無線通信在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 可實(shí)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)車載設(shè)備的監(jiān)控，需要向 ISP 申請(qǐng)具有固定接口地址的服務(wù)。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25第五章 智能交通系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 嵌入式操作系統(tǒng)的選擇嵌入式系統(tǒng)是一種特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般包括硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。關(guān)系如圖 所示應(yīng)用軟件嵌入式操作系統(tǒng)硬件設(shè)備嵌入式處理器/外圍設(shè)備圖 嵌入式系統(tǒng)的組成其中的嵌入式處理器是核心部分，將通用處理器中的許多板卡完成的任務(wù)集成到芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)趨于小型化，同時(shí)有很高的效率和可靠性。目前，比較常用的幾種嵌入式操作系統(tǒng)有嵌入式linux、VxWorks 、QNX、 Windows CE、Palm OS 等，比較各種操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，為車載系統(tǒng)選擇適合的操作系統(tǒng)。我們從常用通用性、互操作性、可開發(fā)定制、應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)時(shí)性等幾個(gè)方面進(jìn)行比較。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26表 Palm OS、嵌入式 Linux、Windows CE 的對(duì)比嵌入式 Linux Windows CE Palm OS大小 核心從幾十 KB 到 500KB,整個(gè)環(huán)境最小才 100KB 左右，以后還將越來越小核心占 250KB 的 RAM和 500KB 的 ROM,整個(gè) Windows CE 操作系統(tǒng)大約 核心幾十 KB,整個(gè)環(huán)境也不大互操作性 很強(qiáng) 比較強(qiáng)，Windows CE 通過 OEW 的許可協(xié)議可用于其他設(shè)備互操作性強(qiáng)可開發(fā)定制性用戶可方便的開發(fā)定制，可自由的裝卸用戶模塊不受任何限制用戶開發(fā)定制不方便，受 Microsoft公司限制比較多可方便的開發(fā)定制實(shí)用性 很好 比較好 比較好通用性 不僅適應(yīng)于 x86 芯片，并可以支持 30 多種 CPU 和多種硬件平臺(tái)，開發(fā)和使用都很容易。適用于多種 CPU 和多種硬件平臺(tái)適用于多種 CPU 和多種硬件平臺(tái)適用的應(yīng)用領(lǐng)域由于 linux 內(nèi)核結(jié)構(gòu)及功能等原因，嵌入式 linux應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，特別適用于信息家電的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域較廣，Windows CE 是新一代非傳統(tǒng)的 PC 設(shè)備而設(shè)計(jì)的，這些設(shè)備包括掌上電腦、車載電腦等應(yīng)用領(lǐng)域廣，特別適用于掌上電腦的開發(fā)濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27 嵌入式 linux 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)Linux 的結(jié)構(gòu)框架圖如圖 所示圖 Linux 的結(jié)構(gòu)框架圖其中最主要的幾個(gè)部分的功能說明如下：（1）Boot Loader：初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映像表，從而建立適合的系統(tǒng)軟硬件環(huán)境，為最終調(diào)試內(nèi)核做準(zhǔn)備。（2）內(nèi)核初始化：初始化內(nèi)核的其他部分，已啟動(dòng)整個(gè)多任務(wù)環(huán)境。（3）系統(tǒng)調(diào)用/捕獲函數(shù)：處理異步事件，為系統(tǒng)調(diào)用做準(zhǔn)備。（4）設(shè)備驅(qū)動(dòng)：為所控制的硬件設(shè)備提供接口。（5）文件系統(tǒng)：將各種文件及文件系統(tǒng)已完整的虛擬的文件系統(tǒng)的形式呈獻(xiàn)給用戶。 Linux 操作系統(tǒng)的移植所謂的移植就是把程序代碼從一種環(huán)境轉(zhuǎn)移到另外一種運(yùn)行環(huán)境。對(duì)于內(nèi)核移植來說，主要是從一種硬件平臺(tái)轉(zhuǎn)移到另一種硬件平臺(tái)上運(yùn)行。對(duì)于內(nèi)核移植工作來說，主要是添加開發(fā)板初始化和驅(qū)動(dòng)程序的代碼。對(duì)于軟件的調(diào)試，需要雙方通過串口、JTAG 接口或以太網(wǎng)等建立，圖 是交叉編譯環(huán)境的建立示意圖。