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　　AC米兰官网硕士研究生,指导教师,学位级别,学科、专业,所在单位,论文提交日期,论文答辩日期,学位授予单位,

　　智能交通系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,致力于实现交通系统的信息化、智能化和社会化,可充分发挥道路交通潜能,有效解决同益严重的城市交通问题,因此备受世界各国,尤其是发达国家的关注。车载监控终端是,,,的核心部分,是交通工具使用者参与,,,最直接的手段。

　　本文主要研究和设计了一款基于,,,,,,,,,的车载监控终端。它融合了,,,、嵌入式技术、,,,、网络通讯技术、信息管理技术等多学科的内容,对在城市中实现车辆监控和导航、保障交通运输安全有重要的作用。

　　本文介绍了近年来车载监控终端在国内外的发展现状,并在此基础上提出了系统的总体设计方案。整个系统采用模块化的结构,硬件平台采用核心板与接口板的分层结构,软件平台采用,,,,,,,,,嵌入式操作系统。车载监控系统由车载终端、通讯网络、监控中心三部分构成,车载终端作为车载监控系统的重要功能单元,包括主控平台、,,,接收机、存储单元、人机交互接口等部分。论文阐述了车载监控终端的硬件设计、驱动开发、内核镜像定制及系统应用程序的设计,从原理分析、硬件结构到应用程序实现的过程及解决的问题等方面进行了详细讨论。

　　近年来,随着我国经济和社会的飞速发展,汽车愈来愈普及,汽车工业已成为我国的支柱产业,汽车在同常生活中起的作用也越来越突出。但是这也同时造成了同益严重的交通和环境问题,如何实现各类车辆的有效指挥、协调控制和管理己经成为交通运输和安全管理部门面临的,个重要问题。对车辆的位置、状态等动态信息进行实时监控,及时排除车辆遇到的问题,还可以提高车辆的通勤率,保障司机的人身安全。

　　为了满足提高运输效率和安全保障的需要,各国都相继开展了对车辆监控、导航系统的研究,并由此产生了智能交通系统,,,,,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,简称,,,,。 ,,,是在较完善的道路基础设施之上,将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术和系统综合技术有效地集成并应用于地面运输系统,从而建立起大范围内发挥作用的,实时、准确、高效的地面运输系统¨ ,。车载监控终端是智能交通系统的一个重要组成部分,是交通工具使用者参与,,,最直接的手段。

　　移动终端必须是便携、低功耗且适合于地理应用,可以快速、准确定位和地理识别的设备。这些设备包括便携式电脑、个人数字助理,,,,,、,,,手机、手持,,,机以及传呼机等。一般都具有显示屏,高速处理器等部件。车载监控终端的载体是汽车,有其应用的特殊性。它是在嵌入式理论指导下实现的,集计算机多媒体技术、移动通讯技术、 ,,,技术和网络技术等高新技术于一体,面向汽车行业,功能强、体积小、可靠性高的移动电脑系统,其具有性能完备、结构紧凑、性价比优异、工作可靠、运行稳定、使用安全,操作简便等特点,’ 。

　　对车辆监控定位是车载监控终端的重要功能之一。对特种专用哈尔滨,,氍人学硕十学付论文

　　车辆的定位跟踪,例如运钞车、救护车、救火车、公安巡逻车等。对这些车辆往往要求实现全程监控、调度和指挥,在装备了车载,,,监控定位系统以后,可以大大缩短耗用的时问,这对于保护人民的生命财产具有重要意义。其次对于城市大量的出租车来说,装上车载监控终端,不仅可以大大增强防盗防劫的能力,而且十分有利于

