裝配圖大學(xué)生方程式賽車設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）（有cad圖+三維圖）

裝配圖大學(xué)生方程式賽車設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)）（有cad圖+三維圖）,裝配,大學(xué)生,方程式賽車,設(shè)計(jì),總體,整體,cad,三維 馬夫年會(huì)在福井。8月4日至6日,2003年 福井大學(xué)、日本 通過試驗(yàn)臺(tái)實(shí)施跨車輛通信系統(tǒng)為車輛排實(shí)驗(yàn) 跆拳道Min Kim Jae Weon崔 學(xué)校的機(jī)械工程和機(jī)械技術(shù)研究所 釜山國(guó)立大學(xué),609 - 735年,韓國(guó)釜山 文摘:本研究認(rèn)為通過試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)問題的跨車輛通信系統(tǒng)的車輛排實(shí)驗(yàn)。這個(gè)試驗(yàn)臺(tái),包括三個(gè)車輛和一個(gè)RCS規(guī)模(遠(yuǎn)程控制sbation),在前面是作為一種工具來(lái)評(píng)價(jià)仿真功能和全尺寸的車輛之間的研究。合作通信的車輛,車輛或路車輛保持相對(duì)間距小的車輛排扮演一個(gè)關(guān)鍵角色。然后:交通容量會(huì)增大。靜態(tài)排控制,汽車的數(shù)量保持不變,他在適當(dāng)?shù)墓潭ㄩg隔傳播的信息就足夠了,而動(dòng)態(tài)排控制如合并或者分立需要更靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)的通信序列。在這項(xiàng)研究中,無(wú)線通信設(shè)備和可靠的協(xié)議實(shí)現(xiàn)了靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),6位單片機(jī)收發(fā)信機(jī)使用在近距離、低成本情況。 關(guān)鍵詞:車輛排、無(wú)線通信系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái) 1. 介紹 在大多數(shù)主要城市城市道路變得擁擠,因?yàn)樵絹?lái)越多的旅行需求超過公路通行能力。擁塞等問題導(dǎo)致許多其他問題:浪費(fèi)時(shí)間和精力,交通事故,污染等等。作為一個(gè)SD智能Tkansportation系統(tǒng)積極開發(fā)成為這些問題的全局最優(yōu)解。特別是,臺(tái)灣(智能車輛和公路系統(tǒng))是主要的主題，它在臺(tái)灣的目的是通過自動(dòng)化車輛和自動(dòng)公路改善安全作為增加highvmy能力。在臺(tái)灣,一個(gè)模范高效的車輛控制的方法通過提出了oons在路徑程序在平臺(tái)分組。車輛排是一組車輛在一個(gè)高速度與相對(duì)較小的間距一起旅行。車輛為什么在近地層排反饋控制規(guī)律是動(dòng)態(tài)耦合的。根據(jù)信息反饋和取決于這種a11信息是一個(gè)自動(dòng)加工合成的嗎。車輛跟蹤控制律,在一個(gè)車輛字符串內(nèi)動(dòng)態(tài)之間的相互作用會(huì)引起車輛不穩(wěn)定。控制與信息鉛的車輛在一個(gè)排這是第一輛車,前面的車輛只能保證穩(wěn)定在一個(gè)汽車。 測(cè)距雷達(dá)可以得到相對(duì)靠前的車輛的信息。但這信息是不能作為所有在一排的車輛使用。無(wú)線通信只允許獲得所有車輛中最靠前車輛的信息。 對(duì)于靜態(tài)排控制的車輛來(lái)說這是足夠的，雷達(dá)獲取的信息保持不變,,因?yàn)樾畔⒌剿麄鞑ピ谶m當(dāng)固定間隔內(nèi),每個(gè)車輛不需要頻繁的更新的控制輸入。這個(gè)方案可以保證每個(gè)汽車在一排有一個(gè)支持系統(tǒng)、統(tǒng)一發(fā)送每一個(gè)周期的信息。如果為動(dòng)態(tài)排控制,如合并或分裂,更靈活網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是必需的。在這種情況下,因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車輛為合并或分割需要頻繁?？刂戚斎氲母聲?huì)使信息被傳送到機(jī)動(dòng)車輛應(yīng)該比其他人多。因此,來(lái)傳輸這個(gè)信息更多機(jī)會(huì)是給領(lǐng)導(dǎo)車輛和操縱車輛的。