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　　智能交通系統,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,致力于實現交通系統的信息化、智能化和社會化,可充分發揮道路交通潛能,有效解決同益嚴重的城市交通問題,因此備受世界各國,尤其是發達國家的關注。車載監控終端是,,,的核心部分,是交通工具使用者參與,,,最直接的手段。

　　本文主要研究和設計了一款基于,,,,,,,,,的車載監控終端。它融合了,,,、嵌入式技術、,,,、網絡通訊技術、信息管理技術等多學科的內容,對在城市中實現車輛監控和導航、保障交通運輸安全有重要的作用。

　　本文介紹了近年來車載監控終端在國內外的發展現狀,并在此基礎上提出了系統的總體設計方案。整個系統采用模塊化的結構,硬件平臺采用核心板與接口板的分層結構,軟件平臺采用,,,,,,,,,嵌入式操作系統。車載監控系統由車載終端、通訊網絡、監控中心三部分構成,車載終端作為車載監控系統的重要功能單元,包括主控平臺、,,,接收機、存儲單元、人機交互接口等部分。論文闡述了車載監控終端的硬件設計、驅動開發、內核鏡像定制及系統應用程序的設計,從原理分析、硬件結構到應用程序實現的過程及解決的問題等方面進行了詳細討論。

　　近年來,隨著我國經濟和社會的飛速發展,汽車愈來愈普及,汽車工業已成為我國的支柱產業,汽車在同常生活中起的作用也越來越突出。但是這也同時造成了同益嚴重的交通和環境問題,如何實現各類車輛的有效指揮、協調控制和管理己經成為交通運輸和安全管理部門面臨的,個重要問題。對車輛的位置、狀態等動態信息進行實時監控,及時排除車輛遇到的問題,還可以提高車輛的通勤率,保障司機的人身安全。

　　為了滿足提高運輸效率和安全保障的需要,各國都相繼開展了對車輛監控、導航系統的研究,并由此產生了智能交通系統,,,,,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,簡稱,,,,。 ,,,是在較完善的道路基礎設施之上,將先進的信息技術、通信技術、控制技術、傳感器技術和系統綜合技術有效地集成并應用于地面運輸系統,從而建立起大范圍內發揮作用的,實時、準確、高效的地面運輸系統¨ ,。車載監控終端是智能交通系統的一個重要組成部分,是交通工具使用者參與,,,最直接的手段。

　　移動終端必須是便攜、低功耗且適合于地理應用,可以快速、準確定位和地理識別的設備。這些設備包括便攜式電腦、個人數字助理,,,,,、,,,手機、手持,,,機以及傳呼機等。一般都具有顯示屏,高速處理器等部件。車載監控終端的載體是汽車,有其應用的特殊性。它是在嵌入式理論指導下實現的,集計算機多媒體技術、移動通訊技術、 ,,,技術和網絡技術等高新技術于一體,面向汽車行業,功能強、體積小、可靠性高的移動電腦系統,其具有性能完備、結構緊湊、性價比優異、工作可靠、運行穩定、使用安全,操作簡便等特點,’ 。

　　對車輛監控定位是車載監控終端的重要功能之一。對特種專用哈爾濱,,氍人學碩十學付論文

　　車輛的定位跟蹤,例如運鈔車、救護車、救火車、公安巡邏車等。對這些車輛往往要求實現全程監控、調度和指揮,在裝備了車載,,,監控定位系統以后,可以大大縮短耗用的時問,這對于保護人民的生命財產具有重要意義。其次對于城市大量的出租車來說,裝上車載監控終端,不僅可以大大增強防盜防劫的能力,而且十分有利于