　　驶。从而减轻城市的车流量,减少汽车废气对城市的污染。对城市的公交系统来说,装备,,,定位管理系统可以大大提高其运营管理的智能化水平¨ ¨ ” ’ 。

　　随着我国交通运输的迅速发展和城市化进程的加快,我国的城市交通设施承受着巨大的压力。在国内,车载监控、导航终端产品的市场才刚刚启动。与其它产品不一样, 由于各国在道路状况、地图等方面的情况各不相同,所以在丌发产品时,各国都是根据本国的实际情况,丌发适合本国使用的产品。 目前国内已有部分厂商和研究单位推出了一些车载监控或导航终端设备,但要么由于技术简单,定位精度不够,要么由于成本昂贵,不能为一般用户所承受,因而不能得到广泛的应用。研究一套适合我国国情的车载导航和监控定位系统,使之能满足国内运输和车辆管理的需要,这对我国的国民经济建设有重要的现实意义和经济价值。也币是基于此背景,本课题对车载监控终端展丌了研究。

　　目前, 国外厂商对于车载终端系统的研发工作, 已经达到了相对较高的水平。汽车厂商通过与网络运营商的合作,将车载系统的应用与互联网技术结合,使其具有更为广阔的应用空间。例如, ,,,,年秋天,丰,开公司与微软公司签署一项协定,在丰闸汽车上安装带有,,,,,,,,,操作系统的车载终端系统,来为顾客提供“,, ,,,,,车载网络服务。有了这一项网络服务,驾驶者可以在车罩做任何事

　　情,下载音乐、 网上购物、选择最佳行驶路线以及请求公路救援等。除了丰,日公司以外, 当时还有,家汽车生产厂家计划在,,种车型上安装使用,,,,,,, ,,操作系统的车载电脑。宝马公司在,,,,年,月就推出了带有,,,,,,,,,的新型车。本,开公司则在,,,,年夏推出了声控车载电脑,,,,,,,,,,并在,,,,年秋推出的雅阁,,,,,车上配备这一系统,,。但是国外的车载终端系统,大多是高档房车的专利,而且只在个别厂商推出的面向高端用户的商务房车上配备,很少发布可供用户自行安装的车载终端系统平台。因此普通汽车消费者很难享受该项技术发展的成果。

　　在美国, ,,,车辆导航系统数目己经从, ,,,年的,,力,套增加到,,,,年的,,,万套,年收入达, ,亿美元。美国的联合包裹服务公司是世界最著名的物流公司, 曾被《财富》杂志评为邮政、包裹运送及货物配送领域内“全球最受推崇’ ’ 的公司,它通过全面利用,,,和,,,技术,能够对每同运送的, ,,,力,个邮件进行电子跟踪。,,,,年美国通用福特汽车公司与信息企业联合推出了“,,—,,,,”系统。 ,,, ,年,这一系统的车载导航仪作为汽车的标准配置己在,,多种型号的汽车上安装了几百力, 台¨ ¨ ” ,。

　　日本是汽车导航产品概念的提出者和市场的推广者,也是世界上车载监控导航产品装车率最高的国家,在全球市场中居于领先地位。 ,,世纪,,年代, 同木就已经推出了一种自主导航系统,该系统采用了彩色显示器以及用,,, ,,,存储数字地图的新技术。从那以后,各式各样的、越来越先进的导航系统, 比如采用了全球定位系统接收机、地图匹配及语音引导技术的系统,在市场上不断涌现,到,,世纪,,年代中期就已经有多达,,,万台的导航系统卖给了用户,,,,。

　　小型车载导航仪,,,,,在同本也得到了普及。 ,,,是用内存取代了硬盘和,,,作为记录介质的便携式车载导航仪系统。主要功能除地图数据外,还包括所在地判定功能、堵车信息、微波数字电视。,,,,年在同本的市场规模为,,, ,,万台, ,,,,年有望达到, ,,万台。

　　由于具有巨大的市场潜力和不可估量的发展前景, 同本几乎所哈尔滨『 ,榉人学硕十’ ≯何论文

　　有的汽车生产厂家都参加了这一高科技角逐,仅近几年投入市场的新系统就有,,多个,例如同本的宏达、尼桑、本田、马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己的车载导航产品。

