI)、兩個事件管理模塊、16通道雙10位A/D轉換器和CAN控制器模塊。
　　
　　2 移動機器人的運動機構
　　
　　考慮到該移動機器人是面向ITS的,所以采用的是車型結構(四輪結構)。前兩輪通過減速比為8:1的齒輪減速機構與轉向電機進行連接,實現移動機器人的轉向功能;后兩輪通過減速比為6:1的齒輪減速機構與驅動電機進行連接,實現移動機器人的驅動。電機的選型可根據實際情況選擇小型步進電機或小型直流電機。這里選用的是瑞士Minimotor公司生產的直流電機,這種電機具有體積小、轉矩大等特點。
　　
　　3 移動機器人控制系統

　　3.1 無線通信模塊

　　MC35是德國西門子公司生產的可二次開發(fā)的支持GPRS的雙頻GSM模塊,可以通過標準串口與PC機相連。本系統用MC35作為移動機器人與上位機的通信模塊。它具有GPRS技術帶來的一切優(yōu)點,如一直在線和提供高速價廉的數據傳送服務等。該產品的特性如下:
　　
　　·支持雙頻:EGSM900/GSM1800
　　
　　·支持GPRS Class8協議
　　
　　·支持數據、語音、短消息和傳真服務
　　
　　·采用電路交換方式,傳送速率為14.4kbps
　　
　　·支持的電壓范圍:8V～30V
　　
　　·采用標準工業(yè)接口
　　
　　·體積:65mm×74mm×33mm
　　
　　·重量:130g
　　
　　3.2 驅動模塊

　　3.3 4轉1串口通信模塊

　　3.4 定位傳感器

　　3.4.1 DGPS接收機

　　3.4.2 數字羅盤和車速傳感器

　　采用HoneyWell公司的HMR 3300數字羅盤作為移動機器人的方向檢測傳感器。其主要技術指標為:(1)1度航向,0.1度分辨率;(2)0.5度重復性;(3)±60度傾斜俯仰范圍;(4)15Hz響應時間;(5)-40±85度工作溫度;(6)6～15V直流電壓。
　　
　　同時采用用于大眾汽車公司桑塔納2000型轎車的霍爾車速傳感器作為移動機器人的車速傳感器。其工作原理是以霍爾傳感器為變換元件,將機械旋轉量轉化為電脈沖信號輸出。主要技術指標為:(1)輸出波形為矩形脈沖,占空比為50%;(2)每旋轉一周產生6個脈沖;(3)額定電壓為12V。
　　
　　4 電源模塊

　　電源模塊需分別給各傳感器、DSP芯片、其它芯片和電機供電。其中,磁羅盤、碼盤和DGPS接收機使用12V直流電壓,DSP芯片使用3.3V直流電壓,其它芯片使用5V直流電壓,還有電機電源使用12V直流電壓。所以,采用1節(jié)12V的直流蓄電池(4AH),直流5V通過ST半導體公司的L7805和擴流用的功率管實現,DSP芯片用3.3V電源采用ON半導體公司的1SMB5913BT3實現。F2407正常工作時,所有電源管腳都為3.3V;寫入FLASH存儲器時,VCCP引腳為5V供電;復位時,復位電路會產生一個10μs寬度的持續(xù)低電平使芯片復位

　　5 控制器程序結構

　　5.1 串口通信模塊

　　5.2 路徑引導模塊

　　5.3 驅動電機和轉向電機控制模

　　

參考文獻:

[1]. TMS320 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TMS320_1699215.html.
[2]. GPRS datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/GPRS_1594650.html.
[3]. L7805 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/L7805_1971345.html.
[4]. 1SMB5913BT3 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/1SMB5913BT3_153696.html.