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电子信息工程专业论文

毕业设计（论文）任务书

课题名称

一种新型汽车自动驾驶

控制系统的设计

姓名

学号

院系

通信与电子工程学院

专业

指导教师

一、论文的教学目的

通过对毕业论文（设计）的写作，了解毕业论文（设计）的基本要求和写作过程，培养文献检索能力、创新能力、文字表达能力、英语知识的运用能力、论文的写作能力等。

通过运用自己的所学知识了解和掌握自动驾驶控制性能；并对其基本原理和基本功能有较深的了解。

强化专业知识，培养运用所学知识独立解决实际问题的能力。

2、论文的主要内容

1．介绍现代汽车自动驾驶控制系统的研究发展状况，阐述本文的研究意义。

2．对汽车自动驾驶控制系统进行总体设计。

3．完成了嵌入式车载监控终端硬件设计。

4．阐述了操作系统的选择，移植，以及硬件驱动程序的设计和实现。

5．完成了系统应用软件的设计和实现，并总结。

三、设计的基本要求

1．标题明确有概括性；

2．正文观点正确，论证充分，数据准确，条理清晰；

3．有中英文摘要以及关键词，提供参考文献；

4．字数不少于8000字。

四、进度安排

五、主要参考文献

[1]暮春棣.嵌入式系统的构建[M].第l版.北京:

清华大学出版社.2004.

[2]富立，范耀祖.车辆定位导航系统[M].第1版.北京:

中国铁道出版社.2004.

[3]周立功.ARM微控制器基础与实站[M].第1版.北京:

北京航空航天大学出版社.2003.

[4]罗蕾.嵌入式实时操作系统及应用开发[M].第1版.北京:

北京航空航天大学出版社.2004.

[5]晨风.嵌入式实时多任务软件开发基础.第1版.北京:

清华大学出版社.2004.

[6]王幸之，王雷等.单片机应用系统抗干扰技术.第1版.北京:

北京航空航天大

学.1999.

[7]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].第2版.清华大学出版社.2003.

[8]吴基安，吴洋.汽车电子控制技术[M].金盾出版社，2010，213-216.

[9]王俊，胡平，施涛，等.基于GIS/GPS/GPRS的车辆控制系统的实现[J].微计算机信息，2006，22（26）:

290-292.

[10]张其善，吴今培，杨康凯.智能车辆定位导航系统及应用[M].科学出版社，2000.

[11]江吉智.基于GPS/GSM的车辆控制系统的设计与实现[J].西南交通大学，2003.

[12]潘田，郭世明.基于GPRS的机车实时监测系统[J].国外电子测量技术，2006，25（10）:

46-49.

[13]孙振平，安向京，贺汉根.CITAVT—IV—视觉导航的自主车[J].机器人，2002.

[14]万仁福，李方伟，马剑光，等.GPRS与UMTS系统网络接入安全机制的比较与研究[J].电讯技术，2004，44（4）:

42-46.

[15]徐彬辉，彭伟刚.GPRS与移动IP之比较[J].中国数据通信，2002，4（7）:

19-22.

[16]蒲诚，张涛.GPRS远程无线监测系统[J].电子测量技术，2006，29（4）:

166-167.

[17]杨广华.GPS系统在交通运输中的技术与应用[J].科技资讯，2006（27）:

1.

[18]刘洪.Wi-Fi技术与GPRS技术的比较[J].移动通信，2003，27（8）:

56-57.

[19]王景存，殷隽.车载远程无线控制系统设计与实现[J].科技创业月刊，2006（3）:

193-195.

[20]MichaelCNechybaYangshengXu.StochasticSimilarityforValidat-ingHumanControlStrategyModels.IEEETransonRoboticsandAutomation.1998.

[21]RobertoHorowitzPravinVaraiya.ControlDesignofanAutomatedHighwaySystem.ProceedingsoftheIEEE.2000.

[22]KasugaYSasadaY.DevelopmentStatusofAHSKeyTechnologies.IEEEInternationalConfonIntelligentTransportationSystems.1999.

[23]Maurer，Behringer，ThomanekF，etal.ACompactVisionSys-temforRoadVehicleGuidance，In:

Proceedingsofthe13thInterna-tionalConferenceonPatternRecognition.1996.