在這個(gè)方案中,cominunicat.ion應(yīng)該協(xié)調(diào)有效的序列，因?yàn)閰f(xié)調(diào)的通信序列可能會(huì)實(shí)現(xiàn)容易被RCS(遠(yuǎn)程控制站)控制。 在這項(xiàng)研究中,無(wú)線通信系統(tǒng),可以通過“RCS”協(xié)調(diào)通信序列實(shí)現(xiàn)車輛縱向排實(shí)驗(yàn)。 2. 系統(tǒng)需求 能力是直接影響交通流的車輛排控制策略。需要在實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略時(shí)，控制策略可以衡量最大流量的流能力,衰減的間距錯(cuò)誤，它可以保證一個(gè)排的有效性和信息的數(shù)量,。在臺(tái)灣:恒間距和持續(xù)的進(jìn)展已被研究過是主要的控制手段。恒間距控制,在車輛跟蹤的基礎(chǔ)上而不斷進(jìn)展的控制,所需的控制間距期望的進(jìn)展是除了維護(hù)車輛本身增加車輛覆蓋之間的距離。恒間距使用的優(yōu)越性是在不斷進(jìn)展增加控制高速公路車輛的吞吐量,雖然常數(shù)進(jìn)展控制更優(yōu)惠但外部信息是必需的。在恒間距控制、外部信息是穩(wěn)定所需的字符串。無(wú)線通信系統(tǒng)可以利用這個(gè)外部信息傳遞。 在車輛排系統(tǒng)恒間距策略中,可以通過前面的車輛和車輛的信息獲得后面需要的車輛信息。這些信息包括位置、速度,加速度,和特定的命令的車輛，同時(shí),由于指定的緊急事件可能需要命令RCS獲得每個(gè)車輛的信息。在前面的研究中測(cè)試床上的車輛縱向排實(shí)驗(yàn)是發(fā)達(dá)的。試驗(yàn)臺(tái)的圖1顯示的包含三個(gè)量表車和RCS。在圖2中顯示每個(gè)車輛傳感器的數(shù)據(jù)采集的可用的信息包括操作系統(tǒng)的計(jì)算的控制命令,執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向?yàn)樽钣行У牟倏v,無(wú)線通信系統(tǒng)外部信息的交換,界面合成等基本功能。 圖1:測(cè)試平臺(tái)的配置 圖2:一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的配置工具的規(guī)模 在前面的研究中,433 MHz射頻模塊,BIM-433,用于實(shí)現(xiàn)求解無(wú)線通信系統(tǒng)的構(gòu)架這個(gè)TDMA(時(shí)分多址)。數(shù)據(jù)傳輸速率為38 kbps，這模塊是載波監(jiān)聽算法不受支持的。因此,通信系統(tǒng)的性能對(duì)于調(diào)度序列控制同步和車輛是不足夠的。 對(duì)于每輛車穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)測(cè)試,抽樣期的車輛應(yīng)低于40ms。傳感器用于試驗(yàn)臺(tái)可以滿意抽樣段30 ms。 傳輸數(shù)據(jù)(12個(gè)字節(jié))和導(dǎo)言(上圖3 ms)在38 kbps這則需要高于5 ms。至于提高性能和穩(wěn)健性的通信系統(tǒng),因?yàn)殚_銷的增加更多的時(shí)間是必要的。此外,想要驗(yàn)證各種網(wǎng)絡(luò)序列調(diào)度算法需要更靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)是由雙方的硬件和軟件組成的。硬件提供了連接各種電臺(tái)(車輛或RCS)網(wǎng)絡(luò)硬件組件。軟件不僅提供了智能控制組件，該軟件還將提供一個(gè)靈活和可靠的交換協(xié)議通信數(shù)據(jù)。 3. 硬件實(shí)現(xiàn) 硬件的無(wú)線通信系統(tǒng)由以下組件組成:射頻前端模塊,接口芯片留給射頻前端模塊和MCU(microcontrol1er單位)。 這個(gè)圖3演示了配置的無(wú)線通信系統(tǒng)。硬件的架構(gòu)分為四層,如下所示： ·PHY層(物理層) ·PHY-MAC層(物理到MAC層） ·MAC層(介質(zhì)訪問控制層） ·MAC應(yīng)用程序?qū)?MAC應(yīng)用程序?qū)? PHY層的實(shí)現(xiàn)是通過射頻前端模塊,RFW102收發(fā)器(發(fā)射機(jī)/接收機(jī))芯片研制的RFWaves有限公司)。PHY-MAC層由接口芯片,I/O(輸入/輸出)口的MCU,I/O驅(qū)動(dòng)在單片機(jī)里。獨(dú)家接口芯片,RFW-D100 RFWaves有限公司開發(fā)的用于接口的rfw - 102.8)MAC層,它的使用是維持秩序的一個(gè)共享的介質(zhì),是在AICU的軟件。