基于FPGA的车路协同智能路侧系统的设计与实现

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随着我国经济的迅速发展,人民生活水平不断提升,车辆的保有量迅速增加,交通问题也愈发严重,给交通监管部门带来了很多困扰。智能交通系统(Intelligent Transport System,简称ITS)作为以后交通系统的发展方向,可以有效地利用现在的交通设施、减少了交通负荷和环境污染、保证了交通安全、提高了交通运输的效率,因而,越来越受到人们的重视。而车路协同作为智能交通系统的最新发展方向,有着极为广阔的发展前景。  本文针对车路协同的重要组成部分智能路侧系统进行分析,总结现有成果的基础上,设计了一种相对完善的路侧系统,安装在道路或者路口,旨在监控道路状况、交通堵塞、交通事故等信息,并引导车辆行驶,尤其着力于事故最为集中的道路交叉点,大大缓解了交通压力。  由于目前单片机功能相对简单、通信速率不高,已经无法担负起大规模智能路侧系统设计的重任,而FPGA以其内部集成锁相环运行速度快,丰富的I/O资源,高效率的并行执行机制,开发周期短,还可以构建软核进行二次开发等优势,逐渐成为嵌入式开发的主流平台和技术手段。所以,本文以FPGA为开发平台,使用Verilog HDL硬件编程语言编写摄像头采集显示模块和交通信号灯配时模块,同时采用SOPC技术构建一个Nios软核处理器,基于TCP/IP传输协议完成与控制中心和车载终端的通信,同时完成路侧引导 LCD屏的显示工作。车载终端并非智能路侧系统的重点,所以采用了安卓手持设备模拟,利用设备自带wifi无线通信模块,将车辆信息发送给智能路侧系统;控制中心采用Qt界面编程技术,能够更加直观地观察到接收到的车辆信息,方便向智能路侧系统发布控制信息。  经过实际运行测试,本文设计的智能路侧系统性能稳定,数据的网络收发准确快速,交通信号灯能很好地根据配时方案运行,路侧引导 LCD屏工作正常,视频采集的图像较为流畅,较好地满足了设计要求。
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