学生毕业设计（论文）

开题报告书

课题名称

一种新型汽车自动驾驶

控制系统的设计

姓名

学号

院系

通信与电子工程学院

专业

指导教师

论文题目

一种新型汽车自动驾驶控制系统的设计

课题的根据：

1）说明本课题的理论，实际意义。

2）综述国内外有关的研究动态和自己的见解。

1．理论意义：

自动驾驶汽车是一种智能汽车，也可以称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现自动驾驶。

它一般是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

自动驾驶汽车从根本上改变了传统的“人—车—路”闭环控制方式，将不可控的驾驶员从该闭环系统中请出去，从而大大提高了交通系统的效率和安全性。

现代自动驾驶汽车以汽车工业为基础，以高科技为依托，遵循由低到高、由少到多、由单方面到多方面、螺旋上升的规律发展。

其横向发展离不开各种用途的实际需要，而其纵向发展的生命力在于持续不断的技术创新。

本设计主要涵盖模拟电子技术、数字电子技术、GPS、嵌入式原理、自动控制技术等方面的知识，本设计可以很好的学习和掌握这几门技术，学以致用，加强理论与实际的联系。

2．实际意义：

自动驾驶控制技术是现代汽车驾驶技术的重要因素，通过无线传输技术GPRS、GPS定位技术和计算机对离散车辆实行集中的控制和调度，车载控制终端与控制中心形成两级分布式计算机控制系统，车载控制终端与控制中心之间采用通用分组无线业务GPRS实现数据传输。