　　駛。從而減輕城市的車流量,減少汽車廢氣對城市的污染。對城市的公交系統來說,裝備,,,定位管理系統可以大大提高其運營管理的智能化水平¨ ¨ ” ’ 。

　　隨著我國交通運輸的迅速發展和城市化進程的加快,我國的城市交通設施承受著巨大的壓力。在國內,車載監控、導航終端產品的市場才剛剛啟動。與其它產品不一樣, 由于各國在道路狀況、地圖等方面的情況各不相同,所以在丌發產品時,各國都是根據本國的實際情況,丌發適合本國使用的產品。 目前國內已有部分廠商和研究單位推出了一些車載監控或導航終端設備,但要么由于技術簡單,定位精度不夠,要么由于成本昂貴,不能為一般用戶所承受,因而不能得到廣泛的應用。研究一套適合我國國情的車載導航和監控定位系統,使之能滿足國內運輸和車輛管理的需要,這對我國的國民經濟建設有重要的現實意義和經濟價值。也幣是基于此背景,本課題對車載監控終端展丌了研究。

　　目前, 國外廠商對于車載終端系統的研發工作, 已經達到了相對較高的水平。汽車廠商通過與網絡運營商的合作,將車載系統的應用與互聯網技術結合,使其具有更為廣闊的應用空間。例如, ,,,,年秋天,豐,開公司與微軟公司簽署一項協定,在豐閘汽車上安裝帶有,,,,,,,,,操作系統的車載終端系統,來為顧客提供“,, ,,,,,車載網絡服務。有了這一項網絡服務,駕駛者可以在車罩做任何事

　　情,下載音樂、 網上購物、選擇最佳行駛路線以及請求公路救援等。除了豐,日公司以外, 當時還有,家汽車生產廠家計劃在,,種車型上安裝使用,,,,,,, ,,操作系統的車載電腦。寶馬公司在,,,,年,月就推出了帶有,,,,,,,,,的新型車。本,開公司則在,,,,年夏推出了聲控車載電腦,,,,,,,,,,并在,,,,年秋推出的雅閣,,,,,車上配備這一系統,,。但是國外的車載終端系統,大多是高檔房車的專利,而且只在個別廠商推出的面向高端用戶的商務房車上配備,很少發布可供用戶自行安裝的車載終端系統平臺。因此普通汽車消費者很難享受該項技術發展的成果。

　　在美國, ,,,車輛導航系統數目己經從, ,,,年的,,力,套增加到,,,,年的,,,萬套,年收入達, ,億美元。美國的聯合包裹服務公司是世界最著名的物流公司, 曾被《財富》雜志評為郵政、包裹運送及貨物配送領域內“全球最受推崇’ ’ 的公司,它通過全面利用,,,和,,,技術,能夠對每同運送的, ,,,力,個郵件進行電子跟蹤。,,,,年美國通用福特汽車公司與信息企業聯合推出了“,,—,,,,”系統。 ,,, ,年,這一系統的車載導航儀作為汽車的標準配置己在,,多種型號的汽車上安裝了幾百力, 臺¨ ¨ ” ,。

　　日本是汽車導航產品概念的提出者和市場的推廣者,也是世界上車載監控導航產品裝車率最高的國家,在全球市場中居于領先地位。 ,,世紀,,年代, 同木就已經推出了一種自主導航系統,該系統采用了彩色顯示器以及用,,, ,,,存儲數字地圖的新技術。從那以后,各式各樣的、越來越先進的導航系統, 比如采用了全球定位系統接收機、地圖匹配及語音引導技術的系統,在市場上不斷涌現,到,,世紀,,年代中期就已經有多達,,,萬臺的導航系統賣給了用戶,,,,。

　　小型車載導航儀,,,,,在同本也得到了普及。 ,,,是用內存取代了硬盤和,,,作為記錄介質的便攜式車載導航儀系統。主要功能除地圖數據外,還包括所在地判定功能、堵車信息、微波數字電視。,,,,年在同本的市場規模為,,, ,,萬臺, ,,,,年有望達到, ,,萬臺。

　　由于具有巨大的市場潛力和不可估量的發展前景, 同本幾乎所哈爾濱『 ,櫸人學碩十’ ≯何論文

　　有的汽車生產廠家都參加了這一高科技角逐,僅近幾年投入市場的新系統就有,,多個,例如同本的宏達、尼桑、本田、馬自達、三菱以及松下、先鋒、阿爾派、健伍等公司都已開發出自己的車載導航產品。

