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嵌入式智能站牌控制系统研究与设计

作　者: 岳勇
导　师: 朱宇
学　校: 西安科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式系统智能站牌智能交通系统 ARM Android GPS
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

嵌入式智能站牌控制系统可以有效地展现公交车辆的实时运行状态，为广大乘客提供乘车参考建议。嵌入式智能站牌控制系统建立在智能交通系统ITS和嵌入式系统两大平台之上，并结合了二者的技术优势，是当前的研究的热点之。本文从智能公交系统功能出发，分析了嵌入式智能站牌控制系统所涉及的主要问题，明确了嵌入式智能站牌控制系统在智能交通系统中的地位与作用。进而提出了嵌入式智能站牌控制系统需要解决的三大核心问题：车内视频监控、车辆精确定位和车辆到站时间预测，并将这三大核心问题作为嵌入式智能站牌控制系统研究重点。针对这三大核心功能，提出了嵌入式智能站牌控制系统的硬件总体解决方案，构建了以三星公司的ARM处理器S3C6410为核心开发平台，并依托该平台合理地进行了外围电路设计和模块选型。该平台提供了全面的硬件解决方案，完全符合上述三大核心功能的需求。并为该硬件平台选取了合适的嵌入式操作系统平台，构建了以Android为核心的软件开发环境，同时也较全面地阐述了Android操作系统的移植过程。对车内视频监控的整体架构进行了布局，设计了嵌入式智能站牌WiFi站点的组网形式，提出了工业级无线路由器级联解决方案，实现了沿途智能站牌WiFi站点的全局覆盖，保证了公交车辆和移动用户间可靠的视频传输。对车内视频监控中的视频服务器进行了详细设计，构建了以V4L2视频提取技术和嵌入式Web服务器为核心的车内视频监控移动平台，并实现了基于HTML5技术的PC端和移动端的Web远程访问系统。对车辆精确定位和车辆到站时间预测的原理进行了深入研究。在大量的数据观察和数据分析的基础上，发现了影响车辆精确定位和车辆到站时间预测的关键因素，借助于数学推理，提出了用于改进车辆精确定位的磁力吸附算法和车辆到站时间预测的时间基准智能算法。二者相辅相成，较好地解决的车辆精确定位和车辆到站时间预测的问题。最后，对嵌入式智能站牌控制系统进行了系统测试，并针对存在的问题进行了系统优化，提升了系统性能，进步验证了系统具有定的实用价值和经济价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 本课题研究的背景与意义  9-10
    1.1.1 课题研究背景  9
    1.1.2 课题研究意义  9-10
  1.2 国内外研究动态及发展趋势  10-13
    1.2.1 国外发展历史  10-11
    1.2.2 国内发展状况  11
    1.2.3 应用前景  11-12
    1.2.4 发展趋势  12-13
  1.3 本文的研究内容及各章节安排  13-14
    1.3.1 本文研究内容  13
    1.3.2 本文章节安排  13-14
  1.4 本章小结  14-15
2 嵌入式智能站牌控制系统的功能分析  15-23
  2.1 嵌入式智能站牌控制系统基本功能  16-18
    2.1.1 信息中心交互功能  16-17
    2.1.2 用户交互功能  17
    2.1.3 车辆交互功能  17-18
  2.2 嵌入式智能站牌控制系统的三大核心功能  18-22
    2.2.1 车内视频监控  18-20
    2.2.2 车辆精确定位和车辆到站时间预测  20-22
  2.3 本章小结  22-23
3 嵌入式智能站牌控制系统的硬件设计  23-43
  3.1 嵌入式智能站牌控制系统硬件解决方案总体设计  23-26
    3.1.1 ARM 处理器介绍与选择  23-25
    3.1.2 硬件解决方案总体设计  25-26
  3.2 外围接口电路设计  26-32
    3.2.1 电源管理模块  26-27
    3.2.2 SDRAM 存储器  27-28
    3.2.3 FLASH 存储器  28-29
    3.2.4 LCD 触摸屏模块  29-30
    3.2.5 UART 串口模块  30
    3.2.6 USB 模块  30-31
    3.2.7 网络接口  31-32
  3.3 GPS 模块选型  32-38
    3.3.1 GPS 方案供应商  32-34
    3.3.2 GPS 模块选型  34-36
    3.3.3 GPS 模块指令  36-38
  3.4 GPRS/3G 模块  38-40
    3.4.1 GPRS/3G 模块选型  38-39
    3.4.2 GPRS/3G 模块指令  39-40
  3.5 WiFi 模块  40-41
  3.6 CC1100 模块  41
  3.7 RFID 模块  41-42
  3.8 USB 摄像头的选取  42
  3.9 本章小结  42-43
4 嵌入式智能站牌控制系统的软件设计与实现  43-71
  4.1 嵌入式操作系统的选择  43-47
    4.1.1 嵌入式操作系统简介  43-44
    4.1.2 几种常见的嵌入式操作系统比较  44-45
    4.1.3 Android 操作系统简介  45-47
  4.2 Android 操作系统移植  47-52
    4.2.1 Android 操作系统开发环境的构建  47-48
    4.2.2 U-boot 的配置和编译  48-49
    4.2.3 Android 内核的配置和编译  49-51
    4.2.4 Android 文件系统的制作  51-52
  4.3 Android 应用程序开发平台简述  52
  4.4 车内视频监控的研究设计与实现  52-56
    4.4.1 主要技术介绍  52-53
    4.4.2 车内视频监控的总体设计  53-54
    4.4.3 车内视频监控图像采集设计  54-55
    4.4.4 车内视频监控 Web 服务器设计  55
    4.4.5 车内视频监控 Web 界面设计  55-56
  4.5 车辆精确定位算法研究与设计  56-62
    4.5.1 车辆定位的数据分析  56-60
    4.5.2 车辆定位的算法模型  60-62
  4.6 车辆到站时间预测算法研究与设计  62-70
    4.6.1 车辆到站时间预测的数据分析  62-68
    4.6.2 车辆到站时间预测的算法模型  68-70
  4.7 本章小结  70-71
5 系统测试与结果分析  71-81
  5.1 系统测试  71-79
    5.1.1 系统测试环境  71-72
    5.1.2 安装 Android 操作系统  72-73
    5.1.3 车内视频监控的测试  73-75
    5.1.4 车辆精确定位算法的测试  75-77
    5.1.5 车辆到站时间预测算法的测试  77-79
  5.2 系统测试的结果分析  79
  5.3 本章小结  79-81
6 总结与展望  81-83
  6.1 课题总结  81
  6.2 研究展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-88
附录  88

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