车辆自动驾驶控制系统是现代计算机、通信技术运用于交通运输有效且必然的产物，实现了车辆驾驶与调度的计算机集中控制、监测与管理。

该系统涉及计算机技术、通信技术、自动控制技术等多个领域的最新科研与技术研究成果。

GPS技术应用于车辆的控制有着其独到优势，因此，随着各项技术的不断发展，采用GPS技术对汽车实施控制，它将在交通运输管理安全中产生较大的经济效益和社会效益。

3．研究动态：

（1）国外自动驾驶汽车的发展状况

发达国家从20世纪70年代开始进行自动驾驶汽车研究，目前在可行性和实用性方面，美国和德国走在前列。

美国是世界上研究自动驾驶车辆最早、水平最高的国家之一。

早在20世纪80年代，美国就提出自主地面车辆（ALV）计划，这是一辆8轮车，能在校园的环境中自主驾驶，但车速不高。

美国其它一些著名大学，如卡耐基梅隆大学、麻省理工学院等都先后于20世纪80年代开始研究自动驾驶车辆。

然而，由于技术上的局限和预期目标过于复杂，到20世纪80年代末90年代初，各国都将研究重点逐步转移到问题相对简单的高速公路上的民用车辆的辅助驾驶项目上。

1995年，一辆由美国卡耐基梅隆大学研制的自动驾驶汽车Navlab-V，完成了横穿美国东西部的自动驾驶试验。

在全长5000km的美国州际高速公路上，整个实验96%以上的路程是车辆自主驾驶的，车速达50~60km/h。

尽管这次实验中的Navlab-V仅仅完成方向控制，而不进行速度控制（油门及档位由车上的参试人员控制），但这次实验已经让世人看到了科技的神奇力量。

丰田汽车公司在2000年开发出自动驾驶公共汽车。

这套公共汽车自动驾驶系统主要由道路诱导、车队行驶、追尾防止和运行管理等方面组成。

安装在车辆底盘前部的磁气传感器将根据埋设在道路中间的永久性磁石进行导向，控制车辆行驶方向。

2005年，美国国防部“大挑战”比赛上，最终由美国斯坦福大学工程师们改装的一辆大众途锐多功能车经过7个半小时的长途跋涉完成了全程障碍赛，第一个到达了终点。

在赛道上，自动驾驶汽车需要穿越沙漠、通过黑暗的隧道、越过泥泞的河床并需要在崎岖险峻的山道上行使，整个行程自动驾驶汽车需要绕过无数个障碍。

在自动驾驶技术研究方面位于世界前列的德国汉堡Ibeo公司，最近推出了其研制的自动驾驶汽车。

这辆自动驾驶智能汽车由德国大众汽车公司生产的帕萨特2.0改装而成，外表看来与普通家庭汽车并无差别，但却可以在错综复杂的城市公路系统中实现自动驾驶。

行驶过程中，车内安装的全球定位仪随时获取汽车所在准确方位的信息数据。

隐藏在前灯和尾灯附近的激光扫描仪是汽车的“眼”，它们随时“观察”汽车周围约183m内的道路状况，构建三维道路模型。

除此之外，“眼”还能识别各种交通标识，如速度限制、红绿灯、车道划分、停靠点等，保证汽车在遵守交通规则的前提下安全行驶。

最后由自动驾驶汽车的“脑”———安装在汽车后备厢内的计算机，将两组数据汇合、分析，并根据结果向汽车传达相应的行驶命令。

多项先进科技确保这款自动驾驶汽车能够灵活换档、加速、转弯、刹车甚至倒车。

在茫茫车海和人海中，它能巧妙避开建筑、障碍、其他车辆和行人，从容前行。

（2）我国自动驾驶汽车的发展状况

我国在自动驾驶汽车的开发方面要比国外稍晚。

国防科技大学从20世纪80年代开始进行该项技术研究。

1989年，我国首辆智能小车在国防科技大学诞生，这辆小车长100cm、宽60cm、重175kg，有3个轮子，前轮是一个导向轮，后边有两个驱动轮。

它包含了自动驾驶仪、计算机体系结构、视觉及传感器系统、定位定向系统、路径规划及运动控制系统，还有无线电通信、车体结构及配电系统。

1992年，国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的自动驾驶汽车。

由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成的汽车计算机自动驾驶系统，被安装在一辆国产的中型面包车上，使该车既保持了原有的人工驾驶性能，又能够用计算机控制进行自动驾驶行车。

2000年6月，国防科技大学研制的第4代自动驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。

其智能控制系统主要由3部分组成:

传感器系统、自动驾驶仪系统和主控计算机系统。

由上海和欧盟科学家合作的中国城市交通中的自动驾驶技术（CyberC3）项目取得了阶段性成果，首辆城市自动驾驶车在上海交通大学研制成功。

“自动驾驶技术”主要依靠车上的5个“器官”来保证。

首先是位于车头上的俯视摄像头，它是车辆的“眼睛”，能够准确识别地上的白线，从而判断前进方向。

在“眼睛”的一旁，一个凸出车头的激光雷达就像车辆的“鼻子”，随时“嗅”着前方80m范围内车辆和行人的“气息”。

而在车辆的左右两侧，两只超声传感器就像车辆的“耳朵”，倾听着四面八方的声音。

除了用“眼睛”指挥前进外，该车还可以通过另一种方式———用一只无形的“手”来感知地面的磁性物体，从而判断前进方向，而这只“手”就是位于车头底部的磁传感器。

但这种方法需要在车辆运行的道路上埋入磁钉。

最后的“器官”便是车辆的“脑”了，位于远处的遥控指挥中心是车辆的“大脑”，通过无线传输向车辆下达特殊指令；而车辆内部的计算机则是它的“小脑”，通过汇聚“眼睛”、“鼻子”、“耳朵”、“手”所得到的信息来避开周围车辆和行人。

再配合程序中设计好的各景点的位置，自动驾驶车便能顺利地将乘客送到他们想去的地方。

最近，国防科技大学机电工程与自动化学院和中国第一汽车集团公司联合研发的红旗旗舰自动驾驶轿车，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。

该车装备了摄像机、雷达，可以自己导航，对道路环境、障碍物进行判断识别，自动调整速度，不需要人做任何干预操作。

与电子巡航、GPS导航不同的是，它的定位更加精确，转弯和遇到复杂情况也不需要人来控制。

车内的环境识别系统识别出道路状况，测量前方车辆的距离和相对速度，相当于驾驶员的眼睛；车载主控计算机和相应的路径规划软件根据计算机视觉提供的道路信息、车前情况以及自身的行驶状态，决定继续前进还是换道准备超车，相当于驾驶员的大脑；接着，自动驾驶控制软件按照需要跟踪的路径和汽车行驶动力学，向方向盘、油门和刹车控制器发出动作指令，操纵汽车按规划好的路径前进，起到驾驶员的手和脚的作用。

这辆自动驾驶轿车在正常交通情况下，在高速公路上行驶的最高稳定速度为130km/h，最高峰值速度为170km/h。

4．自己的见解：

论文将嵌入式系统引入车辆控制系统，提出了一种新的基于实时操作系统Cu/05一H的车载控制终端的开发方案。

首先将对车辆控制系统的组成、功能以及关键技术进行了分析；然后会阐述了嵌入式车载控制终端硬件设计及实现方法；接着，还会实现嵌入式车载控制终端的操作系统移植以及硬件驱动的设计。