　　在歐洲,飛利浦、西門子丌發的車載導航系統, ,,,年已在雷諾、菲亞特等大眾化民用車輛上使用,奔馳, ,系列、寶馬, ,系列從, ,,,年起, 出廠車輛已將,,,車載導航系統列在選裝清單上瞄,。

　　除了歐、美、 同以外,新興的工業國家和發展中國家也開始了車載監控導航系統的全面開發和研究。韓國目,, ,『比較普及的是利用車輛位置跟蹤系統,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,的運輸、物流、宅送等貨運管理信息系統,這些系統能夠通過電子地圖的控制中心和車輛通過數據通信掌握車輛的位置、貨物負荷情況、移動路徑等車輛的有關信息,提高車輛的效率和減少運營費用。呼叫出租車系統隨著數據通信終端機,,,,, ,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,產品的出現,在出租車公司得到了廣泛的應用,在出租車內可以了解到交通信息、天氣、證券等多種信息,也可以利用信用卡刷卡結賬。數字產品的應用帶動了韓國出租行業的快速發展【 ,,,。

　　目前國內的車載導航監控市場正處于由導入期向成長期過渡的階段,也就是說可能是一個市場即將爆發的階段。預計未來幾年,國內汽車對,,,導航系統的需求量將以每年,,,以上的速度遞增。到,,,,年底,汽車,,,導航監控產品市場規模將可達到,,,億元。根據北京市交通局的安排,北京,,,多條公交線路上近萬輛汽車和出租車行業的車輛在,,,,年前都需要安裝,,,系統,總預算,,億元。而圍繞奧運物流市場,將有, ,,萬輛汽車需要安裝,,,導航及安全系統,市場總值高達, , ,, ,億元人民幣,,,。

　　,,, “領路人導航系統” 。 由上海凌宇汽車電子商務公司推出,是一套基于,,,,,,,,,操作系統的應用軟、硬件產品。它能夠與現

　　有的,,,,,, ,,結合, 良好地使用。具有獨特的,,,定位、 電子導航、語音提示、語音通信、 自動報警等功能。 目前,領路人系統分有車載與手持兩大種類。

　　,,,海爾導航儀。海爾集團發布的多功能便攜式汽車專用導航儀。這款導航產品采用,, ,寸的大屏幕、全彩色、高分辨率的液晶顯示屏, 以及白天黑夜兩種人性化顯示模式,具有行車路線智能規劃、全程地圖語音自動導航和豐富的城市綜合信息查詢功能,集成了電視、 ,,多媒體功能。導航地圖不僅提供高精度的道路信息,而且還收錄酒店、加油站、餐飲娛樂場所等信息,,,,余條,從而提供了強大的城市綜合信息查詢功能。

　　,,,麥士威汽車智能導航系統。深圳麥士威科技有限公司研制,集,,,定位、 電子地圖語音導航、車載電腦、 電視、音響、 ,,,、,,,等于一體,可適用于各種主流車型。采用,, ,英寸, ,, ,,,,,,,顯示, 圖像清晰。輸入目的地,擁有自主知識產權的導航軟件能在幾秒鐘之內為車主推薦出三條不同的路徑供選擇, 當遇到隧道等,,,衛星信號較弱的地區時, 內置的陀螺儀可實施慣性導航,確保車主對信息的掌控。該系統使用的地圖是由總參謀部星球地圖出版社編制成的導航電子地圖。麥士威目前已在深圳、廣州建立了運營網。

　　,,, “乾潤直通車,。一款智能,,,定位導航儀, 由上海乾潤信息技術有限公司推出,利用,,,定位技術,可配套全國及各大城市電子地圖,結合城市道路禁行信息,充分滿足用戶輕松定位、方便查詢、準確導航的需求。并擁有, ,,,,內存,且斷電后信息不會丟失,具有非常實用的路上行車助理功能,快速導航、全程語音提示、偏航糾正、行車軌跡記錄、 自建常用信息點等。豐富的賓館、酒店、加油站、醫院等信息的提供,使用戶同時捐,有了隨身的電子黃頁。

