基于物联网的智能车辆控制系统的设计与实现毕业设计.doc

基于物联网的智能车辆控制系统的设计与实现本 科 毕 业 设 计（论 文）题目_基于物联网的智能车辆控制系统的设计与实现_学生姓名 学 号 1121359 指导教师 学 院 信息技术学院 专 业 计算机科学与技术 交稿日期 2015年3月10日 教务处制上海建桥学院毕业设计（论文）学术诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名： 日期： 2015 年 3 月 5 日上海建桥学院毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海建桥学院可以将本毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计（论文）。 保 密 ，在 年解密后适用本授权书。本论文属于 不保密 þ。（请在以上方框内打“”，如作者未做出选择的情况下，按不保密处理。）作者签名： 指导教师签名：日期： 2015年 3 月 5 日 日期： 2015年 3 月 5 日基于物联网的智能车辆控制系统的设计与实现基于物联网的智能车辆控制系统的设计与实现摘 要随着国民经济水平的增长，车辆出行已经成为了人们首选的出行方式之一。随着汽车数量爆炸式的增长，道路交通安全、城市道路拥堵问题已逐渐成为了人们关心的话题。作为解决这一系列问题的智能交通已然成了日益关注的对象，其中核心部分智能车辆也愈发重要。本文详细地介绍了智能车辆控制系统的设计与实现。智能车辆控制系统是利用Visual Studio 2012开发平台设计和实现了一个可以实时观测、管理智能汽车的控制管理平台。本系统利用了物联网中无线射频技术，通过标签及阅读器对车辆行驶数据进行采集，从而反馈给软件。系统主要功能有管理智能汽车自动行驶、自动停车、报站名、监控汽车行驶状态等。整个系统通过设计与调试，保证了其正常运行，达到了控制、监控效果。有效的根据设定进行行驶，减少道路不安全、拥挤等问题，增加人们出行便捷性、安全性。关键词：物联网，智能汽车，Visual Studio 2012I基于物联网的智能车辆控制系统的设计与实现Design and implementation of intelligent vehicle control system based on the Internet of thingsAbstractWith the growth in the national economy, car travel has become one of the preferred ways to travel. But with the explosive growth in the number of cars, road traffic safety, urban road congestion has become a topic of concern. As a solution to these series of problem, the intelligent transportation has become increasingly concerned object, the core part-intelligent vehicles are also increasingly important.This paper introduces the design and implementation of intelligent vehicle control system. Intelligent vehicle control system is to use the Visual Studio 2012 development platform, can design and implements a real-time observation and management of the intelligent car control management platform. This