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28圖 交叉編譯環(huán)境的構(gòu)建把 Linux 操作系統(tǒng)移植到車再端的硬件設(shè)備，主要工作有交叉編譯環(huán)境的建立，Linux 內(nèi)核的編譯，文件系統(tǒng)的加載和嵌入式圖形系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建。 網(wǎng)絡(luò)層的 TCP/UDP 套接字程序設(shè)計(jì) TCP/UDP 協(xié)議對(duì)比在 TCP/IP 協(xié)議簇中，有很多協(xié)議，如圖 所示濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）29圖 TCP/IP 協(xié)議簇不同分層中的協(xié)議TCP 向應(yīng)用層提供可靠的面相對(duì)象的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了從一個(gè)應(yīng)用程序到另一個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)傳遞。TCP 是面向連接的，當(dāng)計(jì)算機(jī)雙方通信時(shí)必須先建立起連接，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，最后拆除連接三個(gè)步驟。建立連接時(shí)通過三次握手協(xié)議。UDP 即用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議，是面向無連接的不可靠傳輸協(xié)議，不需通過 3 次握手來建立連接，一個(gè) UDP 應(yīng)用可同時(shí)作為客戶方或服務(wù)器方。由于 TCP 協(xié)議鏈路的建立是通過流套接字方式，面向連接，無差錯(cuò)，發(fā)送順序一致，包的長(zhǎng)度不限和非重復(fù)的網(wǎng)絡(luò)信息包的傳輸。因此是一種理想的傳輸方式，本文對(duì) UDP 簡(jiǎn)單說明，對(duì) TCP 進(jìn)行詳細(xì)說明。 套接字概述在 Linux 中的網(wǎng)絡(luò)編程是通過套接字接口來進(jìn)行的。套接字是一種特殊的 I/O接口，是一種文件描述符。Socket 是一種常用的進(jìn)程之間的通信機(jī)制，通過它不僅能實(shí)現(xiàn)本地機(jī)器上的進(jìn)程之間的通信，而且通過網(wǎng)絡(luò)能夠在不同機(jī)器上的進(jìn)程之間進(jìn)行通信。每一個(gè) socket 都用一個(gè)半相關(guān)描述（協(xié)議、本地地址、本地端口）來表示；一個(gè)完整的套接字則用一個(gè)相關(guān)描述{協(xié)議、本地地址、本地端口、遠(yuǎn)程地址、遠(yuǎn)程端口}來表示。Socket 也有一個(gè)類似于打開文件的函數(shù)調(diào)用，該函數(shù)返回一個(gè)整濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30型的 socket 描述符，隨后的連接建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^ socket 來實(shí)現(xiàn)的。[17]常見的 socket 有 3 種類型：（1）流式套接字。SOCKSTREAM 提供可靠的、面向連接的通信流；它使用 TCP,從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院晚樞蛐?。?）數(shù)據(jù)報(bào)套接字。SOCKDGRAM 定義了一種不可靠、面向無連接的服務(wù)，數(shù)據(jù)通過相互獨(dú)立的報(bào)文進(jìn)行傳輸，是無序的并且不保證是可靠、無差錯(cuò)的。它使用數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP。（3）原始套接字。SOCKRAM 允許對(duì)底層協(xié)議如 IP 或 ICMP 進(jìn)行直接訪問，它功能強(qiáng)大但使用較為不便，主要用于協(xié)議的開發(fā)。 [18] 套接字編程Socket 編程的基本函數(shù)有 socket（） 、bind（） 、listen（） 、accept（） 、send（） 、sendto（） 、recv（） 、以及 recvfrom（）等，其中根據(jù)客戶端還是服務(wù)器，或是根據(jù) TCP 還是 UDP，這些函數(shù)的調(diào)用流程都有區(qū)別，各種情況的使用流程圖如下： 服務(wù)器 客戶端濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31圖 使用 TCP socket 編程流程圖 服務(wù)器端 客戶端濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32圖 使用 UDP socket 編程流程圖Socket（）：建立一個(gè)套接字，一條通信線路的端點(diǎn)。建立之后可對(duì)sockaddr 或 sockaddrin 結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化，以保存所建立的 socket 地址信息。Bind（）：用于將 sockaddr 結(jié)構(gòu)的地址信息與套接字相綁定，主要用于 TCP連接，在 UDP 的連接中則務(wù)必要。