新型智能交通车载信息采集系统的研究

文章摘要：系统软件设计本系统的软件设计主要包括GPS信息获取模块的软件设计和惯性传感器的数据采集与处理模块的软件设计。通常GPS定位信息接收系统主要由GPS接收天线、变频器、信号通道、微处理器、存储器以及电源等部分组成。由于GPS定位信息内容较少，因此多用RS-232串口将定位信息（NEMA0183语句）从GPS接收机传送到计算机中进行信息提取处理。GPS接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到计算机中，从串口接收数据并将其放置于缓存。在没有进一步处理之前，缓存中是一长串字节流，这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的，因此，必须通过程序将各个字段的信息

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系统软件设计

本系统的软件设计主要包括GPS信息获取模块的软件设计和惯性传感器的数据采集与处理模块的软件设计。

通常GPS定位信息接收系统主要由GPS接收天线、变频器、信号通道、微处理器、存储器以及电源等部分组成。由于GPS定位信息内容较少，因此多用RS-232串口将定位信息（NEMA0183语句）从GPS接收机传送到计算机中进行信息提取处理。GPS接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到计算机中，从串口接收数据并将其放置于缓存。在没有进一步处理之前，缓存中是一长串字节流，这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的，因此，必须通过程序将各个字段的信息从缓存字节流中提取出来，将其转化成有实际意义的、可供高层决策使用的定位信息数据。同其他通信协议类似，根据帧结构利用LabView完成对RS232串口读入的GPS定位信息的提取。

串口信息读取的程序流程图如图2所示。串口初始化完成串口参数设置，包括串口号、数据位、停止位、奇偶校验位、数据流量控制和波特率等。根据串口缓冲区中的字符数来判断信号是否到达串口，即硬件电路是否正常。如果正常，则读串口数据。

图2 串口信息读取的流程图

惯性测量单元通过数据采集卡采集的数据进入计算机的程序流程图如图3所示，首先从数据采集卡读入惯性测量单元采集的数据，进行初始对准、解算捷联矩阵初值，然后进行捷联矩阵更新，得到地理坐标系相对于惯性坐标系的旋转角度，考虑到陀螺的角速度输出，就可以计算出载体坐标系和地理坐标系之间的方向余弦矩阵。通过这个方向余弦矩阵的分解，便可以将加速度计的输出变为载体沿地理坐标系的加速度分量。然后，利用加速度的一般表达式，对有害加速度进行补偿，就得到载体沿地面的运动加速度；将其积分，就得到南北向、东西向的地速分量Va、Ve。有了地速分量，经过相应的变换，就得到经纬度的变化率；再对其积分，最终就得到载体瞬时位置的经度和纬度。再利用姿态矩阵的元素，提取姿态和方向信息。

图3 惯性测量单元软件流程图

结束语

智能交通车载信息采集系统的实现，大大加快了智能交通系统相关技术的研究和开发，改善交通秩序、缓解交通拥挤，获得实时可靠的交通信息。将虚拟仪器技术应用于智能交通车载信息采集系统，不仅可以满足目前智能交通中多传感器信息的采集和融合的要求，最重要的是可以灵活的根据技术发展的需要进行功能扩展。所以，对于发展迅速的智能交通技术来说，这种基于虚拟仪器技术的信息采集系统具有十分现实的意义。

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