來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：王洪升 田蔚風(fēng) 金志華 陳以蒙

    摘要：智能交通系統(tǒng)是21世紀(jì)城市交通的發(fā)展方向，移動機(jī)器人作為智能車輛控制系統(tǒng)實驗平臺的一個主要部分，對智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)的研究具有十分重要的意義。介紹了面向智能交通系統(tǒng)的sjtnc-1移動機(jī)器人的組成和結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)敘述了基于數(shù)字信號處理器tms320lf2407a的控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。

    關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng) 移動機(jī)器人 數(shù)字信號處理器

    智能交通系統(tǒng)(its)的概念是美國智能交通學(xué)會于1990年提出的，它將先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)及計算機(jī)處理技術(shù)綜合運(yùn)用于整個運(yùn)輸管理系統(tǒng)中，通過對交通信息的采集、傳輸和處理，對交通運(yùn)輸進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理，建立起實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理體系，從而提高了交通效率和安全了，實現(xiàn)性交通運(yùn)輸服務(wù)和管理的智能化。

    智能車輛的導(dǎo)航與定位、自動駕駛與控制和車輛的預(yù)警防碰等智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，近年來受到國內(nèi)外越來越廣泛的關(guān)注，也取得了豐碩的成果。但真正的實驗研究還是很少，基本上只進(jìn)行了仿真試驗。鑒于理論上的模擬和實際應(yīng)用情況可能相差甚遠(yuǎn)，選擇了具有智能性、易擴(kuò)展性和移動性等優(yōu)點的車型移動機(jī)器人作為its關(guān)鍵技術(shù)的研究平臺中的主要部分——車輛模擬器。

    本文所闡述的移動機(jī)器人sjtnc-1，就是面向its提出的�？紤]到關(guān)鍵技術(shù)研究中需進(jìn)行大量的計算，如模糊控制、卡爾曼濾波和路徑導(dǎo)引等，并且系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的實時性要求很高，所以采用數(shù)字信號處理器(dsp)作為移動機(jī)器人主控cpu。

    1 tms320lf2407a簡介

    tms320lf2407a(以下簡稱f2407)是ti公司在tms320系列dsp的基礎(chǔ)上，專為數(shù)字電機(jī)控制而設(shè)計的。除了具有一般dsp的改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)、多總線結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)等優(yōu)點外，它還采用高性能靜態(tài)cmos技術(shù)，電壓從5v降為3．3v，減少了功耗。并且指令執(zhí)行速度提高到40mips，幾乎所有指令都可以在25ns的單周期內(nèi)完成。如此高的運(yùn)算速度使其可以通過采用高級控制算法如模糊控制、卡爾曼濾波以及狀態(tài)控制等來提高系統(tǒng)的性能。而且，它具有電機(jī)控制應(yīng)用所必需的外設(shè)，如：32k片內(nèi)flash、2k單訪問ram、串行外設(shè)接口(spl)、串行通信接口(scl)、兩個事件管理模塊、16通道雙10位a／d轉(zhuǎn)換器和can控制器模塊。

    2 移動機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)

    考慮到該移動機(jī)器人是面向its的，所以采用的是車型結(jié)構(gòu)(四輪結(jié)構(gòu))。前兩輪通過減速比為8：1的齒輪減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行連接，實現(xiàn)移動機(jī)器人的轉(zhuǎn)向功能；后兩輪通過減速比為6：1的齒輪減速機(jī)構(gòu)與驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行連接，實現(xiàn)移動機(jī)器人的驅(qū)動。電機(jī)的選型可根據(jù)實際情況選擇小型步進(jìn)電機(jī)或小型直流電機(jī)。這里選用的是瑞土minimotor公司生產(chǎn)的直流電機(jī)，這種電機(jī)具有體積小、轉(zhuǎn)矩大等特點。

    3 移動機(jī)器人控制系統(tǒng)

    控制系統(tǒng)以控制器f2407為核心，由無線通信、電機(jī)驅(qū)動、速度傳感器、數(shù)字羅盤、差分gps(dgps)接收機(jī)和4轉(zhuǎn)1串口通信模塊等組成，如圖1所示。無線通信模塊根據(jù)自行約定的通信協(xié)議接收上位機(jī)的規(guī)劃好的路徑信息，整個控制系統(tǒng)通過控制驅(qū)動電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)使移動機(jī)器人跟蹤該路徑行駛。電機(jī)采用pwm調(diào)速方式，其中驅(qū)動電機(jī)采用雙閉環(huán)(速度和電流)pid控制策略，而轉(zhuǎn)向電機(jī)則通過把數(shù)字羅盤的航向信息作為轉(zhuǎn)向的反饋量進(jìn)行pid控制。整個控制系統(tǒng)把dgps接收機(jī)的位置信息作為系統(tǒng)的位置反饋信息，用以完成整個系統(tǒng)的位置閉環(huán)控制。

    3．1 無線通信模塊

    mc35是德國西門子公司生產(chǎn)的可二次開發(fā)的支持gprs的雙頻gsm模塊，可以通過標(biāo)準(zhǔn)串