system takes advantage of the Internet of things in the radio frequency technology, through the tag and reader for vehicle traveling data acquisition and feedback to software. Main function of this system is that manage smart car automatic driving, automatic parking, broadcasting stations name, and monitoring the car status.The whole system through the design and debugging ensure the normal operation, control, monitoring effect. According to the set of driving, it can effectively reduce the road unsafe, congestion and other issues, increase people travel convenience and safety.Key Words: the Internet of things, smart cars, Visual Studio 2012II目录1 绪论11.1 课题背景11.2 课题意义11.3 研究现状21.3.1 国外现状21.3.2 国内现状21.4 物联网21.4.1 物联网概念21.4.2 物联网特点32 智能车辆控制系统的关键技术52.1 无线射频技术52.1.1 无线射频技术的概念52.1.2 无线射频技术的特点52.1.3 无线射频技术的应用6 2.2 Visual Studio 201273 系统分析93.1 需求分析93.1.1 功能性需求93.1.2 非功能性需求93.2 可行性分析103.2.1 技术可行性103.2.2 操作可行性114 系统总体方案设计124.1 系统总体框架124.2 系统功能模块124.3 运行环境154.3.1 硬件环境154.3.2 软件环境155 详细设计与具体实现16 5.1 智能车辆硬件模块165.1.1 智能交通模拟街道165.1.3 智能交通模拟车站175.1.3 智能车辆175.2 车辆监控模块的实现 185.3 报站名模块的实现195.4 车速比控制模块的实现216 系统测试236.1 测试原则236.2 测试方法246.3 软件功能性测试246.3.1 车辆监控模块测试246.3.2 车辆报站模块测试256.3.3 车辆速度比设置模块测试256.4 测试结论267 发展趋势与总结277.1 发展趋势277.2 总结27参考文献29致 谢30IV1 绪论1.1 课题背景随着城镇化、现代化、机动化步伐的加快，人们对生活质量要求的提高，汽车已逐渐成为了人们日常生活中必不可缺少的代步交通工具。在一些欧美发达国家，旅客运输总量的59%以上，货物运输总量的52%以上交由汽车来完成1。然后随着汽车持有量的增加，城市中道路交通压力也已日益增大，尤其在许多城市的中心城区和在早晚高峰时段，拥堵情况则更为严重，水泄不通也毫不为过。伴随着堵车、塞车，许多交通事故等威胁到人们生命安全的问题，也变得更加突出。例如疲劳驾驶、酒后驾驶、无证驾驶、司机赌气驾驶等等危险的驾驶行为，也都时刻威胁着自己及他人的生命及财产安全。为了解决这一系列问题，利用物联网，针对公共交通进行智能化改造有着较强的实际意义。作为解决社会公害问题的有力手段之一，近几年来受到了全球各国的高度重视。智能化交通的产生将给道路建设和运输方式带来的一场全新的革命，它对道路的建设提出了与现在完全不同的要求，使车辆运输在方法、效果和观点上都产生了本质上的改变及创新，这将使得交通运输变得更加的安全、环保和高效。智能汽车作为智能化交通中核心技术，其重要性不言而喻。