　　在欧洲,飞利浦、西门子丌发的车载导航系统, ,,,年已在雷诺、菲亚特等大众化民用车辆上使用,奔驰, ,系列、宝马, ,系列从, ,,,年起, 出厂车辆已将,,,车载导航系统列在选装清单上瞄,。

　　除了欧、美、 同以外,新兴的工业国家和发展中国家也开始了车载监控导航系统的全面开发和研究。韩国目,, ,『比较普及的是利用车辆位置跟踪系统,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,的运输、物流、宅送等货运管理信息系统,这些系统能够通过电子地图的控制中心和车辆通过数据通信掌握车辆的位置、货物负荷情况、移动路径等车辆的有关信息,提高车辆的效率和减少运营费用。呼叫出租车系统随着数据通信终端机,,,,, ,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,产品的出现,在出租车公司得到了广泛的应用,在出租车内可以了解到交通信息、天气、证券等多种信息,也可以利用信用卡刷卡结账。数字产品的应用带动了韩国出租行业的快速发展【 ,,,。

　　目前国内的车载导航监控市场正处于由导入期向成长期过渡的阶段,也就是说可能是一个市场即将爆发的阶段。预计未来几年,国内汽车对,,,导航系统的需求量将以每年,,,以上的速度递增。到,,,,年底,汽车,,,导航监控产品市场规模将可达到,,,亿元。根据北京市交通局的安排,北京,,,多条公交线路上近万辆汽车和出租车行业的车辆在,,,,年前都需要安装,,,系统,总预算,,亿元。而围绕奥运物流市场,将有, ,,万辆汽车需要安装,,,导航及安全系统,市场总值高达, , ,, ,亿元人民币,,,。

　　,,, “领路人导航系统” 。 由上海凌宇汽车电子商务公司推出,是一套基于,,,,,,,,,操作系统的应用软、硬件产品。它能够与现

　　有的,,,,,, ,,结合, 良好地使用。具有独特的,,,定位、 电子导航、语音提示、语音通信、 自动报警等功能。 目前,领路人系统分有车载与手持两大种类。

　　,,,海尔导航仪。海尔集团发布的多功能便携式汽车专用导航仪。这款导航产品采用,, ,寸的大屏幕、全彩色、高分辨率的液晶显示屏, 以及白天黑夜两种人性化显示模式,具有行车路线智能规划、全程地图语音自动导航和丰富的城市综合信息查询功能,集成了电视、 ,,多媒体功能。导航地图不仅提供高精度的道路信息,而且还收录酒店、加油站、餐饮娱乐场所等信息,,,,余条,从而提供了强大的城市综合信息查询功能。

　　,,,麦士威汽车智能导航系统。深圳麦士威科技有限公司研制,集,,,定位、 电子地图语音导航、车载电脑、 电视、音响、 ,,,、,,,等于一体,可适用于各种主流车型。采用,, ,英寸, ,, ,,,,,,,显示, 图像清晰。输入目的地,拥有自主知识产权的导航软件能在几秒钟之内为车主推荐出三条不同的路径供选择, 当遇到隧道等,,,卫星信号较弱的地区时, 内置的陀螺仪可实施惯性导航,确保车主对信息的掌控。该系统使用的地图是由总参谋部星球地图出版社编制成的导航电子地图。麦士威目前已在深圳、广州建立了运营网。

　　,,, “乾润直通车,。一款智能,,,定位导航仪, 由上海乾润信息技术有限公司推出,利用,,,定位技术,可配套全国及各大城市电子地图,结合城市道路禁行信息,充分满足用户轻松定位、方便查询、准确导航的需求。并拥有, ,,,,内存,且断电后信息不会丢失,具有非常实用的路上行车助理功能,快速导航、全程语音提示、偏航纠正、行车轨迹记录、 自建常用信息点等。丰富的宾馆、酒店、加油站、医院等信息的提供,使用户同时捐,有了随身的电子黄页。

