方程式賽車轉向系統(tǒng)設計（轉向系統(tǒng)）,方程式賽車,轉向,系統(tǒng),設計 通用網(wǎng)絡現(xiàn)實系統(tǒng)測試平臺： 無線傳感器導航的無人駕駛汽車 摘要 網(wǎng)絡現(xiàn)實系統(tǒng)（CPSs）整合了虛擬的網(wǎng)絡世界和現(xiàn)實世界。如今CPSs在應 用和理論方面仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。為了更好地促進這一新興領域的發(fā)展，一種低 價的，利用無線網(wǎng)絡行駛的智能車輛實驗平臺被設計出來用以驗證相關方法和 理論。我們簡單的回顧了CPSs，WSNs和無人駕駛車輛的研究歷程，藉由深度 分析了測試平臺和WSNs航行原則，硬件和軟件都得到了改進。實驗表明行駛精 度高于0.67m。根據(jù)這些，概略的提出未來發(fā)展方向，以及面臨的挑戰(zhàn)。 1.介紹 CPSs系統(tǒng)通過計算、通信和控制整合現(xiàn)實世界。CPSs系統(tǒng)應用于包 和 ， ， 通 ， 進 車系統(tǒng)，程 控制，能 ， 表 ， 控制， 系統(tǒng)，制 ，控制 程，人 智能， 系統(tǒng)以 及通信 方面。 ?這一領域的應用￠￡? ￥?人，仍§面臨currency1'的挑戰(zhàn) 為了“?這一新興領域的發(fā)展，設計出一?通用測試平臺?? fifl 的。以無 線網(wǎng)絡–?行駛車輛為?，我們設計了軟件和硬件，· ?一臺低價的智能車 輛。這?平臺????的CPSs系統(tǒng)，?于驗證理論測試新方法，這?系統(tǒng)fi” 大?…‰（1）車輛和 WSNs? `′–被設計??ˉ?，價˙? 低（2）平 臺能測試大¨分 ?，?分 fi?表?。 2.WSNs和CPSs WSNsˇ—?一?? 的? 網(wǎng)絡更fi 。? 制和 的 能 的? ?用法和計算的 a 過在 的? 網(wǎng)絡 5-7] ?一? ? 的大的 ?。如今，WSNs 在??和o 地被用。CPSs ?今 的? 網(wǎng)絡， ?們ˇ WSNs 更 。在 CPSs ，? ?的?能?一?控制回 一 關。 WSNs 出現(xiàn)于90 ?，在諸如軍事目標的??和偵測，–§災害的預 警 學，危險環(huán)境探測，地震預警 領域。在這些應用 ，都 ?即時系統(tǒng) 如今，許'領域的應用已??熟，但仍面臨currency1' ?，這些 ?主 包 拓撲 學結構、通信 、 的實施，fi 池容 、 能 、能 回收、`靠的通信 和服務，質(zhì) －數(shù)據(jù)處理，及其?方面 8]。近幾 來， CPSs 已?被美國政府 當做一?新發(fā)展策略。CPSs 研究程 的目標將深深地整合現(xiàn)實的和網(wǎng)絡設計。一 些研究員在 CPSweek 和在CPSs主? 9] 上的國際的會 上從相關的研究學會 和大學討論對相關的觀念、技術、應用提出挑戰(zhàn)。 3.無人 車 在近? ，智能 車已??為一?￥?人的領域，￥?更'的來–世界 各地的關注。在這些無人駕駛的車輛，視覺導航系統(tǒng) 起?重 的 用檢測的 理環(huán)境。 GPS和其?一些傳? ?子公司的 位和導航。如今，許'實際應用 已付諸實施。 2getthere?人?速發(fā)展 通（PRT）?提供?? ，按需馬 停 蹄的 通運輸方 。該系統(tǒng)由一些 的–? 車輛構?[11]。同樣，ParkShuttle的 旅客捷運系統(tǒng)連接”?城市[12]。[13]此外，蛇 RobuRide系統(tǒng)?無人駕駛車輛 為一?整體，無人車輛現(xiàn)在 能推 ?用，因為一些技術上的局 ?。M. Li [14]提出了在緊急情況利用無線傳? 網(wǎng)絡基礎設施 為CPS用于航行內(nèi)¨ 用戶。在這?系統(tǒng) ，主 來–于無線傳? 網(wǎng)絡的位置信息， GPS和觀測 系統(tǒng)提供配套基準面。這種? 下的無線傳? 網(wǎng)絡導航和上段提出的方法 同 無人駕駛車輛集?智能道 ，?一?? 的?征。 4.CPSs一?‰無人駕駛車輛導航與無線傳? 網(wǎng)絡 圖1 測試平臺結構圖 圖2 無線傳感器智能車輛 4.1平臺架構 對于大'數(shù)的研究?，一般及低價CPSs測試平臺進行理論和實際的實驗。 我們現(xiàn)fi的技術，如無線傳? 