智能汽车是以汽车为平台，通过计算机、传感器、通讯器、人工智能控制及自动控制等技术，在车内安装GPS定位系统、导航信息资料库、道路状况信息系统、紧急报警系统、自动驾驶系统等一系列的复杂非线性的控制系统，最终形成集能够感知环境、制定规划、辅助性驾驶功能等集于一体的综合性系统2，不仅提升了乘坐汽车的安全性、舒适性、便捷性及提供了良好的人车交互界面，还能更好的解决眼前的道路交通问题。智能汽车将会给道路交通带来一场全新的革命，人们的出行方式将必然会发生翻天覆地般的改变。1.2 课题意义作为智能交通系统中的重要角色，智能汽车充分体现出其安全、可靠、舒适及快捷的优越性能。汽车智能化的研究和开发，可以提高车辆的控制水平，减少人为因素的交通事故，保障了车辆在道路行驶过程中的安全、通畅以及舒适。而智能汽车的诞生，恰好弥补了人类驾驶车辆时会产生的缺陷，智能化的汽车能在系统预先设定的线路下进行行驶，提前规划好路径，避免堵车、交通事故、施工道路等意外路况，不仅使得人们乘坐汽车更加舒适、便捷、安全，更提升了城市的交通运输能力，改善了道路拥挤情况，更降低了车祸等危险事故的发生，为人们的生命及财产安全提供了保障。1.3 研究现状1.3.1国外现状在智能汽车系统研发方面，美国、欧洲等一些发达国家从上世纪七十年代起就已经开始设计、研究，并且一直都领先于其他各国。近年来，以美国谷歌公司、电动车制造商特斯拉为首的国外知名大企业，先后致力于智能汽车的研发中，争取实现汽车驾驶的新革命。其中谷歌公司研发的智能汽车，已在近几年中累计行驶近50万公里并且从未发生交通事故。在美国已有3个洲的法律允许谷歌的智能汽车在公共道路上行驶，依照如此趋势美国其他洲通过智能汽车上路的法案可能只是时间的问题。谷歌公司更是曾明确发布了智能汽车上市的倒计时，这纷纷让全球人们感受到智能汽车时代将来临。伴随着计算机技术的高速发展，智能化科技的广泛应用，越来越多的传统汽车厂商纷纷与IT企业进行跨界合作。去年，在美国拉斯维加斯举办的国际消费电子展上最大的亮点并不手机和电脑，而是汽车智能化产品。在13年苹果电脑全球研发者大会上，苹果公司更是高调地公开了自家的“IOS 应用于车辆”计划，这标着苹果公司全面地进军智能汽车市场。1.3.2 国内现状在我国，智能汽车研发相对于国外起步较晚，与国外相比，虽然我国技术还有一些落后，但到目前为止也取得了阶段性成果。目前，国内北京理工大学、清华大学、国防科技大学、上海交通大学等众多学院都有过智能汽车的研发。其中，清华大学的THMRV（Tsing Hua Mobile Robot-V）是目前我国研制的新一代智能汽车，并有面向高速公路和一般道路行驶的功能。上汽、吉利、一汽、长安、比亚迪等几家国内自主品牌车企也已纷纷推出了自主研发的智能化汽车产品。伴随着汽车制造技术的日益成熟，智能汽车发展的高级阶段将会在2020年左右到来。虽然智能汽车的话题被人们广泛讨论着，但在我国，有关智能汽车方面的法律、法规还是不完善的，与其他行业一样，智能汽车的开发、研究离不开国家的扶持与政府决策方面的指导，以及行业协会在其中推动起到的积极作用。1.4 物联网1.4.1 物联网概念2005年在信息社会世界峰会上国际电信联盟(ITU)上正式提出了物联网概念。物联网(Internet of Things)简称:IOT,就是一个由各种物体间互相联系而形成的一种网络，也曾被称之为传感网络，它是指将具有标识、感知功能和智能处理能力的各种信息传感装置及系统，如传感器网络、二维条形码与二维码扫描设备、RFID标签、无线射频标签阅读器、全球定位系统和其它建立于物与物通信模式（M2M）上的短距离的无线自组成的网络，它可以通过各种网络与互联网连接起来，从而形成的一个更加宽广的智能化网络2。因此有人把物联网形象的描述为“每件物品与人相联系”的网络。 物联网是在互联网的基础上将在任意时间、任意地点、任意人之间的沟通、交互和连接，扩展成为了在任意时间、任意地点、任意人与任意物、物与物之间的联系与交互。通过物联网技术，人们可以得到更加智能化的服务，实现智能识别、在线观测、查寻追溯、实时定位、智能监测、远端控制等功能3。物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。