　　上,對,,,,,,,,,操作系統作了較為深入的研究,設計并搭建了車載終端硬件平臺,根據硬件平臺的具體特點,對,,,,,,,,,操作系統進行了合理的裁減和定制,并在定制的操作系統上丌發了監控應用程序,加載了電子地圖。本論文主要的工作涉及硬件平臺設計和操作系統平臺的定制,其中硬件設計主要是外圍接口板的電路原理圖設計和,,,制作。軟件設計主要包括驅動程序的編寫和修改, ,,,,,,,,,,的修改以及操作系統平臺的裁剪與定制,最后針對系統的車載監控功能丌發了應用程序,加載了電子地圖,實現了車載監控的基本功能。本文在組織結構上分為血章,

　　第,章緒論。介紹車載監控終端提出的背景,分析了國內外在該領域的發展現狀,介紹了本文的主要工作和論文的組織結構。

　　第,章系統方案設計及,,,,,,, ,,開發平臺。提出車載監控終端的系統方案,并解釋其工作原理, 闡述了,,,,,,,,,操作系統的體系結構及丌發平臺的構建。

　　第,章車載終端的硬件設計和驅動開發。包括車載終端硬件部分的設計和實現,還有,,,,,,,,,系統下驅動程序的丌發,并重點介紹了串口驅動程序的丌發。

　　第,章,,內核定制及,,,丌發。介紹了,,,包及,,,,,,,,,,的開發,詳述了針對本系統平臺定制,,,,,,,,,內核的過程。

　　第,章車載終端應用程序的設計與實現。針對系統的功能需求,分析了系統總體的數據流,對整個系統軟件進行了模塊劃分。然后針對重點功能模塊的設計與實現進行了詳細說明,這些功能模塊包括,,,通信模塊、顯示模塊、車輛監控模塊、 圖層管理模塊等。

　　車載終端是整個車輛監控系統的關鍵,它獲取移動車輛的當日仃位置和狀態信息,通信網絡是系統正常工作的基礎,是監控中心與車載終端之間信息傳遞的橋梁,監控中心是系統功能實現所在。在監控中心,監控終端接收到通過通信網絡傳遞過來的車輛當前位置與狀念信息,經過適當的處理后,傳輸到電子地圖顯示車輛的實時位置、運行軌跡和狀念,從而實現了對移動車輛的可視化的實時監控與管理。另一方面,監控中心根據車輛的當前位置和狀態以及實際任務的需要, 向特定車輛或所有車輛發送調度指令或控制指令,從而實現了對移動目標的調度與控制功能。

　　定位、定址、監控、導航、路徑引導是車輛實時監控終端的基本功能,也是智能運輸系統的重要組成部分。近年來興起的,,,、,,,及其集成技術,顯示了對車輛實時監控調度的強大優勢。 圖,, ,描述了車載監控終端中,,,,,,,集成的系統模型。

　　圖,, ,,,,,,,,集成的系統模型具體來說,本終端需實現以下,大功能。

　　跟蹤監控功能是車輛監控系統的主要功能,是指車載信息終端按照要求把位置、狀態等信息通過通訊網絡發送到監控中心,監控中心則把車輛的具置顯示在電子地圖上。監控方式是定時監控,定時間隔從, ,秒到,小時可選,是運營公司管理車輛的手段。

　　監控中心可以通過監控平臺有選擇地向車載信息終端發送調度信息,車載信息終端可以以文字顯示方式來查閱信息。調度信息包括發布路況、天氣等的普通信息,要求司機前往的時間、地點等的業務信息。調度功能可以實現車輛和路線分配上盡可能的合理,提高車輛和道路的利用率。

　　車載終端能夠獲取車輛的定位信息,并與電子地圖進行匹配,以圖形化的方式顯示車輛的當自訂位置,車主能通過車載平臺直觀地獲取道路信息。

　　從車載監控終端的內部結構進行分析,整個車載終端由硬件層、硬件抽象層、操作系統層、用戶應用程序層等四部分組成。車載監控終端的總體結構框圖如圖,, ,所示。

　　,,硬件層 車載終端硬件層主要由,,,處理器、存儲單元、,,,單元、 ,,,,單元和一些相關的外設組成。在嵌入式微處理器的

　　基礎上增加電源電路、時鐘電路和存儲器電路,,,,和,,,等,,就構成了一個嵌入式核心控制模塊。 ,,,和觸摸屏構成人機交互接口,再加上,,,單元和,,,,單元構成一個完整的硬件平臺。

