智能無人車綜合控制系統

唐山學院智能與信息工程學院 魏明哲

秦皇島市公安局科技信息化處 魏云霄

智能無人車綜合控制系統

唐山學院智能與信息工程學院 魏明哲

秦皇島市公安局科技信息化處 魏云霄

智能無人車在公共安全領域的應用越來越多，圍繞無人車任務規劃、狀態追蹤和警務通信保障等功能開發需求日漸增多。本文針對智能無人車的控制復雜性和通信特殊性，設計一套面向無人駕駛車輛的地面站綜合控制系統，該系統具有狀態監測與控制、任務規劃與顯示、無線通信保障等功能，實現智能無人車的超視距控制和任務信息的回傳與追蹤。實驗表明，系統無線數據傳輸速率正常、通信反饋保障機制合理，滿足實際應用需求。

智能無人車；警務通信保障；狀態追蹤

1.引言

智能無人車通過車載GPS系統結合無線通信保障系統，實時監測車輛行駛狀態，結合地面站控制系統發送的路徑規劃信息和任務執行信息，計算車輛行駛路線并控制車輛行駛與轉向，使無人車到達預定目標。

地面控制站具有路徑和任務規劃功能、無線數據收發及保障機制，同時能夠實時監測無人車回傳的狀態信息并予以顯示監控，從而使無人車能夠安全可靠地實行并完成指定操作任務。整體系統集自動控制、體系結構、人工智能、視覺計算等眾多技術于一體，具有實用推廣意義[1]。

2.需求分析

智能無人車的應用技術可分為以下三個部分：地面站控制系統、無線通信保障、運動載荷和任務載荷。

地面站控制系統的運行載體為計算機，實現智能無人車的任務規劃設定、GPS坐標數據與實時狀態數據的顯示與存儲、無線通信保障任務的實現功能；運動載荷負責無人車任務規劃數據的接收與運動方向的計算功能；任務載荷主要負責無人車附加功能的實現，如視頻接入、探測掛載等功能。

本綜合控制系統主要是地面站控制系統的設計與開發，針對前文涉及的無人車路徑規劃和狀態追蹤的功能需求，涉及與開發基于.NET平臺的、集任務下達、狀態追蹤、無線通信保障等功能于一身的綜合系統。[2]；電臺選擇E30-TTL-100無線串口電臺，設定無線通信協議、傳輸反饋協議等通信保障協議，系統各功能模塊之間采用UDP傳輸協議、系統與無人車通過串口電臺進行通信和保障。

3.1 通信保障

通信保障硬件平臺：

通信保障硬件系統采用E30-TTL-100無線串口電臺，搭載USB轉換接口實現電臺與綜合控制系統的通信，該無線電臺常用工作頻段為433MHz，最大功率20dBm（約合100mW），空中速率1.0Kbps，接收靈敏度為-119dBm，空間最大傳輸距離為2000米[3]，滿足系統通信距離設計需求。在無人車上采用RS232通訊接口與智能無人車主控芯片進行通信，實現數據的無線傳輸。同時根據傳輸協議設定反饋通信機制，實現警務通信保障需求。

結合硬件部分，綜合控制系統利用.NET平臺開發電臺軟件，負責地面站控制系統和無人車之間的數據收發，設置可選擇波特率、空中速率的功能，實現與規劃平臺和監控平臺的UDP數據收發等功能。

通信保障協議設定結合警務通信領域數據收發特點，設置為無線數據收與無線數據發都需進行協議確認與反饋的工作模式，設置64Byte狀態數據協議格式。數據無線通信保障信息反饋協議參照數據收發協議格式設置為64Byte數據，保留數據包頭、時間、校驗和與數據包尾等信息，保證協議的一致性，同時也有利于無線數據收發的高速實現。

3.2 規劃平臺

規劃平臺的設計主要依托.TET平臺，采用C#語言開發Win-Form應用框架，結合GoogleEarth軟件規劃無人車行駛路線，生成經緯度坐標文件，經規劃平臺調用與平臺內部數據合成，形成規劃任務數據，經UDP協議傳送至無線電臺，無線電臺依照通信協議組成待發送數據，調制后經天線進行發射。規劃平臺如圖1所示。

圖1 規劃平臺

3.3 監控平臺

監控平臺主要由儀表盤和數據列表組成[5]。通過電臺接收下來的無人車實時數據，依據通信協議反向解析出經緯度、航向、橫滾、俯仰和速度等信息，送至監控儀表盤實時顯示，追蹤無人車運動狀態，同時在數據列表中顯示[6]。監控平臺如圖2所示。

圖2 監控平臺

4.結束語

無人車綜合控制系統的各個功能模塊很好的實現了任務的規劃、數據的收發、通信的保障等功能，結合無線電臺實現了間隔為1s的數據更新和儀表板顯示更新，滿足系統性能要求。項目成果可應用于警務通信保障領域，反饋信息驗證快速，狀態追蹤丟包率低，具有實用推廣價值。

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魏明哲（1983－），男，河北安平人，唐山學院，講師，碩士，主要從事信號處理與通信系統研究。

3.系統組成

2015年度河北省教育廳高等學?？茖W技術研究項目。

魏云霄（1981－），男，河北昌黎人，秦皇島市公安局科技信息化處，主要從事警務通信有線無線通信保障工作。