各种传感器和传感器网关是感知层构成的关键，其中包括了二维条形码及二维码扫描设备、传感器、RFID标签和无线射频标签阅读器、全球定位系统等感知终端4。感知层的主要功能是识别不同的物体，采集各类信息。各种私人网络、有线或无线通信网络、互联网、网络管理系统和云计算平台等都是组成网络层的关键，网络层负责传递和处理感知层获取的数据。而应用层则是物联网和用户（包括人、机构和其他软件或硬件）的接口，各行业按照各自需求，将物联网加入并相结合，能够实现物联网的智能化应用5。其中，数据采集技术、近程通讯技术、数据远程传输技术、大量数据智能分析与控制技术是物联网的关键技术。目前的数据采集主要通过传感器和电子标签等方式完成， 其中的无线射频技术（RFID）作为数据采集的重要手段，是构成物联网的基础。无线射频技术是一种双向通道并利用电波信号对数据进行高速、精确、实时地收集并且进行处理，从而自动识别不同物体的无线传感技术。最早可追溯到第二次世界大战期间，RFID技术就已经被开始运用于军事领域的识别、定位和跟踪。目前，这种技术在工厂、商城、物流、 运输、 医院等各个行业的应用越来越普及。 物联网在实际运用当中包含许多优点，例如：更加优化的体验互动；商业活动自动化的可见性和可预测性；通过高分辨率侦测的数据捕捉可以实时地提供性价比更高、更优秀的服务；实现对生产的产品性能信息实时地分析与了解；通过提高运行效率、灵巧性、运行精准性以及自主化来对已经存在的商业流程进行创新及改进。尽管现在已经有很多将各类实体物品进行相互联系的有趣应用，但是，目前物联网的发展仍然处于起步阶段，需进一步深入研究，来发现其其他的潜能，这样才能被更多行业认同并更加广泛地使用。1.4.2 物联网特点第一，物联网是将各类感知技术在各个领域内更加创新的使用。在物联网上安装了许多各种不同种类的接收器与发射器，每个物品都可视作为一个数据源，而不同种类的数据接收器所收集到的数据内容和数据格式是有所不同。接收器能实时得获得不同的数据，并且按照一定的射频能够规律性的收集周围环境的信息并不断地进行数据更新。 第二，物联网是一种以互联网为基础所建立的网络。物联网的重点和主要技术依然是互联网，它主要通过各种通信网络和互联网进行交互，将各类物品的准确信息实时传输会其他系统。在物联网中接收器收集到的数据则需要通过各类网络进行传送，因此它的信息量将会十分庞大，形成了一个极大数据网，为了确保数据在传输时的精确性和实时性，因此物联网必须要能与各种网络和网络协议所兼容。 第三，物联网不仅提供了各类传感器之间的连接，而它自身也是能够将数据进行智能化处理，对各类物品进行智能化识别、处理。各类传感器的智能化操作与物联网相结合，利用现在先进的云技术、运处理等能力，将各领域产品的功能进行扩展。人们可以在传感器搜收集到的大量信息中进行筛选、分析、总结，挑选出有实际作用的数据，以满足不同行业不同产品的性能，来创建各行业中新应用与新生产模式。2 智能车辆控制系统的关键技术2.1 无线射频技术2.1.1无线射频技术的概念无线射频技术也称之为无线射频识别技术，英文名为RFID（Radio Frequency Identification）。无线射频技术是一种无需触碰物体表面而能够自动识别的技术，它通过无线射频信号对物体进行自动扫描识别并收集到有关物体的一切信息6。无线射频的核心技术是一块集成电路，每块芯片内都含有无线射频数据，读取器可以在远距离读取芯片内存储的数据，无须在可视范围内做扫描或触碰7。无线射频的芯片特别小，只有一粒芝麻的大小左右，能够轻易地嵌入到任何物体标签中，这一技术已经早起在一些局部范围内取得了成功的应用，如全球零售霸主沃尔玛超市就已将这技术运用于超市商品中的条形码上。无线射频系统主要包含几部分硬件构成：(1)应答器：即所谓的电子标签、RFID标签。标签被放置在任何要被识别的物体中，其中事先存储了该物体的数据信息。通常，应答器由一些电子原件及微电子芯片组成，应答器一般并没有自己的电源，只有当阅读器在响应范围内才会有源4。（2）阅读器：又称为扫描器。阅读器用来扫描待识标签中的数据。