566 方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）

566 方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）,566,方程式賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）,方程式賽車,轉(zhuǎn)向,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 通用網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)測試平臺： 無線傳感器導(dǎo)航的無人駕駛汽車 摘要 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（CPSs）整合了虛擬的網(wǎng)絡(luò)世界和現(xiàn)實(shí)世界。如今CPSs在應(yīng) 用和理論方面仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。為了更好地促進(jìn)這一新興領(lǐng)域的發(fā)展，一種低 價(jià)的，利用無線網(wǎng)絡(luò)行駛的智能車輛實(shí)驗(yàn)平臺被設(shè)計(jì)出來用以驗(yàn)證相關(guān)方法和 理論。我們簡單的回顧了CPSs，WSNs和無人駕駛車輛的研究歷程，藉由深度 分析了測試平臺和WSNs航行原則，硬件和軟件都得到了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)表明行駛精 度高于0.67m。根據(jù)這些，概略的提出未來發(fā)展方向，以及面臨的挑戰(zhàn)。 1.介紹 CPSs系統(tǒng)通過計(jì)算、通信和控制整合現(xiàn)實(shí)世界。CPSs系統(tǒng)應(yīng)用于包 和 ， ， 通 ， 進(jìn) 車系統(tǒng)，程 控制，能 ， 表 ， 控制， 系統(tǒng)，制 ，控制 程，人 智能， 系統(tǒng)以 及通信 方面。 ?這一領(lǐng)域的應(yīng)用￠￡? ￥?人，仍§面臨currency1'的挑戰(zhàn) 為了“?這一新興領(lǐng)域的發(fā)展，設(shè)計(jì)出一?通用測試平臺?? fifl 的。以無 線網(wǎng)絡(luò)–?行駛車輛為?，我們設(shè)計(jì)了軟件和硬件，· ?一臺低價(jià)的智能車 輛。這?平臺????的CPSs系統(tǒng)，?于驗(yàn)證理論測試新方法，這?系統(tǒng)fi” 大?…‰（1）車輛和 WSNs? `′–被設(shè)計(jì)??ˉ?，價(jià)˙? 低（2）平 臺能測試大¨分 ?，?分 fi?表?。 2.WSNs和CPSs WSNsˇ—?一?? 的? 網(wǎng)絡(luò)更fi 。? 制和 的 能 的? ?用法和計(jì)算的 a 過在 的? 網(wǎng)絡(luò) 5-7] ?一? ? 的大的 ?。如今，WSNs 在??和o 地被用。CPSs ?今 的? 網(wǎng)絡(luò)， ?們ˇ WSNs 更 。在 CPSs ，? ?的?能?一?控制回 一 關(guān)。 WSNs 出現(xiàn)于90 ?，在諸如軍事目標(biāo)的??和偵測，–§災(zāi)害的預(yù) 警 學(xué)，危險(xiǎn)環(huán)境探測，地震預(yù)警 領(lǐng)域。在這些應(yīng)用 ，都 ?即時(shí)系統(tǒng) 如今，許'領(lǐng)域的應(yīng)用已??熟，但仍面臨currency1' ?，這些 ?主 包 拓?fù)?學(xué)結(jié)構(gòu)、通信 、 的實(shí)施，fi 池容 、 能 、能 回收、`靠的通信 和服務(wù)，質(zhì) －數(shù)據(jù)處理，及其?方面 8]。近幾 來， CPSs 已?被美國政府 當(dāng)做一?新發(fā)展策略。CPSs 研究程 的目標(biāo)將深深地整合現(xiàn)實(shí)的和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。一 些研究員在 CPSweek 和在CPSs主? 9] 上的國際的會(huì) 上從相關(guān)的研究學(xué)會(huì) 和大學(xué)討論對相關(guān)的觀念、技術(shù)、應(yīng)用提出挑戰(zhàn)。 3.無人 車 在近? ，智能 車已??為一?￥?人的領(lǐng)域，￥?更'的來–世界 各地的關(guān)注。在這些無人駕駛的車輛，視覺導(dǎo)航系統(tǒng) 起?重 的 用檢測的 理環(huán)境。 GPS和其?一些傳? ?子公司的 位和導(dǎo)航。如今，許'實(shí)際應(yīng)用 已付諸實(shí)施。 2getthere?人?速發(fā)展 通（PRT）?提供?? ，按需馬 停 蹄的 通運(yùn)輸方 。該系統(tǒng)由一些 的–? 車輛構(gòu)?[11]。同樣，ParkShuttle的 旅客捷運(yùn)系統(tǒng)連接”?城市[12]。[13]此外，蛇 RobuRide系統(tǒng)?無人駕駛車輛 為一?整體，無人車輛現(xiàn)在 能推 ?用，因?yàn)橐恍┘夹g(shù)上的局 ?。M. Li [14]提出了在緊急情況利用無線傳? 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施 為CPS用于航行內(nèi)¨ 用戶。在這?系統(tǒng) ，主 來–于無線傳? 