網(wǎng)絡，嵌入 系統(tǒng)和軟件設計的基礎上，進行 了分析和討論了擬 的測試平臺，從以下三?方面‰平臺架構，導航原理和高 速公 的應用，這其 就包 許'挑戰(zhàn)。圖1 了測試平臺架構，這主 ?由 無線傳? 網(wǎng)絡和無人駕駛車輛。許'傳? …（?如 IEEE802.15.4/ZigBee），其?…?構 無線網(wǎng)絡? 重·。與傳? …連接無 人駕駛車輛基準無線傳? 網(wǎng)絡和進一 處理的信息，以? 車輛的 。一 ?無人駕駛車輛包 GPS和視覺系統(tǒng)，視覺系統(tǒng)， 位系統(tǒng)， 體主 為 位， 無人駕駛車輛主 于無線傳? 網(wǎng)絡實現(xiàn)導航。圖 無線傳? 的”?智能車輛。 2。 無人駕駛車輛無視覺系統(tǒng) ?通過無線傳? 網(wǎng)絡和GPS 位和導航。 Linux平臺的 系統(tǒng)。 4.2 導航原理 無人駕駛車輛的導航原理? 的。如圖3 ，這?制 的車輛 的無 線傳? 網(wǎng)絡。通過無線傳? 網(wǎng)絡導航，無人駕駛車輛`以 ? 地方的平 表面上。 設從起…到 …的無人駕駛車輛 ?。實驗￠， …的位置信息應 該被發(fā) 到無人駕駛車輛進行 ， 一? 的 。在運行的過程 無線傳? …實時 無人駕駛車輛與無線傳? 網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)。以這種方 ， ?用? 到一?合理的 。據(jù)無人駕駛車輛的當￠位置，無線傳? 通 信 ?￠￡?合。如￥一?傳? 出?，§即重新配置無線傳? 網(wǎng)絡重·和。 圖 的currency1線。 3' 了“ 的運? 。 4.3 應用‰集?智能道 無人駕駛車輛 ??無線傳? 網(wǎng)絡，嵌入 系統(tǒng)， 的發(fā)展，一些新的? 方?，`以 應用到無人駕駛車輛。fi用 fl提出的測試平臺，我們 在運行一?程 ，圖4 出的情況下公 ” – 許'無線傳? …·?的無線傳? 網(wǎng)絡，提供 導航通過相關信息的 和處理。測試平臺的 ，無線傳? 導航的分??· 于無線傳? 網(wǎng)絡的 位精度、實時?能、控制算法。實驗結￥表明，無線傳? 導航的分????于0.67?。 圖3 無人車的導航原理 圖4 集成智能道路的無人駕駛車輛 5.從 同的?度研究研究 從 同的?度 于圖 5這?平臺的基礎上，?如系統(tǒng)? 分配，能 控制， – 控制，傳輸和?理 方面，基于? 的軟件設計，系統(tǒng) ?，控制技術 進行測試和驗證?！??合大'數(shù)的相關研究人員。 在過…的? ，許'研究都‰a于無線傳? 網(wǎng)絡。大 ??￥已 `在這一領域?！?，′CPSs”??將虛擬的網(wǎng)絡世界與“實的 理世界結合的 ˉ出?…，為”?入了許'新的挑戰(zhàn)如實時?能，和控制方法。 圖5 從不同角度研究 6.挑戰(zhàn) CPSs?一?? ?的新領域，需 ? 各種 ?，在 同的˙¨體系結 構和系統(tǒng)設計從 同的?度，來 發(fā)，?于連接的 理和網(wǎng)絡世界[1]。 ′CPSs”的挑戰(zhàn)，?了上?提到的挑戰(zhàn)， 包 ??，基于? 的 發(fā)，控制 系統(tǒng)和ˇ合?a系統(tǒng)，傳? 網(wǎng)絡和 ?網(wǎng)絡，—用?，`靠?，– ? 方 面fi 驗證[4]。高?能無人駕駛 車仍§面臨?一些關 ?。此外，如 實現(xiàn) 新的方法和理論， ?一?關 的挑戰(zhàn)。車輛的速度與系統(tǒng)的?能 相關。 ??速度的 “，我們fl ￠實時?能 ?！?，fi許'因 ，如硬件 平臺，設計方法， 系統(tǒng)的 應速度。?此?外，無人駕駛車輛fl ˉ出– ?和`靠?，這?ˇ CPSs’更 ˙的。因此，應 §一? 新的方法，以￠證 系統(tǒng)的– ，無人駕駛車輛導航與無線傳? 網(wǎng)絡的應用一 在進行通過? 樣 的測試。 7.結論 CPSs在過…的幾 ，這一新興領域已?￥?了 ?的利 ，將 ?為未 來的a ?速發(fā)展。 ??速發(fā)展，我們?nèi)悦媾R新的 和 ?的挑戰(zhàn)。在這 ?fl? ，我們?o 論無線傳? 網(wǎng)絡和CPSs系統(tǒng)， 設計通用，低價的測 試平臺。該平臺包 無線傳? 