一个阅读器通常包含发送器、接收器、控制单元以及其他耦合原件。此外，许多阅读器还会有附加的接口用来使获得数据进一步传输给另外的系统,如PC4。（3）微型天线：其用于在电子标识和扫描器之间传输射频信号。任何一套无线射频系统中，至少含有一根微型天线用来传输和接收信号。2.1.2无线射频技术的特点无线射频技术有以下几大特点：（1） 无线射频技术可以通过无线射频信号来识别各种物体，无需任何光源，降低了识别技术的操作要求。（2） 无线射频技术具有穿透性，可以直接透过包装材料或物体表层读取物品的数据，能够很好地保护外层材料，从而最大程度的节省各种包装资源。（3） 无线射频技术可以在任何恶劣的环境中使用，对环境的要求十分低，即使是在暴雨或大风中，依然能稳定工作。（4) 无线射频技术支持数据再写入，不需要额外生产新的电子标签，能够节省一大笔费用，相对于目前的二维码标签更加环保。（5） 无线射频技术使用防冲突技术，能够同时对多个电子标签进行操作，适合用于需要同时大量扫描的场合，如超市、大规模生产的工厂等制造业，都不怕因阅读器识别错误而带来的错误及麻烦。（6） 无线射频技术能够远距离扫描目标，不需要与目标物体进行表面接触就可收集到数据，这不仅能大大提高识别时间，更方便了识别时的空间，如在高速收费中，这项技术早已大大的提高了人们的过关时间，方便了人们出行。（7） 无线射频技术可以对被放置了无线射频标签的物品进行追踪定位，提供有效的位置信息。这项技术在智能车辆控制系统中也有所体现，它提供了车辆行驶时的具体方位，能为用户了解到当前车辆所行驶到的位置。与目前的二维条形码相比，无线射频标签有着极大的优点，不仅能存储更丰富的信息，在使用的环境上要求也更低，操作方法上也更加简化。因此无线射频技术在将来的广泛应用，将会给人们生活、工作都带来方便。2.1.3无线射频技术的应用目前无线射频技术已经被广泛应用于工厂智能化、商业智能化、车辆运输监控管理等众多行业，主要有以下几大应用实例：（1） 公路运输收费管理采用了无线射频技术后，安装电子标签的车辆能以15km/h的速度通过收费口，读取设备可以快速地记录通过车辆的信息及车辆账户的信息，实现高速公路通行费的自动征收与管理9。（2） 人员车辆出入管理无线射频识别系统可以应用于停车场、机密单位等重要场所的人员出入管理。将标签安装在车辆上或佩戴在工作人员身上，当人员或车辆经过阅读器时，通过的车辆或人员信息以及时间能够被车辆快速扫描并记录下来。同时还能对进入者进行分析，判断其是否有权限进入，起到安全管理作用。（3） 商场应用由于无线射频的标签比条形码有很好的优越性，所以可以在商场中使用无线射频标签来代替条形码进行货物的管理。当无线射频标签代替了条形码后，加速了工作人员盘点工作，顾客更容易查找所需商品所在的位置等。（4） 畜牧业管理在牧场可以将微小的无线射频标签植入到各类动物皮下，这样能实现管理畜牧业管理的自动化、智能化。通过电子标签，人们可以追溯到自己所食用到的实物的生产地及其生长周期。让人们真正的吃到放心食材。不仅方便了畜牧业的管理及饲养，还让人们能更加直观的感到受自己所购买的食材的健康性。（5） 物流管理目前，在我国网购已成为人们最喜欢的消费方式，在爆炸式的网上消费量增长的情况下，物流运输管理问题也日渐突出。而无线射频技术则能更好的解决这问题。在各个运输车辆、集装箱、甚至包裹上直接安装电子标签，当车辆经过各个中转站时，阅读器能直接扫描出运输信息，更加快捷的反馈给网购用户，这大大减少了目前包裹信息需要人工一个个扫描录入的缓慢工作时间。这也能极大地提升物流运输速度，减少物流成本，让人们能更快获得自己网购物品。（6）产品防伪利用无线射频标签的唯一性、高安全性、以验证性等优秀特性，可以将无线射频标签添加到普通商品中，相当于有了一个唯一的身份证。当商品在生产、运输等环节中将各类信息存储到电子标签当中，这样电子标签中就有了关于这商品的所有信息，顾客能根据标签查询到商品的一切信息，有效的杜绝了假冒商品的出现。（7）其他应用无线射频技术还可以对老人、儿童有效的进行出入管理，防止老人或者儿童走失。解决了人口丢失等不必要的问题。无线射频技术还可以更大量地使用于监狱、核电站等这些重要场所或单位。