　　,,硬件抽象層 也被稱為板級支持包,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,。位于操作系統內核與硬件電路之問的接口層, 目的在于將硬件抽象化,也就是說可以通過程序來控制硬件電路。它把系統軟件與底層硬件隔離,一般應具有相關硬件初始化、數據輸入、輸出操作和硬件設備的配置等功能。

　　,,操作系統層 嵌入式操作系統一般具有內核小、可裁減、可移植到不同硬件平臺的特點,完成多任務調度和通信等核心功能。是嵌入式應用軟件的基礎和丌發平臺,用戶應用程序都是建立在操作系統之上。

　　,,應用軟件層 位于系統的最上層。在操作系統的管理下,系統的工作被劃分為若干任務,用戶按照任務“模塊化’ ’地編寫處理程序。在實際的系統中,用戶應用程序建立在系統的主任務基礎之上,一般通過調用系統的,,,函數進行操作,完成應用功能丌發。

　　嵌入式處理器是嵌入式系統的核心,所以選擇一款合適的嵌入式處理器是非常重要的。嵌入式處理器的選擇應該從應用工程背景,處理器性能,處理器功耗, ,丌發成本,開發難易程度等方面綜合考慮。

　　目前,市面上的嵌入式處理器種類十分多,據不完全統計,全世界嵌入式處理器的品種總量已經超過一千多種,典型的嵌入式處理器有,,,, ,,,,, ,,,,,,,等等。

　　,,,公司是全球領先的, ,, ,,位,,,,微處理器知識產權設計供應商, 己經成為移動通信、手持設備、多媒體數字消費嵌入式解決方案的,,,,標準, ,,,,技術公司是一家設計制造高性能、高檔次的嵌入式,,, ,,位處理器廠商。 ,,,,,,,以其可伸縮性好和方便靈活的特點也成為應用十分廣泛的嵌入式處理器,從高端的工作站、服務器到臺式計算機系統,從消費類電子產品到大型通信設備,無所不包。考慮到可利用的軟硬件資源和系統的易開發性,選擇一款合適的處理器,對于系統的開發是有益的。 ,,,價格低廉,并且功耗很低,丌發也相對比較簡單,在國內的使用率高,所以本系統使用,,,內核來進行系統設計和開發。

　　嵌入式操作系統與嵌入式系統密不可分,是嵌入式系統的一個十分重要的組成部分,一個嵌入式系統如果沒有嵌入式操作系統的支持,其實現的應用將變得十分有限,嵌入式系統的優勢也將不能發揮出來。嵌入式操作系統能有效管理越來越復雜的系統資源,能夠把硬件虛擬化,使得丌發人員從繁忙的驅動程序移植和維護中解脫出來并且能夠提供庫函數、驅動程序、工具集以及應用程序,大大提高了應用系統的丌發效率。嵌入式操作系統的選擇主要從一下幾個方面考慮,

　　,,開發工具的支持程度,包括在線仿真器、編譯器、匯編器、調試器等能否支持操作系統,

　　,,,,,,,是,,,,,,,,,公司的實時操作系統,它支持各種工業標準,包括,,,,,、 ,,,, ,和,,,, ,,網絡協議。 ,,,,,,,運行系統的核心是一個高效率的微內核,該微內核支持各種實時功能,包括快速多任務處理、 中斷支持、搶占式和輪轉式調度。微內核設計減輕了系統負載并可快速響應外部事件。 目前全世界裝有,,,,,,,系統的智能設備數以百萬計,應用范圍遍及互聯網、 電信和數據通信、數字影像、 網絡、醫學、計算機外設、汽車、火控、導航與制導、航空、聲納與雷達、空間與導彈系統、模擬和測試等眾多領域。