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交通運輸系統(tǒng)的發(fā)展水平是國家興旺發(fā)達的重要標志之一。過去10年來,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,汽車保有量也迅速增加,人們的出行范圍在不斷擴大。道路擁堵、尾氣污染和交通安全事故等車和路、交通與環(huán)境的矛盾已經(jīng)成為制約社會和經(jīng)濟正常運轉(zhuǎn)的因素之一。智能交通將先進的傳感、通信和數(shù)據(jù)處理等物聯(lián)網(wǎng)技術,應用于交通運輸領域,以此來構建一個安全、暢通和環(huán)保的交通運輸系統(tǒng),這是解決未來交通運輸問題的有效方案。智能交通中的物聯(lián)網(wǎng)技術具有典型的物聯(lián)網(wǎng)三層架構,由感知層、網(wǎng)絡層和應用層組成。其中感知層主要實現(xiàn)交通流信息的采集、車輛識別和定位等功能;網(wǎng)絡層主要實現(xiàn)交通信息的傳輸;應用層主要包含各類應用,既包括局部區(qū)域的獨立應用(如交通信號控制服務和車輛智能控制服務等),也包括大范圍的應用(如交通誘導服務、出行者信息服務和不停車收費等)。
智能交通作為物聯(lián)網(wǎng)技術應用的一個重要方面,是各個高校的學習和研究重點,但是由于智能交通的特殊環(huán)境背景,并不是每一個學校都有合適的場地和產(chǎn)品來完成這方面的研究。為了解決這個問題,廣州飛瑞敖電子科技有限公司設計了IOT-P02-04-00系列智能交通實驗套件來滿足學校的教學和科研使用。
廣州飛瑞敖電子科技有限公司IOT-P02-04-00系列智能交通實驗套件根據(jù)模擬實際交通場景,組建具有行業(yè)特色的物聯(lián)網(wǎng)智能交通實訓室,與實際應用緊密結合,覆蓋物聯(lián)網(wǎng)三個層面的主要技術,包括傳感器技術、RFID技術、微處理器技術、Wi-Fi通信技術等。將當前熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術和最有市場潛力的物聯(lián)網(wǎng)應用方案結合,提供了貼近現(xiàn)場應用的模擬環(huán)境,可以用于物聯(lián)網(wǎng)基礎理論學習以及驗證性實驗教學,還可用于物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)綜合布線及二次開發(fā)的實訓教學,為師生接觸和研究當前先進技術搭建橋梁。讓學生在學科實踐中不僅能接觸到硬件、編寫代碼,還能體會實際產(chǎn)品開發(fā)過程中各相關專業(yè)知識的交叉引用,積累開發(fā)經(jīng)驗。有了智能交通沙盤,學生不用走出校門、不用找企業(yè)實習,在實驗室就能積累產(chǎn)品開發(fā)的經(jīng)驗、培養(yǎng)團體精神、提高技術技能。為學生的就業(yè)創(chuàng)造更好、更多的機會。
如圖2.1所示,廣州飛瑞敖電子科技有限公司IOT-P02-04-01型智能交通-智能小車套件由智能小車、高頻讀/寫卡器、控制主機(安卓平板)三部分組成。智能小車由STM32單片機做為核心MCU,車上集成有RFID讀卡模塊、超聲波傳感器、紅外循跡模塊、擴展板接口、OLED顯示屏、超高頻標簽等模塊,實現(xiàn)無人駕駛、自動避障、無線控制、軌道切換等功能;
高頻讀/寫卡器由STC單片機作核心,集成有RFID讀/寫區(qū)、WIFI模塊配置、蜂鳴器警示等模塊,實現(xiàn)WIFI網(wǎng)絡配置、高頻標簽讀/寫等功能;控制主機對智能車的整體運行綜合控制,實現(xiàn)小車速度的檢測、運行模式的檢測、電池電壓的檢測、轉(zhuǎn)向卡位的檢測、手動/自動模式的設置、軌道切換的控制等功能。所有模塊之間均采用WiFi無線通信協(xié)議進行互聯(lián)互通。用戶既可以直接使用配套光盤提供的軟件對整個智能交通系統(tǒng)進行控制體驗智能交通應用,也可以根據(jù)配套光盤提供的二次開發(fā)資源,設計并自行開發(fā)上位機軟件,完成相關課程的課程實驗。
圖2.1 IOT-P02-04-01型智能交通-智能小車套件外觀
圖2.2 IOT-P02-04-01型智能交通-智能小車套件配件
智能交通套件(智能車)硬件主要包括:智能小車、高頻讀/寫卡器、控制主機(安卓平板)三部分組成。
2.3.1 智能車
智能小車是整個智能交通系統(tǒng)中的重要組成部分,小車按照指定的規(guī)則運行完成各種智能交通系統(tǒng)的應用和功能。智能小車采用雙層PCB板+X設計模式。底層PCB板主要包括超聲波模塊、紅外模塊、電機控制模塊、RFID讀卡模塊等傳感器。上層PCB板主要包括主MCU、按鍵控制、WiFi設備服務器、顯示屏等。X為小車預留的擴展接口,可以搭載無線充電模塊、副MCU等擴展板,為小車的功能擴展提供了無限可能。
圖2.3 智能小車
● 智能小車自動駕駛
具有根據(jù)預先規(guī)劃的路徑、尋線運行的能力,即能夠在規(guī)劃好的軌道上,按照道路規(guī)劃線,自動運行,自動避障,自動報警等功能。在小車正常行駛的時候也可以通過小車自帶的WIFI模塊通訊,拿取小車運行數(shù)據(jù)并按照規(guī)定的指令進行控制。
● 遙控車
網(wǎng)絡遙控:通過網(wǎng)絡設備本地/遠程網(wǎng)絡遙控小車在平面上運行。其控制方式可以采用直接控制智能小車,也可以采用通過實驗室的服務器控制小車。
不同的控制方式,覆蓋不同的技術,可以展開多種技術的教學與實踐。
2.3.2 高頻讀/寫卡器
智能小車依靠本身自帶的RFID讀卡器可以讀取埋在道路下方的高頻卡,并能根據(jù)不同的高頻卡做出不同的反饋。
圖2.4 高頻讀/寫卡器
● WiFi模塊配置:根據(jù)需要配置小車及其他套件的WIFI模塊??稍O置WiFi模塊的網(wǎng)絡IP、網(wǎng)絡協(xié)議、端口號、AP/網(wǎng)卡、串口參數(shù)等。
● 高頻卡配置:根據(jù)需要配置高頻卡??梢宰x取高頻卡的卡號、扇區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀/寫校驗等。
2.3.3 智能交通-智能小車套件管理軟件
為智能車提供配置和查詢功能。
● 查詢功能:連接入目標小車的IP地址后可以實時監(jiān)控小車的當前運行狀態(tài):電池電壓、速度、轉(zhuǎn)向卡位等信息。
● 配置功能:連接入目標小車的IP地址后可以實時控制小車的運行狀態(tài)。在手動模式下可以控制小車前后左右行駛;在自動模式下可設置小車左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)的卡位,循跡運行的時候即可自如的切換運行軌道,為以后的智能交通其他功能模塊提供驗證環(huán)境。