对所有进出者进行自动登记，包括人员信息、具体时间、进出位置等。从而大大的增加这些重要区域的安全系数。对于医院而言，无线射频标签还能存储病人的病例等情况，更加有效的管理、治疗病人，能对病人的所有用药、手术等一切信息进行智能化管理。2.2 Visual Studio 2012在美国微软公司众多开发工具包系列产品中Microsoft Visual Studio（简称VS）是最为耳熟能详的一个。Visual Studio是一个基本完整的开发工具集，它包含了整个软件生命周期中所需要的大部分工具，如代码管控工具、集成开发环境(IDE)等等。所写的目标代码都适用于微软支持的所有平台，包括Microsoft Windows、Windows CE、.NET Framework、.NET Compact Framework和Microsoft Silverlight 及Windows Phone。Visual Studio也是目前最受欢迎的Windows平台应用程序的集成开发环境。Visual Studio 2012作为一个集成解决方案，无论是个人开发或是团队开发都十分适合。Visual Studio 2012 是现在最流行的应用程序开发环境之一，在三个方面进行了改进：提高了团队协作效率、提升了应用程序开发速度、用户的体验有了极大突破。Visual Studio2012让同事间能够更好的合作，提高了开发效率和专注度，将人们优秀的想法付诸于现实中。Visual Studio 2012 允许开发者使用多种语言进行开发：C+、C#，xaml、VB、html+javascript，css。Visual Studio2012对系统资源的的要求相对于以前版本有所减少，不过需要Windows 7、Windows8的支持。如图2.2为Visual Studio 2012 C#开发环境图2.2 Visual Studio 2012 C#开发环境3 系统分析3.1 需求分析3.1.1 功能性需求功能性需求指用户对系统具体作用的一种期望，希望系统能到完成哪些具体的功能。智能车辆控制系统，主要用于家庭车辆控制或公交车辆控制，希望能对车辆完成自动行驶、实时监控及修改车辆设定等一些基本需求并提供一些具有人性化的功能，其主要满足以下要求：（1）自动行驶智能车辆通过贴有RFID标签的道路上行驶时，车辆上的RFID阅读器能够读取路面标识、红绿灯、道闸等装置上的标签，然后根据读取到的标签指示进行正确的行驶。当车辆遇见红灯、道闸关闭、遇见车站时，能够自动停车，待信号灯变为绿灯、道闸打开后能再次自动行驶。使得车辆的运行能够完全自动化，大大改进目前智能汽车在复杂路口无法自动行驶的局面。(2) 实时监控系统通过物联网中无线射频技术（RFID），在道路上装有RFID标签，而车辆上则装有RFID阅读器，当车辆在道路上行驶时能够读取到标签上的信息，将车辆行驶的位置、状态，目前所在道路等信息，返回给系统，通过模拟的地图，能让用户在直观地观察到目前车辆的方位和状态，能及时的进行监控。该功能是智能车辆控制系统中的重要环节。这功能也将使用户能更加放心的让智能汽车在路面上行驶，并让车辆处于自己监控之中。（3）数据修改通过系统，能够修改车辆的设置。例如，当车辆行驶过慢时，能通过调节速度比，来加快车辆的行驶速度。当然车辆的速度比也将被设置在一定的范围内，以免超过车辆的最大速度。这能让用户根据路面情况实时地控制车辆行驶，减少路面交通问题。（4） 车辆报站当公交车辆行驶到车站后，车辆上RFID阅读器在读取了当前车站标签上的信息后，能自动语音播报当前的站名，能人乘客知晓当前站台，并能完全减去当前公交车行驶中，司机们手动按钮报站的操作。3.1.2 非功能性需求非功能性需求指为了满足用户业务要求并且必须具有除基本需求以外的额外需求。本系统则应具备以下非功能性需求：（1）准确性智能车辆控制系统应具备准确性，当用户在计算机中查询车辆位置时，信息的显示应该是十分精准的，误差不应太大。而当多辆车辆同时在监控中时，车辆定位信息也必须要十分准确，这样才能让用户在使用软件时，能够知晓每辆车辆的准确、精准的行驶位置。