　　上,对,,,,,,,,,操作系统作了较为深入的研究,设计并搭建了车载终端硬件平台,根据硬件平台的具体特点,对,,,,,,,,,操作系统进行了合理的裁减和定制,并在定制的操作系统上丌发了监控应用程序,加载了电子地图。本论文主要的工作涉及硬件平台设计和操作系统平台的定制,其中硬件设计主要是外围接口板的电路原理图设计和,,,制作。软件设计主要包括驱动程序的编写和修改, ,,,,,,,,,,的修改以及操作系统平台的裁剪与定制,最后针对系统的车载监控功能丌发了应用程序,加载了电子地图,实现了车载监控的基本功能。本文在组织结构上分为血章,

　　第,章绪论。介绍车载监控终端提出的背景,分析了国内外在该领域的发展现状,介绍了本文的主要工作和论文的组织结构。

　　第,章系统方案设计及,,,,,,, ,,开发平台。提出车载监控终端的系统方案,并解释其工作原理, 阐述了,,,,,,,,,操作系统的体系结构及丌发平台的构建。

　　第,章车载终端的硬件设计和驱动开发。包括车载终端硬件部分的设计和实现,还有,,,,,,,,,系统下驱动程序的丌发,并重点介绍了串口驱动程序的丌发。

　　第,章,,内核定制及,,,丌发。介绍了,,,包及,,,,,,,,,,的开发,详述了针对本系统平台定制,,,,,,,,,内核的过程。

　　第,章车载终端应用程序的设计与实现。针对系统的功能需求,分析了系统总体的数据流,对整个系统软件进行了模块划分。然后针对重点功能模块的设计与实现进行了详细说明,这些功能模块包括,,,通信模块、显示模块、车辆监控模块、 图层管理模块等。

　　车载终端是整个车辆监控系统的关键,它获取移动车辆的当日仃位置和状态信息,通信网络是系统正常工作的基础,是监控中心与车载终端之间信息传递的桥梁,监控中心是系统功能实现所在。在监控中心,监控终端接收到通过通信网络传递过来的车辆当前位置与状念信息,经过适当的处理后,传输到电子地图显示车辆的实时位置、运行轨迹和状念,从而实现了对移动车辆的可视化的实时监控与管理。另一方面,监控中心根据车辆的当前位置和状态以及实际任务的需要, 向特定车辆或所有车辆发送调度指令或控制指令,从而实现了对移动目标的调度与控制功能。

　　定位、定址、监控、导航、路径引导是车辆实时监控终端的基本功能,也是智能运输系统的重要组成部分。近年来兴起的,,,、,,,及其集成技术,显示了对车辆实时监控调度的强大优势。 图,, ,描述了车载监控终端中,,,,,,,集成的系统模型。

　　图,, ,,,,,,,,集成的系统模型具体来说,本终端需实现以下,大功能。

　　跟踪监控功能是车辆监控系统的主要功能,是指车载信息终端按照要求把位置、状态等信息通过通讯网络发送到监控中心,监控中心则把车辆的具置显示在电子地图上。监控方式是定时监控,定时间隔从, ,秒到,小时可选,是运营公司管理车辆的手段。

　　监控中心可以通过监控平台有选择地向车载信息终端发送调度信息,车载信息终端可以以文字显示方式来查阅信息。调度信息包括发布路况、天气等的普通信息,要求司机前往的时间、地点等的业务信息。调度功能可以实现车辆和路线分配上尽可能的合理,提高车辆和道路的利用率。