Mac層是在以后的一章討論,因?yàn)樗擒浖M件。在MAC應(yīng)用程序?qū)邮墙涌跓o(wú)線通信系統(tǒng)之間的部分,車輛RCS。 圖3:無(wú)線通信系統(tǒng)的配置 表1:RFW - 102的規(guī)格 物理媒介 DSSS,ISM波段(2.4 Ghz) 傳輸速率 高達(dá)1 mbps 帶寬 在-20分貝 30 Mhz 輸出功率峰值 2dBm 誤碼率 -80dBm 3.1 PHY層 PHY層實(shí)際處理的是一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。在這一層,RFW -102收發(fā)器芯片用作射頻前端模塊。 RFW - 102的動(dòng)機(jī)是其高數(shù)據(jù)傳輸速率,減輕在連接到外部設(shè)備,對(duì)載波監(jiān)聽算法的可用性。 表1顯示了規(guī)范的RFW - 102。 因?yàn)槭瞻l(fā)器芯片提供的最大輸出2dbm和靈敏度是-80 dbm.當(dāng)誤碼率(誤比特率)是在開放傳輸可用于的30米。這個(gè)范圍適用于測(cè)試平臺(tái)車輛的使用規(guī)模的大小約為0.3米。 3.2 PHY-MAC 層 PHY-MAC層之間的接口是射頻前端模塊和MAC協(xié)議。層構(gòu)造以下組件:接口對(duì)射頻前端模塊預(yù)留芯片組,I/O端口利用單片機(jī)的單位驅(qū)動(dòng)I/O端口。 這個(gè)RFW-D100,RFIVaves有限公司開發(fā)的作為接口芯片的。RFW-D100中芯片到RFW- 102芯片組是免費(fèi)的。它提供一個(gè)并行接口RFW - 102,使一個(gè)協(xié)議適合無(wú)線通信更容易實(shí)現(xiàn)。在這項(xiàng)研究中,MCU是負(fù)責(zé)MAC層協(xié)議和驅(qū)動(dòng)I/O控制的。接口芯片降低MCU實(shí)時(shí)要求處理的MAC協(xié)議。這個(gè)接口芯片類似于內(nèi)存訪問,容易給MCU并行接口與射頻前端模塊。接口芯片轉(zhuǎn)換快串行輸入從射頻前端芯片到8打文字,然后適合一個(gè)8位MCU一起工作。此外,接口芯片要求一個(gè)更低的利率振蕩器的閑置模式.在空閑模式下,功耗RFW-102和RFW-D100大大減小了。這個(gè)接口芯片緩沖區(qū)數(shù)據(jù)通過第一字節(jié)FIFO(先入先出緩沖),這是可以給MCU訪問RFW - DlOO更有效率。而不是閱讀1字節(jié)/中斷,MCU可以讀到在每一個(gè)中斷16字節(jié)。每個(gè)傳入字節(jié)中斷的情況,這減少了單片機(jī)在閱讀傳入的話說的開銷，因?yàn)槭∪チ硕褩Ｌ盍虾凸艿琅趴?。?dāng)使用先進(jìn)先出,MCU支付所有的FIFO字節(jié)相同的開銷,而它不支付一個(gè)FIFO字節(jié)。 表2：Atmega 161L的規(guī)格 可操作的頻率 3.6864 MHz UART串行 2EA（最高1Mbps） 內(nèi)存 16K字節(jié)（閃） 1K字節(jié)（SRAM） 外部中斷 3EA 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 8-bit(2EA) 16-bit（1EA） 這個(gè)MCU實(shí)際由AIAC RFIV-D100處理協(xié)議和應(yīng)用D的。這個(gè)ATmega161L,由ATMEL Corp發(fā)展來(lái)用作MCU .表2顯示ATmega161L的規(guī)范。 在這項(xiàng)研究中,ATmega161L允許兩個(gè)外部中斷調(diào)用RFW-D100。 國(guó)家MAC層的變更中斷調(diào)用RFW-D100的事件。 根據(jù)變化的狀態(tài),執(zhí)行特定功能的MAC層,如接收、傳送、誤差檢驗(yàn),確認(rèn),和其他的數(shù)據(jù)處理。 3.3 MAC應(yīng)用程序?qū)? MAC應(yīng)用程序?qū)邮荕AC層和用程序(應(yīng)用程序)層之間接口。在這項(xiàng)研究中,應(yīng)用程序?qū)邮强刂泼枯v車的回路。這個(gè)應(yīng)用程序?qū)舆B接到可編程串行UART,這有一個(gè)中斷向量。因此,中斷調(diào)用的應(yīng)用程序?qū)幼鴺?biāo)是由國(guó)家的MAC層和特定的功能實(shí)現(xiàn)。此外,冗余的內(nèi)部SRAM是分配給接收和發(fā)送緩沖,它在FIFO中擴(kuò)展了RFW-D100。 然后就可以在FIFO中不斷發(fā)送和接收比RFW - D1OO長(zhǎng)尺寸的數(shù)據(jù) 。 