Listen（）：在服務(wù)器程序建立 bind 連接綁定后，創(chuàng)建一個(gè)等待列隊(duì)，在其中存放未處理的客戶端連接請(qǐng)求。Accept（）：等待并接受客戶端的連接請(qǐng)求。通常從 listen 的等待列隊(duì)中去除第一個(gè)未處理的連接請(qǐng)求。Connect（）：通過一個(gè)未命名套接字和服務(wù)器監(jiān)聽套接字之間建立連接的方法連接到服務(wù)器。Send（）和 recv（）：發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，可以用在 TCP 和 UDP 中。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33Sendto（）和 recvfrom（）：作用類似于 send（）和 recv（） ，也可用在 TCP和 UDP 中。當(dāng)用在 TCP 中時(shí)，后邊的地址參數(shù)不起作用，作用等同于 send（）和recv（） ；當(dāng)用在 UDP 時(shí)，可用在之前沒使用 connect（）的情況下，這兩個(gè)函數(shù)可以自動(dòng)尋找地址并進(jìn)行連接。 TCP 客戶端程序設(shè)計(jì)TCP 的連接通過流式套接字實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)采用 TCP 方式實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)層的連接，車濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）34載系統(tǒng)建立連接后，得到服務(wù)器的響應(yīng)，收到動(dòng)態(tài)分配的 IP 地址，車載端只需要進(jìn)行客戶端的程序設(shè)計(jì)，車載系統(tǒng)與控制中心的連接程序流程如圖 所示。 [19]圖 TCP 車載端程序流程濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35第六章 總結(jié)與展望 總結(jié)無線通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。近幾年來通信產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,通信技術(shù)日新月異,未來車輛交通的發(fā)展離不開通信技術(shù)的發(fā)展。參考查閱很多相關(guān)資料后，對(duì) GPS 技術(shù)和 3G 技術(shù)進(jìn)行了分析和研究，利用常用的無線通信模塊搭建了車載終端的硬件電路，并對(duì)軟件部分的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹。由 GPS 模塊采集公交車實(shí)時(shí)位置經(jīng)緯度信息，車載攝像頭采集車內(nèi)實(shí)時(shí)狀況，把經(jīng)緯度信息和錄像信息通過主控芯片傳輸?shù)?3G 模塊，由 3G 模塊發(fā)送到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控中心通過監(jiān)聽端口，從 Inter獲得車載終端發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)收到的數(shù)據(jù)對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)的智能交通系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站，方便了司機(jī)師傅和廣大市民，提高了公交車輛的運(yùn)行效率，改善了交通部門的服務(wù)質(zhì)量。 展望隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的生活水平越來越高，對(duì)生活品質(zhì)的要求也越來越高，無線通信技術(shù)可以讓我們的生活更智能、更便捷。近幾年無線通信技術(shù)的發(fā)展也是日新月異的，無線通信技術(shù)和交通車輛的結(jié)合勢(shì)在必行，在不遠(yuǎn)的將來一定可以給人類帶來更方便快捷的生活。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36參考文獻(xiàn)[1]王志軍,智能化高速道路交通管制系統(tǒng)研究[D].天津: 中國(guó)民用航空學(xué)院,2022.[2]范泳文, 基于3G網(wǎng)絡(luò)的智能交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 上海:東華大學(xué),2022.[3]舒俊, Android 手機(jī)低功耗GPS導(dǎo)航軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2022,第5期:106109.[4]蒙琳, GPS 原理與應(yīng)用 [J].大學(xué)教育,2022,第4期:2528.[5] 林霽, DGPS差分信息傳輸協(xié)議研究[D].大連: 大連海事大學(xué),2022.[6]羅鵬, 基于 3S技術(shù)的青藏高原典型湖泊演化研究——以扎日南木錯(cuò)為例[D].西安: 長(zhǎng)安大學(xué)電力系統(tǒng)及自動(dòng)化,2022.[7]張巍, 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