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淺談智能交通中的嵌入式系統(tǒng)的工作原理

時間:2008-02-11 13:45:00來源:wangtao

導語:?智能交通系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品似乎沒有什么必然的聯(lián)系,但智能交通系統(tǒng)對產(chǎn)品的要求與嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的各種優(yōu)勢可以非常好地吻合,嵌入式一體化的產(chǎn)品在智能交通中的應用也越來越多。
隨著世界經(jīng)濟和我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,交通運輸越來越成為國民經(jīng)濟生活中的一個極其重要、不可缺少的因素,現(xiàn)代化的交通需要現(xiàn)代化的交通管理,為解決城市及國道主要路段和路口的交通擁擠和阻塞狀況,減少事故、違章現(xiàn)象,建立現(xiàn)代化的交通指揮控制系統(tǒng)是非常必要的。從某種意義上來說,交通運輸業(yè)及其管理方式是一個城市、一個地區(qū)甚至于一個國家經(jīng)濟水平的一個縮影。 從表面上看,智能交通系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品似乎沒有什么必然的聯(lián)系,但由于智能交通系統(tǒng)對產(chǎn)品的要求與嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的各種優(yōu)勢可以非常好地吻合,對于嵌入式一體化的智能化產(chǎn)品在智能交通領域內(nèi)的應用已得到越來越多的人的認同。 嵌入式系統(tǒng) 嵌入式系統(tǒng)是指由微處理器芯片實現(xiàn)的小型專門化的數(shù)字信號處理系統(tǒng),主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應用軟件系統(tǒng)等組成,它是集軟硬件于一體的可獨立工作的"器件",這個器件不同于普通的模擬信號系統(tǒng),其以軟件運行的方式對數(shù)字信號進行靈活處理,具有智能化的特征,比較類似于微機,但又不依賴于微機軟件操作系統(tǒng),可以獨立地完成一定的功能。 嵌入式系統(tǒng)可能對普通人來說還是一個比較陌生的名詞,但事實上,它已深入到普通民眾生活的各個角落,只不過人們沒有去注意它而已。目前最常見的嵌入式系統(tǒng)就是手機。手機是一種通信工具,它接收人的語音信號,將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,并通過編碼打包的形式通過基站傳送到對方的手機上,對方的手機對此數(shù)字信息進行解包,還原為模擬信號由喇叭輸出,實現(xiàn)了語音的傳輸。在這一傳輸過程中,將數(shù)字信號根據(jù)一定格式進行打包傳送就是由數(shù)字信號處理芯片完成的,該芯片與手機主板上的外圍電路合起來就是一套嵌入式系統(tǒng)。常見的嵌入式系統(tǒng)或者說產(chǎn)品還包括PDA、掌上電腦、手機、信息家電(網(wǎng)絡冰箱、機頂盒)等。 對于目前發(fā)展迅速的手持信息產(chǎn)品來說,其最關鍵的核心技術就是嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)可以廣泛應用于嵌入式設備。目前,國外商品化的嵌入式實時操作系統(tǒng),己進入我國市場的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等產(chǎn)品。后PC時代的到來,使得人們開始越來越多地接觸到一個新的概念-嵌入式產(chǎn)品。像手機、PDA、掌上電腦均屬于手持的嵌入式產(chǎn)品,VCD機、機頂盒等也屬于嵌入式產(chǎn)品,而像車載GPS系統(tǒng)、數(shù)控機床、網(wǎng)絡冰箱等同樣都采用嵌入式系統(tǒng)。嵌入式軟件是數(shù)字化產(chǎn)品的核心,如果說PC的發(fā)展帶動了整個桌面軟件的發(fā)展,那么數(shù)字化產(chǎn)品的廣泛普及必將為嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無窮的推動力。 