4.軟件實(shí)現(xiàn) 圖4說明了在這項(xiàng)研究中框圖的軟件配置。軟件配置分為三個(gè)層次，分類如下: ·PHY-MAC層 ·MAC-APP層 ·MAC層 MAC層的MAC也分為MAC狀態(tài)和MAC數(shù)據(jù)。一般程序的MAC協(xié)議如下: 1.外部中斷調(diào)用的PHY層或者UART中斷調(diào)用的應(yīng)用程序?qū)蛹せ盍薓AC狀態(tài)管理。 2.MAC狀態(tài)管理檢查地位試用層,國(guó)家依照它的結(jié)果修改MAC。 3.根據(jù)最新對(duì)MAC狀態(tài)的修改,MAC數(shù)據(jù)管理控制數(shù)據(jù)流和RX / TX緩沖區(qū)。 4.然后,根據(jù)MAC的數(shù)據(jù)管理結(jié)果,MAC狀態(tài)管理設(shè)置新的MAC狀態(tài) 圖4 軟件配置的圖塊 兩個(gè)外部中斷的MCU是分配給分配層PHY的和UART中斷是分配給應(yīng)用程序?qū)?。MAC的過渡狀態(tài)是由這些中斷和8位定時(shí)器執(zhí)行控制時(shí)間的。因此,協(xié)議是保證配置邏輯是有效地改善和實(shí)時(shí)執(zhí)行的。此外,RX緩沖和TX緩沖區(qū)中MAC層有64字節(jié)的SRAM，RFW-D100的大小在主要約束在FIFO。 4.1可靠的協(xié)議 通常,通信是通過是一組很有效率、方便的數(shù)據(jù)包交流的。在這項(xiàng)研究中,數(shù)據(jù)包,見圖5,包括以下字段： ·前言:同步接收端 ·網(wǎng)絡(luò)ID:過濾數(shù)據(jù)包從其他網(wǎng)絡(luò) ·目的地：ID目的地 ·資料來(lái)源:ID資料來(lái)源 ·類型/ Seq:數(shù)據(jù)包類型/ Numher的序列 ·尺寸:整個(gè)數(shù)據(jù)包的大小 ·數(shù)據(jù):實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸 ·CRC:16位CRC檢查數(shù)據(jù)包的有效性 圖5:車輛與車輛間數(shù)據(jù)包的配置 數(shù)據(jù)域包含傳播的每一臺(tái)車輛的位置,速度,加速度數(shù)據(jù)。對(duì)于命令數(shù)據(jù)包的RCS;包括命令數(shù)據(jù)字段的RCS. 在這項(xiàng)研究中,射頻收發(fā)器是利用ISM波段。因?yàn)槭且粋€(gè)波段之間的共享資源網(wǎng)會(huì)經(jīng)歷許多無(wú)線應(yīng)用程序(如IEEE 802.11和藍(lán)牙,一個(gè)重疊在時(shí)間、頻率和空間域可能會(huì)干擾其他網(wǎng)絡(luò)狀況的。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE等802.11和藍(lán)牙使用包只有片段時(shí)間有定向協(xié)議和利用共享通道。一個(gè)協(xié)議的應(yīng)用程序會(huì)有ISM的使用時(shí)間，在秩序轉(zhuǎn)移所需的數(shù)據(jù)間隔的通道是免費(fèi)的或相對(duì)自由(干擾是弱)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)想傳輸,節(jié)點(diǎn)聽通道和檢查 通道是免費(fèi)的。機(jī)制RFW-DlOO支持CS(載波監(jiān)聽)這樣做。 為了確保一個(gè)數(shù)據(jù)包成功到達(dá)目的地(接收機(jī)),源(發(fā)射機(jī))需要在某一固定時(shí)間從接收機(jī)的一面得到一些驗(yàn)證。傳輸器將得到這個(gè)驗(yàn)證,從接收端獲得一個(gè)承認(rèn)包。如果發(fā)射機(jī)不得到一個(gè)承認(rèn)包,發(fā)射機(jī)嘗試重新發(fā)送數(shù)據(jù)分組。 4.2協(xié)議的行為 對(duì)于靜態(tài)排控制,因?yàn)槊恳惠v車不需要頻繁的更新控制輸入的劑量,傳輸數(shù)據(jù)包的機(jī)會(huì)均勻分配到每輛車。動(dòng)態(tài)排控制,由于機(jī)動(dòng)車輛為合并或分割要求頻繁更新的控制輸入,信息越多應(yīng)該傳給的數(shù)據(jù)包比其他機(jī)動(dòng)車輛多。這也是為什么通信序列動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)。該序列曾在崔和方舟子的工作算法中找到共通。