　　车载终端能够获取车辆的定位信息,并与电子地图进行匹配,以图形化的方式显示车辆的当自订位置,车主能通过车载平台直观地获取道路信息。

　　从车载监控终端的内部结构进行分析,整个车载终端由硬件层、硬件抽象层、操作系统层、用户应用程序层等四部分组成。车载监控终端的总体结构框图如图,, ,所示。

　　,,硬件层 车载终端硬件层主要由,,,处理器、存储单元、,,,单元、 ,,,,单元和一些相关的外设组成。在嵌入式微处理器的

　　基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路,,,,和,,,等,,就构成了一个嵌入式核心控制模块。 ,,,和触摸屏构成人机交互接口,再加上,,,单元和,,,,单元构成一个完整的硬件平台。

　　,,硬件抽象层 也被称为板级支持包,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,。位于操作系统内核与硬件电路之问的接口层, 目的在于将硬件抽象化,也就是说可以通过程序来控制硬件电路。它把系统软件与底层硬件隔离,一般应具有相关硬件初始化、数据输入、输出操作和硬件设备的配置等功能。

　　,,操作系统层 嵌入式操作系统一般具有内核小、可裁减、可移植到不同硬件平台的特点,完成多任务调度和通信等核心功能。是嵌入式应用软件的基础和丌发平台,用户应用程序都是建立在操作系统之上。

　　,,应用软件层 位于系统的最上层。在操作系统的管理下,系统的工作被划分为若干任务,用户按照任务“模块化’ ’地编写处理程序。在实际的系统中,用户应用程序建立在系统的主任务基础之上,一般通过调用系统的,,,函数进行操作,完成应用功能丌发。

　　嵌入式处理器是嵌入式系统的核心,所以选择一款合适的嵌入式处理器是非常重要的。嵌入式处理器的选择应该从应用工程背景,处理器性能,处理器功耗, ,丌发成本,开发难易程度等方面综合考虑。

　　目前,市面上的嵌入式处理器种类十分多,据不完全统计,全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过一千多种,典型的嵌入式处理器有,,,, ,,,,, ,,,,,,,等等。

　　,,,公司是全球领先的, ,, ,,位,,,,微处理器知识产权设计供应商, 己经成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案的,,,,标准, ,,,,技术公司是一家设计制造高性能、高档次的嵌入式,,, ,,位处理器厂商。 ,,,,,,,以其可伸缩性好和方便灵活的特点也成为应用十分广泛的嵌入式处理器,从高端的工作站、服务器到台式计算机系统,从消费类电子产品到大型通信设备,无所不包。考虑到可利用的软硬件资源和系统的易开发性,选择一款合适的处理器,对于系统的开发是有益的。 ,,,价格低廉,并且功耗很低,丌发也相对比较简单,在国内的使用率高,所以本系统使用,,,内核来进行系统设计和开发。

　　嵌入式操作系统与嵌入式系统密不可分,是嵌入式系统的一个十分重要的组成部分,一个嵌入式系统如果没有嵌入式操作系统的支持,其实现的应用将变得十分有限,嵌入式系统的优势也将不能发挥出来。嵌入式操作系统能有效管理越来越复杂的系统资源,能够把硬件虚拟化,使得丌发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来并且能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序,大大提高了应用系统的丌发效率。嵌入式操作系统的选择主要从一下几个方面考虑,

　　,,开发工具的支持程度,包括在线仿真器、编译器、汇编器、调试器等能否支持操作系统,

　　,,,,,,,是,,,,,,,,,公司的实时操作系统,它支持各种工业标准,包括,,,,,、 ,,,, ,和,,,, ,,网络协议。 ,,,,,,,运行系统的核心是一个高效率的微内核,该微内核支持各种实时功能,包括快速多任务处理、 中断支持、抢占式和轮转式调度。微内核设计减轻了系统负载并可快速响应外部事件。 目前全世界装有,,,,,,,系统的智能设备数以百万计,应用范围遍及互联网、 电信和数据通信、数字影像、 网络、医学、计算机外设、汽车、火控、导航与制导、航空、声纳与雷达、空间与导弹系统、模拟和测试等众多领域。