網(wǎng)絡的智能導航車輛，這被 應用于測試和驗 證相關理論。在此基礎上，一?? 的應用程 ，集?智能道 無人駕駛車輛， 出 好的應用￠￡。? ，我們 結幾?研究 ?， 更深入的研究這一領 域。 ‰? ? ?? 國 ? 學基 （??20090460769）， ?大學，? 理 大學（ 2011ZM0070），國 基礎研究基 國–§ 學基 （??‰ 50905063）， 省–§ 學基 會， 國（S2011010001155?）的鼎a支￡ 研究。 參考?料 [1]E. Lee, “Syber Physical Systems: Deisgn Challenges,” In Proc. of 11th IEEE Intl Symposium on Object Oriented Real-time Distributed Computing, May 2008, pp. 363-369. [2]B. H. Krogh, “Cyber Physical Systems: The need for new models and design paradigms,” Presentation Report, Carnegie Mellon University. [3]B. X. Huang, “Cyber Physical Systems: A survey,” Presentation Report, Jun. 2008. [4]J. H. Shi, J. F. Wan, H. H Yan and H. Suo, “A survey of cyber-physical systems,” in Proc. of the Int. Conf. on Wireless Communications and Signal Processing, November 9-11, 2011. [5]H. Karl and A.Willig, “A short survey of wireless sensor networks,” Technical Reports, Berlin, Oct. 2003. [6]J. Yick, B. Mukherjee, and D. Ghosal, “Wireless sensor network survey,” Computer Networks, vol. 52, 2008, pp. 2292-2330. [7]I. Khemapech, A. Miller, and I. Duncan, “Simulating wireless sensor networks,” Technical Reports, School of Computer Science, University of St Andrews, 2005. [8]E. B. S. Kaler and E. M. K. Kaler, “Challenges in wireless sensor networks,” In Proc. of ISCET 2010. Available at: www.rimtengg. com/iscet/proceedings/pdfs/misc/176.pdf. [9]Available at: http://www.cpsweek.org/. [10]J. Z. Li, H. Gao, and B. Yu, “Concepts, features, challenges, and research progresses of CPSs,” Development Report of China Computer Science, 2009, pp. 1-17. [11]Available at: http://www.2getthere.eu/Personal_Transit/. [12]Available at: http://connectedcities.eu/showcases/parkshuttle.html. [13]Available at: http://serpentine- [14]M. Li, Y. H. Liu, J. L. Wang, and Z. Yang, “Sensor network navigation without locations,” In Proc. of IEEE INFOCOM 2009, Rio de Janeiro, Brazil, Apr. 2009, pp. 2419-2427.