工作穩(wěn)定性 由于嵌入式產(chǎn)品都是基于嵌入式操作系統(tǒng)的,而不依賴于我們所常見的微機操作系統(tǒng)(Windows和DOS等),一般均采用單任務的、穩(wěn)定性非常好的專用嵌入式操作系統(tǒng)或Linux操作系統(tǒng),在追求其短小精悍的同時,非常重視其工作的穩(wěn)定性。同時,嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一般都帶有防死機復位功能,在系統(tǒng)出現(xiàn)死機時可自動復位,重新啟動運行。因此,穩(wěn)定性是嵌入式產(chǎn)品的一大特點,這種特點非常適合于智能交通系統(tǒng)應用中。 在智能交通的各類管理系統(tǒng)中,一般都要求系統(tǒng)能夠在無人值守的狀態(tài)下24小時不間斷的運行,對產(chǎn)品工作的穩(wěn)定性要求很高,更不允許出現(xiàn)死機的現(xiàn)象,嵌入式產(chǎn)品的工作穩(wěn)定特性正好可以適應其在這方面的嚴格的要求。 環(huán)境適應能力 嵌入式系統(tǒng)一般都是一體化形式設計的,在結構設計、功能模塊設計中都充分考慮了對環(huán)境的適應能力,結構簡單、元器件數(shù)量少、封閉式設計都使其比微機甚至于高檔工控機的環(huán)境適應能力強得多。這一特性在智能交通管理系統(tǒng)中也可以得到充分的發(fā)揮。智能交通管理系統(tǒng)中使用的絕大部分設備都運行在室外,甚至于野外環(huán)境中,必須考慮到設備在冬季嚴寒、夏季酷熱、南方潮濕、西北塵沙等惡劣氣候和環(huán)境下能否保證正常穩(wěn)定地工作,環(huán)境適應能力強將是智能交通系統(tǒng)設備選型工作中首先必須考慮的重要因素之一。而這正是嵌入式一體化產(chǎn)品的特點之一。 設備獨立性 嵌入式產(chǎn)品處理的是數(shù)字信號,可以毫無困難地與微機控制系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊,而且由于往往設計為一體化的形式,從外觀和功能上都相當于一個可獨立工作的"器件",獨立地完成某個環(huán)節(jié)的功能,與外界的數(shù)據(jù)交換僅僅通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進行,因此設備獨立性、可更換性、通用性都非常好,可靈活裝配、更換、升級。各地智能交通系統(tǒng)發(fā)展狀況不一,有些地區(qū)發(fā)展較快,或者在新的道路上建造新的交通管理系統(tǒng),有些地區(qū)發(fā)展較慢,只能盡可能地利用已有設備或系統(tǒng),爭取花費最小的代價對原有的系統(tǒng)進行功能升級或模塊添加,對嵌入式一體化產(chǎn)品來說,其設備的獨立性使其可以很靈活地嵌入到各類管理系統(tǒng)中,作為其中的一個功能模塊,對新系統(tǒng)來說大大減少了整個系統(tǒng)的藕合性,降低了其復雜性和故障發(fā)生概率,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和易維護性,對舊系統(tǒng)改造和升級中,可以盡可能地利用原有系統(tǒng)或設備,添加或升級其中某一個功能模塊,對整個系統(tǒng)也只需很小的改動(如接口部分等),從整體上大大節(jié)約了技資,增加了系統(tǒng)效益。 由于這種"默契",已有越來越多的用戶和專業(yè)人士看好智能交通領域的嵌入式一體化產(chǎn)品的應用前景,也有了不少廠家進行了這方面產(chǎn)品的研究和開發(fā),目前已經(jīng)有多種多樣的嵌入式結構產(chǎn)品成功使用在智能交通管理系統(tǒng)中,例如航天金卡,測速雷達(返回數(shù)字式速度值),用于違章抓拍的數(shù)碼相機等等。 值得一提的是有不少高科技含量的尖端技術也以嵌入式一體化產(chǎn)品的形式進入了智能交通系統(tǒng)領域,北京漢王科技有限公司的"漢王眼"車牌辨識儀就是其中具有代表性的一款產(chǎn)品,從技術含量上來說,這一產(chǎn)品包含自動抓拍、智能光圈調(diào)節(jié)、自動溫控、光學字符識別等多項具有相當難度的技術難題,而其采用嵌入式一體化結構設計方式更是在國內(nèi)車牌識別產(chǎn)品廠家中的第一個吃螃蟹者,建立在漢王公司具有領先水平的光學字符識別核心技術的基礎上,該產(chǎn)品具有比較好的性能,已在廣東某高速公路收費系統(tǒng)中得到了成功應用。

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