網(wǎng)絡(luò)的位置信息， GPS和觀測 系統(tǒng)提供配套基準(zhǔn)面。這種? 下的無線傳? 網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航和上段提出的方法 同 無人駕駛車輛集?智能道 ，?一?? 的?征。 4.CPSs一?‰無人駕駛車輛導(dǎo)航與無線傳? 網(wǎng)絡(luò) 圖1 測試平臺結(jié)構(gòu)圖 圖2 無線傳感器智能車輛 4.1平臺架構(gòu) 對于大'數(shù)的研究?，一般及低價(jià)CPSs測試平臺進(jìn)行理論和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)。 我們現(xiàn)fi的技術(shù)，如無線傳? 網(wǎng)絡(luò)，嵌入 系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行 了分析和討論了擬 的測試平臺，從以下三?方面‰平臺架構(gòu)，導(dǎo)航原理和高 速公 的應(yīng)用，這其 就包 許'挑戰(zhàn)。圖1 了測試平臺架構(gòu)，這主 ?由 無線傳? 網(wǎng)絡(luò)和無人駕駛車輛。許'傳? …（?如 IEEE802.15.4/ZigBee），其?…?構(gòu) 無線網(wǎng)絡(luò)? 重·。與傳? …連接無 人駕駛車輛基準(zhǔn)無線傳? 網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)一 處理的信息，以? 車輛的 。一 ?無人駕駛車輛包 GPS和視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)， 位系統(tǒng)， 體主 為 位， 無人駕駛車輛主 于無線傳? 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。圖 無線傳? 的”?智能車輛。 2。 無人駕駛車輛無視覺系統(tǒng) ?通過無線傳? 網(wǎng)絡(luò)和GPS 位和導(dǎo)航。 Linux平臺的 系統(tǒng)。 4.2 導(dǎo)航原理 無人駕駛車輛的導(dǎo)航原理? 的。如圖3 ，這?制 的車輛 的無 線傳? 網(wǎng)絡(luò)。通過無線傳? 網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航，無人駕駛車輛`以 ? 地方的平 表面上。 設(shè)從起…到 …的無人駕駛車輛 ?。實(shí)驗(yàn)￠， …的位置信息應(yīng) 該被發(fā) 到無人駕駛車輛進(jìn)行 ， 一? 的 。在運(yùn)行的過程 無線傳? …實(shí)時(shí) 無人駕駛車輛與無線傳? 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。以這種方 ， ?用? 到一?合理的 。據(jù)無人駕駛車輛的當(dāng)￠位置，無線傳? 通 信 ?￠￡?合。如￥一?傳? 出?，§即重新配置無線傳? 網(wǎng)絡(luò)重·和。 圖 的currency1線。 3' 了“ 的運(yùn)? 。 4.3 應(yīng)用‰集?智能道 無人駕駛車輛 ??無線傳? 網(wǎng)絡(luò)，嵌入 系統(tǒng)， 的發(fā)展，一些新的? 方?，`以 應(yīng)用到無人駕駛車輛。fi用 fl提出的測試平臺，我們 在運(yùn)行一?程 ，圖4 出的情況下公 ” – 許'無線傳? …·?的無線傳? 網(wǎng)絡(luò)，提供 導(dǎo)航通過相關(guān)信息的 和處理。測試平臺的 ，無線傳? 導(dǎo)航的分??· 于無線傳? 網(wǎng)絡(luò)的 位精度、實(shí)時(shí)?能、控制算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)￥表明，無線傳? 導(dǎo)航的分????于0.67?。 圖3 無人車的導(dǎo)航原理 圖4 集成智能道路的無人駕駛車輛 5.從 同的?度研究研究 從 同的?度 于圖 5這?平臺的基礎(chǔ)上，?如系統(tǒng)? 分配，能 控制， – 控制，傳輸和?理 方面，基于? 的軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng) ?，控制技術(shù) 進(jìn)行測試和驗(yàn)證?！??合大'數(shù)的相關(guān)研究人員。 在過…的? ，許'研究都‰a于無線傳? 網(wǎng)絡(luò)。大 ??￥已 `在這一領(lǐng)域。§ ，′CPSs”??將虛擬的網(wǎng)絡(luò)世界與“實(shí)的 理世界結(jié)合的 ˉ出?…，為”?入了許'新的挑戰(zhàn)如實(shí)時(shí)?能，和控制方法。 圖5 從不同角度研究 6.挑戰(zhàn) CPSs?一?? ?的新領(lǐng)域，需 ? 各種 ?，在 同的˙¨體系結(jié) 構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)從 同的?度，來 發(fā)，?于連接的 理和網(wǎng)絡(luò)世界[1]。 ′CPSs”的挑戰(zhàn)，?了上?提到的挑戰(zhàn)， 包 ??，基于? 的 發(fā)，控制 系統(tǒng)和ˇ合?a系統(tǒng)，傳? 網(wǎng)絡(luò)和 ?網(wǎng)絡(luò)，—用?，`靠?，– ? 方 面fi 驗(yàn)證[4]。高?能無人駕駛 車仍§面臨?一些關(guān) ?。此外，如 實(shí)現(xiàn) 新的方法和理論， ?