無人駕駛汽車是一種智能汽車，也可以稱之為輪式移動機器人，主要依靠車內的以計算機系統為主的智能駕駛儀來實現無人駕駛。無人駕駛汽車集自動控制、體系結構、人工智能、視覺計算等眾多技術于一體，是計算機科學、模式識別和智能控制技術高度發展的產物，也是衡量一個國家科研實力和工業水平的一個重要標志，在國防和國民經濟領域具有廣闊的應用前景。

　　從20世紀70年代開始，美國、英國、德國等發達國家開始進行無人駕駛汽車的研究，目前在可行性和實用化方面都取得了突破性的進展。我國從20世紀80年代開始進行無人駕駛汽車的研究，國防科技大學在1992年成功研制出我國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。

　　2005年，首輛城市無人駕駛汽車在上海交通大學研制成功，該車有望于兩年之內率先在上海世紀公園進行示范運營，并在2010年世博會上一展身手。到時游客只需在公園的入口處按下一個按鈕，一輛沒有司機的四座敞篷汽車就會從遠處開過來緩緩停下，然后搭載著乘客前往他們想去的景點。

　　1 系統設計

　　本系統主要由監控中心和無人駕駛車輛終端構成，如圖1所示，而無人駕駛車輛終端又包含GPS，GIS，GPRS等部分：

　　（1）GPS（Global Positioning System，全球定位系統）是利用24顆人造衛星組成的衛星網，可以向地球不斷發射定位及時間信號。地球上的任何一個GPS接收機，只要接收到4顆以上的衛星信號，經過計算處理后就可報出GPS接收機的位置（經度、緯度、高度）、時間和運動狀態（速度、航向）。本系統采用GPS是為了使車輛在行駛過程中能夠準確顯示自己的位置。

　　GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到（由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P（Y）碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復周期一毫秒，碼間距1微秒，相當于300m；P碼頻率10.23MHz，重復周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當于30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。

　　（2）GIS（Geography Information System，地理信息系統）GIS是以測繪測量為基礎，以數據庫作為數據儲存和使用的數據源，以計算機編程為平臺的全球空間分析即時技術。這是GIS的本質，也是核心，是在計算機硬件、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層空間的有關地理分布數據進行采集、存儲、管理、運算、分析和可視化表達的信息處理和管理系統。在本系統中，他與GPS模塊相結合，以地理空間數據為基礎，在計算機系統中提供動態的電子地圖，可以實時將交通信息通過GIS界面友好地顯示給用戶。

　　（3）GPRS，通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service）的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。GPRS可說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，是以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps，是在GSM（（Global System）全球移動通信系統的網絡基礎上疊加的一個專業的高速數據通信網絡，共用GSM頻率（900／1 800 MHz）。共享GSM網絡絕大部分基礎設施。可以接人基于TCP／IP的外部網絡，具備了Internet所能提供的一切功能。本系統采用GPRS作為車載終端與監控端無線通信橋梁，主要是考慮到他有資源利用率高、傳輸速率高、接人時間短、網絡覆蓋面廣等幾個優勢。

　　（4）射頻識別讀卡器。射頻識別技術又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸，在交通系統一般用于高速公路站上不停車收費，車牌自動識別或者停車場定時收費等。這些系統是將標簽放置在車載終端上，在地面上安裝天線、射頻模塊和計算機，利用射頻模塊中讀寫器來進行一定范圍內的射頻識別。射頻識別模塊通過裝有標的車輛接近傳感器來判別是否有車輛通過。識別模塊在一定區域內產生微波信號，當車輛進入該識別區域時，就能激活標簽。標簽將數據反射給識別模塊，射頻讀寫器完成數據讀取。

　　2 車輛終端硬件構成

　　車輛終端由GPS接收模塊、GPRS接收設備、主控制模強、讀卡器模塊、顯示模塊和輸入操作模塊構成，系統框架如圖2所示。

　　（1）自主懸掛式獨軌車體上裝有嵌入式控制系統，主要用于對整個車輛的控制以及各個模塊之間的調度。主控制模塊芯片采用了飛利浦公司生產的LPC2000 系列處理器，該系列產品是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-STMCPU的微控制器，并帶有0／128／256kB嵌入的高速片內FLASH存儲器。片內128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使得32位代碼規模降低超過30％，而性能的損失卻很小。

　　通過在該系列處理器芯片的基礎上擴展一系列完整的通用外圍器件，使系統硬件成本降到最低，并且根據設計需要再進行裁減，就能為本車載系統提供一個低功耗、低成本、高性能的方案。

　　（2）該系統以GPRS無線傳輸方式與因特網保持連接，與軌道交通信息網站交換數據。本系統采用了BenQ公司生產的M22模塊，他符合ETSIGSM phase 2+標準和 AT指令集，支持GSM語音數據傳真短消息和GPRS數據傳輸。

　　（3）顯示模塊主要是用來顯示車輛行駛狀態，包括地理信息位置，路徑采集情況等。本系統采用TFT6758液晶顯示模塊，工作電壓為3.3 V，內帶白光LED背光燈。由于液晶模塊內部包含了HD66781和HD66783液晶控制驅動，因此他可以直接使用8位、16位或者18位總線方式與控制器相連接。

　　（4）輸入模塊功能是通過按鈕查閱通過讀卡器接收到終端的路徑信息。

　　（5）GPS模塊用來對車輛進行定位。本系統采用M12定位模塊，Motorola公司生產的導航設備，具有很低的功耗，支持RTCM （Radio Technical Commission forMaritime）格式的差分功能，采用NAEA0183格式輸出。該接收器在 汽車定位和調度系統中應用廣泛。