安徽大学江淮学院学士学位论文
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分的电路。在硬件平台搭建完成后，参赛队伍要对智能车系统的路线辨识以及控制算法进行开发和调试，为了后期的调试方便，很多队伍还开发了用于调试的上位机监控程序。 智能车大赛以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创新比赛。随着赛事的逐年开展，不仅使参赛学生自主创新能力的提高，对于高校相关学科领域的学术水平的提升也有一定的帮助。目前，此项赛事己经成为各高校展示科研成果和学生实践能力的重要途径，同时也为社会选拔优秀的创新人才提供了重要平台。
“飞思卡尔”杯智能车竞赛于2000年在韩国首次举办，我国于2006年8月举办第一届“飞思卡尔”杯全国智能车竞赛，当时吸引了来自全国50所高校的112支代表队的参与。在2007年的第二届智能车竞赛中，来自全国26个省(自治区)、直辖市的130余所院校的242支队伍分为5个赛区进行角逐，比赛场面空前激烈
我国大学生设计的智能车如下图
图1：智能车模型
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在智能车的实际设计过程中，经常面临如下几个问题：第一，制作出各种形式的赛道来测试赛车的性能，但是在实际中，很难为智能车的测试设计各种各样的比赛赛道，在经济上和效率上也是不能被接受的；第二，控制算法的实现和验证也需要一定时间，在比赛设计的有限时间里，要选择出合适的控制算法，并且试验它的有效性，也是一个比较艰巨的任务，如何快速验证我们所设计的控制算法，缩短开发周期，在有限的时间里尽可能开发出最好最优的控制算法，对我们提出了挑战；第三，分析车的运行过程进而分析车的控制方法是分析和优化控制算法的一个有效途径，实际上车的运行是一个快速的过程，是转瞬即逝的，很难把车的实际运行过程复现出来的，这样就缺失了有效的分析方法。这些问题都是能够顺利完成比赛的不可避免的障碍。
全国大学生智能汽车竞赛是教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在己举办的全国数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大专业竞赛的基础上而设立的第五项大学生设计竞赛。该竞赛与已举办的教育部4大专业竞赛不同，是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛，这对进一步深化高等工程教育改革，培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识，培养硕士生从事科学、技术研究能力，培养博士生知识、技术创新能力具有重要意义。
1. 2本课题研究的内容
基于以上的问题，为了能够快速的验证智能车的设计方案，缩短其开发周期，要求在短时间内开发出为团队提供可离线/在线智能车仿真及理论实验平台。
本文首先利用了虚拟仪器软件LabVIEW为智能车比赛开发了一个比赛仿真以及理论实验平台，以此实现以下几个部分的功能：
1） 2） 3） 4）
赛道与赛车环境建模对比。 赛车设计。
控制算法的仿真验证。 后期分析，以及不足与改进。
最后对赛车转弯时间最优问题进行了研究，提出三种转弯策略，通过仿真比较给出了缩短比赛时间，提高比赛成绩的较好的转弯策略。
1.3论文章节安排
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第一章，引言部分。主要介绍了课题研究的背景、意义和内容。
第二章，智能车仿真系统的介绍。这章介绍了虚拟仪器仿真工具—LabVIEW。 第三章，智能车虚拟仪器仿真平台基本模块的设计。包括赛道功能模块、赛车功能模块、仿真程序模块的设计
第四章，仿真过程
第二章 智能车仿真系统的介绍
2. 1 开发工具虚拟仪器简介
虚拟仪器(Virtual Instrumentation)是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统，虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。
利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本[4]。
2. 2 LabVIEW的介绍
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是一种图形化的程序开发环境，由美国国家仪器(National Instrument)公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言来编写程序，产生的程序是框图的形式。在开发过程中，用图标就可以代替应用系统的硬件部分，这样就可以省去了很多购买硬件的资金，以节省大量的研发资金。LabVIEW中尽可能的利用了工程师们所熟
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知的术语、图标和概念，是一个工业标准的开发环境。它结合了图形化编程方式的高性能和灵活性以及专为测试、测量与自动化控制应用设计的高端性能和配置，能为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具，这能帮助工程师们提高工作效率[4]。
图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。
2.2.1 VI的概念
用LabVIEW开发出的应用程序被称作VI (Virtual Instrument的英文简写，即虚拟仪器)，它的表现形式和功能类似于实际的仪器，也很容易改变设置和功能。VI是由图标、连线以及框图构成的应用程序，有Front Panel(前面板)、Block Diagram(后面板)以及图标/连结器(Icon Connector)三部分构成。
前面板是应用程序的界面，是人机交互的窗口，主要由Controls(控制量)和Indicators(显示量)构成。当程序运行时，用户通过控制量(例如用户输入数据的文本框以及一些按钮、开关灯)输入数据和控制程序的运行，而显示量(例如显示波形的示波器控件灯)则主要用于显示程序运行的结果。如果将VI程序比作一台仪器的话，那么，控制量就是仪器的数据输入端口和控制开关，用于给程序提供输入数据和控制信号，而显示量则是仪器的显示窗口，用于显示经过程序分析、处理后的结果，如图2.1所示，显然,并非简单地画两个控件就可以运行，在前面板后还有一个与之配套的流程图。
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图2：面板界面
流程图提供VI的图形化源程序，在流程图中对VI编程，以控制和操纵定义在前面板上的输入和输出功能。流程图中包括前面板上的控件的连线端子，还有一些前面板上没有，但编程必须有的东西，例如函数、结构和连线等。图3是一个随机信号发生器的流程图，从中可以看到流程图中包括了前面板上的开关和随机数显示器的连线端子，还有一个随机数发生器的函数及程序的循环结构。随机数发生器通过连线将产生的随机信号送到显示控件，为了使它持续工作下去，设置了一个WhileLoop循环，由开关控制这一循环的结束。如果将VI与标准仪器相比较，那么前面板上的东西就是仪器面板上的东西，而流程图卜的东西相当于仪器箱内的东西。在许多情况下，使用VI可以仿真标准仪器，不仅在屏幕上出现一个惟妙惟肖的标准仪器面板，而且其功能也与标准仪器相差无几。
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