（2）实时性智能车辆控制系统同时应具备实时性，系统能够时刻更新车辆所行驶的信息，这样用户才能在知道车辆精准位置的同时，能实时的观察其当前位置，这样监控才更加准确、高效。（3）易操作性智能车辆控制系统在设计时，应考虑到易操作性。车辆控制系统在将来的使用用户是各类人们，也许有的人并不能熟练的操作电脑，而若要使用智能车辆控制系统，则对他们来说应是易操作的，他们在监控车辆的同时能更加简单的修改车辆设置，这样才适合大多数人群。（4）可扩展性智能车辆控制系统应具备实用性，它能在满足大部分需求的情况下，还需要有一定的扩展性。在智能汽车发展的道路上，其智能化、人性化的功能必将更加丰富，各种功能需求也会逐渐提出，而智能车辆控制系统具有的扩展性就能以便在将来能够为智能车辆控制系统进行功能上的补充与扩展。这样智能车辆控制系统才会更加多功能，更具实用。（5） 可维护性对于开发团队而言，一个系统软件开发完毕并不意味着其工作任务的完成，而系统软件的维护将会是他们最容易投入时间和成本的地方。智能车辆控制系统在将来也必将得到提高，各类问题也都会随处出现，只有系统软件具有可维护性、易维护才能增加软件的生命周期，让软件更好的运行、生产。3.2 可行性分析3.2.1 技术可行性技术可行性常指所要开发的系统所需要的技术能否实现。智能车辆控制系统所需要的主要技术是物联网中RFID射频技术。无线射频系统在生产运用中，电子标签被附着在需要识别的物品的表面，并且在电子标签中存储着预先设定的数据信息。阅读器可以不接触标签表面，识别、读取到电子标签中提前所存储的数据信息，起到自动识别物体的作用。而阅读器则可发出无线射频信号，当电子标签进入到磁场后会产生感应电流从而获得电能，发送出原先存储的数据，被阅读器读取后通过分析、加工并传输到控制系统或其他端口进行相关的处理操作17。在智能车辆控制系统中，可在道路上保存标签，当车辆上安装的读取器读取到所在位置的标签后，能传送回主机，实现实时监控、远程控制等效果。3.2.2 操作可行性操作可行性是指系统能否在用户日常的操作中，给予方便。智能车辆在未来将会给人们的出行带来巨大便利并且也会给道路安全增添保障，而智能车辆控制系统更是必不可缺的系统。本系统不仅能让人们在使用智能车辆时进行实时的监控，更能方便，及时的更改设置，减少智能车辆在行驶中所可能产生的危情。目前技术，计算机可通过无线网络或端口连接的方式获得数据，对用户而言，本系统的设计与开发是具备操作可行性的。4 系统总体方案设计4.1 系统总体框架智能车辆控制系统划分为四个模块：车辆自动行驶模块、车辆状态查询模块、车辆报站名模块、车辆设置修改模块，如图4.1所示。图4.1 智能车辆控制系统总体框架图4.2 系统功能模块自动行驶模块有三个部分：自动前进、自动拐弯、自动停车，如图4.2.1所示：（1）自动前进：当车辆在直线道路上时，能够自动前进行驶，或当车辆在停止状态下能够自动起步行驶。（2）自动拐弯：当车辆在道路上行驶时，遇到转角后，智能车辆上装备的RFID阅读器能够读取到转角处的RFID标签，读取到标签上预先存储好的关于转角的信息，车辆通过分析后能够自主按照转角的方向实现自动转弯。（3）自动停车：当车辆在十字路口遇见红灯或遇见关闭着的道闸、公交车站台后准备停靠时，装备在智能车辆上的RFID阅读器能够读取到红绿灯、道闸或者站台上粘贴的RFID标签，当车辆读取到RFID标签上的信息，车辆都能够按照规定自动停车，不再前进。图4.2.1 车辆自动行驶模块车辆状态查询模块有两个部分：车辆位置查询、车辆行驶状态查询，如图4.2.2所示：（1）车辆位置查询：当智能车辆行驶在道路上时，智能车辆上的RFID阅读器能够读取到路边各种设施上的RFID标签，以此来判断车辆当前车辆所行驶的位置。软件通过车辆实时传输回的数据，在模拟路面的地图上显示出车辆当前的位置。（2）车辆行驶状态查询：当智能车辆在道路上行驶时，智能车辆上的RFID阅读器能够不断地读取到周边不同设施上的RFID标签，软件通过车辆实时传输回的数据，判断车辆当前是行驶或停止状态。