基于虚拟仪器智能小车仿真系统设计――我的毕业设计

安徽大学江淮学院学士学位论文I安徽大学江淮学院本科毕业论文（设计）（内封面）题目：基于虚拟仪器技术的智能小车仿真系统设计学生姓名：谢玉兴学号：jk074117系别：计算机科学与电子技术系专业：电子信息工程入学时间：2007年9月导师姓名：廖素引职称/学位：讲师/硕士安徽大学江淮学院学士学位论文II基于虚拟仪器技术智能车仿真系统设计摘要全国大学生智能汽车竞赛是教育部倡导的一种具有探索性工程实践活动的大学生科技竞赛，要求参赛者在飞思卡尔公司提供的模型车体及主控制器芯片基础上，设计制作具有自主道路识别能力的智能赛车，在赛道上以最快速度完成赛程者为优胜。本课题以智能车比赛为背景，以缩短智能车开发周期为目的，利用虚拟仪器开发了智能车仿真软件，为智能车比赛提供可以离线验证控制算法的软件平台，该智能车虚拟系统可针对不同的赛车、赛道、路径识别方案、控制策略等内容进行相关分析和模拟，为节约智能车开发制作成本和提高开发成效提供了新的途径。关键词：虚拟仪器；仿真；LabVIEW；智能车安徽大学江淮学院学士学位论文IIIDesignofIntelligentVehicleSimulationSystemBasedonVI-TechnologAbstractSmartCarCompetitionNationalUniversityMinistryofEducationinitiatedanexplorationprojectwiththestudentspracticescienceandtechnologycompetition,requiresparticipantstoprovideamodeloftheFreescalebodyandmaincontrollerchipbasedonthedesignwithindependentroadrecognitionintosmartcaronthetrackasquicklyasthosewhocompletetheraceforthewinner.Thetopicstomatchthebackgroundofthesmartcar,smartcartoshortenthedevelopmentcycleforthepurposeofusingvirtualinstrumentationdevelopedsimulationsoftwaresmartcar,smartcarcompetitionfortheprovisionofcontrolalgorithmscanbeverifiedoff-linesoftwareplatform,thevirtualsystemforintelligentvehicledifferentcars,track,pathidentificationscheme,controlstrategyandothercontentrelatedtoanalysisandsimulation,intelligentvehicledevelopmenttoconserveandenhancethedevelopmenteffectivenessoftheproductioncostsprovidesanewway.Keyword:Intelligentvehicle;simulation;LabVIEW;Virtualinstrument安徽大学江淮学院学士学位论文IV目录第一章引言.........................................................................................................................11.1课题研究的背景及意义....................................................................................................11.2本课题研究的内容............................................................................................................31.3论文章节安排....................................................................................................................3第二章智能车仿真系统的介绍...................................................................................................42.1开发工具虚拟仪器简介....................................................................................................42.2LABVIEW的介绍.............................................................................................................4第三章智能车虚拟仪器仿真平台基本模块的设计...................................................................83.1赛道功能模块的建立........................................................................................................83.2智能车功能模块的建立....................................................................................................93.3仿真程序设计..................................................................................................................11第四章利用虚拟仪器平台进行智能车仿真.............................................................................134.1初始化程序......................................................................................................................134.2赛道和赛车信息的加载..................................................................................................154.3发送命令..........................................................................................................................194.4仿真结果..........................................................................................................................21结束语...........................................................................................................................................21主要参考文献..................................................................................................错误!未定义书签。致谢.......................................................................................................................................24安徽大学江淮学院学士学位论文1基于虚拟仪器技术的智能车仿真系统设计第一章引言1.1课题研究的背景及意义智能车辆技术是涵盖智能控制、模式识别等学科前沿的热点研究领域，其研究与应用具有巨大的理论和现实意义。在交通安全方面，由无人驾驶车辆研究形成的辅助安全驾驶技术，可以通过传感器准确、可靠地感知车辆自身及周边环境信息，及时向驾驶员提供环境感知结果，从而有效地协助提高行车安全，同时也能降低驾驶员对车辆驾驶管理的复杂度，提高单个车辆的运行效率，可以缓解我国城市道路拥堵、交通系统运行效率较低的现状。在汽车产业自主创新方面，通过对无人驾驶车辆理论、技术研究，突破国外汽车行业专利壁垒，掌握具有核心竞争力的关键技术，可以为我国汽车产业自主创新和产业发展提供强有力的支撑。同时在国防科技方面，“快速、精确、高效”的地面智能化作战平台是未来陆军的重要力量，无人驾驶车辆将能代替人在高危险环境下完成各种任务，在保存有生力量、提高作战效能方面具有重要意义，也是无人作战系统的重要基础。美国在无人驾驶技术上应该是全球走得最远的国家。他们在2004年、2005年就已经举办过智能车挑战赛。2004年，美国国防部高级研究项目局主办首届机器车挑战大赛。“机器车挑战大赛”（GrandChallenge）吸引了众多民间机构的兴趣，冠军奖金100万美元，全程142英里（约合227公里），路程崎岖，看哪一辆无人驾驶的汽车能够最快地跑完全程，关门时间是10个小时。那次大赛共有105支车队报名，15支车队参赛，但没有一辆车跑完7英里，也就是整个赛程的5%。2005年9月，第2次比赛继续进行，冠军奖金也提高到了200万美元。斯坦福大学的“斯坦利”获得了第1名，所用时间是6小时53分58秒，时速达到19.1英里。参加挑战赛的车队，有几个共同点，一是赞助商中都有英特尔的影子，他们的处理器来应对各种传感器上的数据；二是都用体量较大的SUV车型进行改装，只有大车才能在车顶、车轮上大动手脚，后备箱里才放得下大个儿的电脑；三是车队里的人都不把这些车当做汽车，而是叫机器人。2006年5月15日，德国举办了欧洲陆地机器人竞赛，这个比赛是由德国军方组织的。与美国的“挑战赛”不同，欧洲赛事更强调自主性。德国的比赛只有8公里赛程，但参赛车辆必须通过影像处理来寻找道路，周围景物会被处理成3D影像，安徽大学江淮学院学士学位论文2由光学定向与测距系统对所收集的信息进行导航决策，分析哪里是行人哪里是树木。据介绍，其中一辆参赛车途锐在通过关键的十字路口时还是得靠手动驾驶，它自主行驶了90%的赛程。飞思卡尔”智能车竞赛是由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办，飞思卡尔半导体公司协办的全国性的比赛。比赛要求参赛队伍研究并设计一款能够自主辨识路线并能够自主行驶的智能车，在专门设计的封闭跑道上行驶，跑完整个赛程用时越短的参赛队伍成绩越好。智能车的设计要求参赛队伍首先对汽车动力学有一定的研究和了解，从而设计合理的机械结构。同时要求参赛队伍自行设计控制器系统电路、图像采集模块电路、电机驱动电路、电源模块电路等多个部