這個(gè)協(xié)調(diào)通信序列通過RCS來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖6:協(xié)議行為的例子 圖6顯示了示例協(xié)議對(duì)一個(gè)周期無(wú)線通信系統(tǒng)之間的行為的研究。通信序列{ #1,# 2,# 3 }。RCS廣播主要的功能是,,每一個(gè)周期其他通信序列命令數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)更新命令數(shù)據(jù)包。起初,RCS廣播命令通信序列 包。然后,每個(gè)車輛根據(jù)序列命令試圖傳播1.0通信數(shù)據(jù)包。對(duì)于同步的車輛控制,RCS廣播數(shù)據(jù)更新命令數(shù)據(jù)包，在最后的車輛(本研究在第三車)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。通信系統(tǒng)的每輛車已收到數(shù)據(jù)更新命令發(fā)送接收到其他車輛的數(shù)據(jù)并從其車輛獲取新數(shù)據(jù)。此外,因?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng),每輛車的嘗試將認(rèn)定為播放包同時(shí)承認(rèn)作為CSMA傳播。這個(gè)區(qū)間數(shù)據(jù)包的交流和確認(rèn)不到1毫秒。在這個(gè)階段的發(fā)展,因?yàn)閁ART的轉(zhuǎn)移率將是115.2 kbps,更多的時(shí)間是疲憊比之間的無(wú)線通信系統(tǒng)。自每輛車的取樣時(shí)間是40米的時(shí)間,期間的一個(gè)周期溝通是不到20 ms和兩個(gè)周期的溝通是疲憊比在每輛車的采樣時(shí)間。 4.3性能的協(xié)議 圖7顯示了在這項(xiàng)研究中實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)。無(wú)線通信是安裝在每個(gè)規(guī)模車輛和試驗(yàn)臺(tái)的RCS。 圖8展示了驗(yàn)證無(wú)線通信系統(tǒng)的性能的裝置。作為d0或d1,32字節(jié)的數(shù)據(jù)包傳送在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的固定順序。當(dāng)d0小于30米和dl是少于15米,在固定通信序列的案件包中沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。車輛規(guī)模大小是0.3米,兩個(gè)規(guī)模汽車所需的距離不到l.O m,結(jié)果是合理的。否則,對(duì)于通信序列的命令就會(huì)改變。任意時(shí)間,它驗(yàn)證的通信序列是到底是什么改變了。溝通序列修改的結(jié)果,見圖8,從源字段收到的數(shù)據(jù)包在RCS檢查。它表明,溝通序列在沒有錯(cuò)誤情況下也改變了。 圖7:無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 圖8:驗(yàn)證過程的設(shè)置 5. 結(jié) 論 在這項(xiàng)研究中,無(wú)線通信系統(tǒng)車輛排實(shí)驗(yàn)通過試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)。使用低投短程和大規(guī)模混合集成帶射頻收發(fā)器和一個(gè)%位單片機(jī),無(wú)線通信系統(tǒng)它在適合條件的實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)實(shí)和性能已被確認(rèn)的。使用可中斷單片機(jī)的定時(shí)器,保證了有效地實(shí)時(shí)操作。事實(shí)上,通信序列命令應(yīng)根據(jù)對(duì)車輛的傳輸狀態(tài)來(lái)變化。在未來(lái)的工作中RCS保持監(jiān)控車輛的狀態(tài)的功能。在這項(xiàng)研究中無(wú)線通信系統(tǒng)他會(huì)安裝在每個(gè)車輛和RCS的試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn),并將有 效用于開發(fā)和驗(yàn)證的一個(gè)品種車輛排控制策略和序列調(diào)度算法。 圖9:命令改變序列的結(jié)果 引 用 [1]P.Varaiya,“智能汽車智能道路:問題控制,”——IEEE自動(dòng)控制,38卷1號(hào),195 - 207頁(yè) [2]S.E . 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