最后，完成系统应用层协议的设计以及应用软件的设计及实现。

课题的主要内容：

（1）基本理论依据及现实意义。

（2）设计方案与方案认证。

（3）系统的组成设计和功能设计。

（4）比较各种定位技术和通信平台。

（5）选择车辆监控系统关键技术。

（6）嵌入式车载监控终端硬件结构设计。

（7）系统各个模块的具体实现。

（8）硬件驱动程序的设计和实现。

（9）软件的设计和实现。

（10）总结。

研究方法：

查找相关资料，对资料进行分析、整理和总结，从而在此基础上形成自己的观点，选定题目；认真地对课题进行分析，并向指导老师、工程师和同学请教、讨论，深化自己的观点和思路；完成电子书阅读器的实物制作；采用例证研究方法，对自己的观点进行陈述、论证、总结。

完成期限和采取的主要措施：

主要参考资料：

[1]暮春棣.嵌入式系统的构建[M].第l版.北京:

清华大学出版社.2004.

[2]富立，范耀祖.车辆定位导航系统[M].第1版.北京:

中国铁道出版社.2004.

[3]周立功.ARM微控制器基础与实站[M].第1版.北京:

北京航空航天大学出版社.2003.

[4]罗蕾.嵌入式实时操作系统及应用开发[M].第1版.北京:

北京航空航天大学出版社.2004.

[5]晨风.嵌入式实时多任务软件开发基础.第1版.北京:

清华大学出版社.2004.

[6]王幸之，王雷等.单片机应用系统抗干扰技术.第1版.北京:

北京航空航天大

学.1999.

[7]王田苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].第2版.清华大学出版社.2003.

[8]吴基安，吴洋.汽车电子控制技术[M].金盾出版社，2010，213-216.

[9]王俊，胡平，施涛，等.基于GIS/GPS/GPRS的车辆控制系统的实现[J].微计算机信息，2006，22（26）:

290-292.

[10]张其善，吴今培，杨康凯.智能车辆定位导航系统及应用[M].科学出版社，2000.

[11]江吉智.基于GPS/GSM的车辆控制系统的设计与实现[J].西南交通大学，2003.

[12]潘田，郭世明.基于GPRS的机车实时监测系统[J].国外电子测量技术，2006，25（10）:

46-49.

[13]孙振平，安向京，贺汉根.CITAVT—IV—视觉导航的自主车[J].机器人，2002.

[14]万仁福，李方伟，马剑光，等.GPRS与UMTS系统网络接入安全机制的比较与研究[J].电讯技术，2004，44（4）:

42-46.

[15]徐彬辉，彭伟刚.GPRS与移动IP之比较[J].中国数据通信，2002，4（7）:

19-22.

[16]蒲诚，张涛.GPRS远程无线监测系统[J].电子测量技术，2006，29（4）:

166-167.

[17]杨广华.GPS系统在交通运输中的技术与应用[J].科技资讯，2006（27）:

1.

[18]刘洪.Wi-Fi技术与GPRS技术的比较[J].移动通信，2003，27（8）:

56-57.

[19]王景存，殷隽.车载远程无线控制系统设计与实现[J].科技创业月刊，2006（3）:

193-195.

[20]MichaelCNechybaYangshengXu.StochasticSimilarityforValidat-ingHumanControlStrategyModels.IEEETransonRoboticsandAutomation.1998.

[21]RobertoHorowitzPravinVaraiya.ControlDesignofanAutomatedHighwaySystem.ProceedingsoftheIEEE.2000.

[22]KasugaYSasadaY.DevelopmentStatusofAHSKeyTechnologies.IEEEInternationalConfonIntelligentTransportationSystems.1999.

[23]Maurer，Behringer，ThomanekF，etal.ACompactVisionSys-temforRoadVehicleGuidance，In:

Proceedingsofthe13thInterna-tionalConferenceonPatternRecognition.1996.

指导老师意见：

签名：

年月日

开题报告会纪要

时间

地点

与

会

人

员

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职务（职称）

姓名

职务（职称）

姓名

职务（职称）

会议纪要：

主持人：

记录人：

年月日

指

导

小

组

意

见

负责人签名：

年月日

系部

意

见

负责人签名：

年月日