一?關(guān) 的挑戰(zhàn)。車輛的速度與系統(tǒng)的?能 相關(guān)。 ??速度的 “，我們fl ￠實(shí)時(shí)?能 ?！?，fi許'因 ，如硬件 平臺，設(shè)計(jì)方法， 系統(tǒng)的 應(yīng)速度。?此?外，無人駕駛車輛fl ˉ出– ?和`靠?，這?ˇ CPSs’更 ˙的。因此，應(yīng) §一? 新的方法，以￠證 系統(tǒng)的– ，無人駕駛車輛導(dǎo)航與無線傳? 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用一 在進(jìn)行通過? 樣 的測試。 7.結(jié)論 CPSs在過…的幾 ，這一新興領(lǐng)域已?￥?了 ?的利 ，將 ?為未 來的a ?速發(fā)展。 ??速發(fā)展，我們?nèi)悦媾R新的 和 ?的挑戰(zhàn)。在這 ?fl? ，我們?o 論無線傳? 網(wǎng)絡(luò)和CPSs系統(tǒng)， 設(shè)計(jì)通用，低價(jià)的測 試平臺。該平臺包 無線傳? 網(wǎng)絡(luò)的智能導(dǎo)航車輛，這被 應(yīng)用于測試和驗(yàn) 證相關(guān)理論。在此基礎(chǔ)上，一?? 的應(yīng)用程 ，集?智能道 無人駕駛車輛， 出 好的應(yīng)用￠￡。? ，我們 結(jié)幾?研究 ?， 更深入的研究這一領(lǐng) 域。 ‰? ? ?? 國 ? 學(xué)基 （??20090460769）， ?大學(xué)，? 理 大學(xué)（ 2011ZM0070），國 基礎(chǔ)研究基 國–§ 學(xué)基 （??‰ 50905063）， 省–§ 學(xué)基 會(huì)， 國（S2011010001155?）的鼎a支￡ 研究。 參考?料 [1]E. Lee, “Syber Physical Systems: Deisgn Challenges,” In Proc. of 11th IEEE Intl Symposium on Object Oriented Real-time Distributed Computing, May 2008, pp. 363-369. [2]B. H. Krogh, “Cyber Physical Systems: The need for new models and design paradigms,” Presentation Report, Carnegie Mellon University. [3]B. X. Huang, “Cyber Physical Systems: A survey,” Presentation Report, Jun. 2008. [4]J. H. Shi, J. F. Wan, H. H Yan and H. Suo, “A survey of cyber-physical systems,” in Proc. of the Int. Conf. on Wireless Communications and Signal Processing, November 9-11, 2011. [5]H. Karl and A.Willig, “A short survey of wireless sensor networks,” Technical Reports, Berlin, Oct. 2003. [6]J. Yick, B. Mukherjee, and D. Ghosal, “Wireless sensor network survey,” Computer Networks, vol. 52, 2008, pp. 2292-2330. [7]I. Khemapech, A. Miller, and I. Duncan, “Simulating wireless sensor networks,” Technical Reports, School of Computer Science, University of St Andrews, 2005. [8]E. B. S. Kaler and E. M. K. Kaler, “Challenges in wireless sensor networks,” In Proc. of ISCET 2010. Available at: www.rimtengg. com/iscet/proceedings/pdfs/misc/176.pdf. [9]Available at: http://www.cpsweek.org/. [10]J. Z. Li, H. Gao, and B. Yu, “Concepts, features, challenges, and research progresses of CPSs,” Development Report of China Computer Science, 2009, pp. 1-17. [11]Available at: http://www.2getthere.eu/Personal_Transit/. [12]Available at: http://connectedcities.eu/showcases/parkshuttle.html. [13]Available at: http://serpentine- [14]M. Li, Y. H. Liu, J. L. Wang, and Z. Yang, “Sensor network navigation without locations,” In Proc. of IEEE INFOCOM 2009, Rio de Janeiro, Brazil, Apr. 2009, pp. 2419-2427.