图4.3.2 车辆状态查询图车辆报站模块即车辆报站功能，如图4.2.3所示：（1）车辆报站：当智能车辆自动停靠在车站时，智能车辆上的RFID阅读器读取到车站的RFID标签上所存储的信息后，智能车辆根据当前车站的名字，自动播报站台站名，提醒客人站台信息。图4.2.3 车辆报站模块图车辆设置修改模块有两个部分：车辆行驶速度比修改，车辆语音播报修改，如图4.2.4所示：（1）车辆行驶速度比修改：当用户发现智能车辆行驶速度过快或过慢时，可以通过调节软件中的车辆速度比来控制智能车辆的行驶速度，能使车辆更好的按照路面状况行驶。（2）车辆语音播报修改：当公交单位使用智能车辆控制系统时可以选择车辆是否自动语音报站功能，还能对每个车站进行试听。而如果非公交车使用智能车辆控制系统则可完全不选择使用此功能。这样，智能车辆控制系统不仅可以适用于公共交通车辆，还能适用于个人车辆，使智能车辆控制系统更具人性化，更具实用性。 图4.2.4 车辆设置模块图4.3 运行环境4.3.1 硬件环境硬件环境，如表4.3.1所示：表4.3.1 硬件环境电脑型号联想IdeaPadY470笔记本电脑处理器英特尔第二代酷睿 i3-2330M 2.20GHz 双核主板联想 LENOVO (英特尔 HM65 芯片组)内存4 GB ( 昱联 DDR3 1600MHz )显卡Nvidia GeForce GT 550M ( 2 GB / 联想 )4.3.2 软件环境软件环境，如表4.3.2所示：表4.3.2 软件环境操作系统Windows 7 32位软件开发工具Visual Studio 2012软件开发语言C#5 详细设计与具体实现 5.1智能车辆硬件模块5.1.1智能交通模拟街道图5.1.1智能交通模拟街道如上图5.1.1所示为智能交通模拟街道，在模拟街道上有与现实一样的左转、右转、直行、停止、人行道等交通标识，能够指引智能车辆按照规定进行行驶，还装有交通信号灯、道闸等设施仿真模拟车辆在真是路面上的行驶。在模拟的街道上都装置了无线射频标签并在标签中存储了当前街道的信息，如街道上交通标识信息、街道所在位置信息。智能车辆读取到这些信息后，通过自动分析按照规定进行行驶。5.1.2智能交通模拟车站图5.1.2 智能交通模拟车站如上图5.1.2所示为智能交通模拟车站，在车站上也装有无线射频电子标签，存储着车站的信息。当智能车辆经过车站时，车辆会自动停止，并且通过获取到的车站信息进行语音播报。5.1.3智能车辆 图5.1.3 智能车辆如上图5.1.3为智能车辆，此智能车辆模拟大型客车在街道上行驶，使用电池做为运行能源。智能车辆上安装了无线射频阅读器，通过扫描道路上的无线射频标签，读取出标签上内容并通过分析、处理进行自主行驶，并能够将输入传送给电脑主机。5.2 车辆监控模块的实现 图5.2.1 车辆监控图如上图5.2.1为车辆监控模块，车辆监控模块也将作为系统的主界面。当车辆上的读卡器读取到路面上标签内存储的信息后，通过串口线将数据返回给软件并显示在此模块上。右半部分的模拟地图，极大地还原了道路的真实面貌。通过返回的数据将车辆位置显示在模拟地图上，能让用户一目了然地观察到车辆实时的运行路线。在左半部分，通过文本框的形式来显示车辆的行驶状况，行驶或者停止。并且根据路面情况，添加了道闸状况的显示，开闸还是关闸。在此界面上，还有一个按钮，点击显示出其他功能模块设定界面，以此来调节、设定其他功能。如下图5.2.2为车辆监控模块操作流程图，用户进入系统界面后，首先查询到车辆行驶的位置与状态，道路上道闸的闭合状况。然后可以选择是否进入其他设置选项界面。图5.2.2 车辆监控模块操作流程图5.3 报站名模块的实现图5.3.1车辆报站模块图如上图5.3.1为车辆报站模块，当用户在主界面点击选项按钮后，可以进入设定界面，其中包括车辆报站模块。用户可提前设定是否启动车辆语音播报站名功能，若勾选，则车辆在经过车站停止时，通过阅读器读取到车站标签上存储的信息，然后车辆会通过喇叭按照预先设定的站名自动语音播。在此界面中用户可以选择第三方语音驱动系统中的播报声音并且试听。若选择完语音库后，还可以按照选定的语音，试听播报不同站名的效果。如下图5.3.2为车辆报站模块操作流程图，当用户进入车辆报站模块后，可查询到车辆报站功能设置状态，根据不