基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的多智能小車協(xié)作控制系統(tǒng)研究.pdf

1、多智能車協(xié)作可以看作是多機(jī)器人協(xié)作在交通領(lǐng)域的一種應(yīng)用。多智能車協(xié)作系統(tǒng)中的智能車采用傳感器自主導(dǎo)航，智能車之間通過車載通信網(wǎng)絡(luò)交換信息，實(shí)現(xiàn)主動的協(xié)作，從而保證系統(tǒng)的安全和高效。由于使用真實(shí)車輛作為多車協(xié)作控制的研究平臺，會提高相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)成本，因此本文使用自主開發(fā)的智能小車來替代真實(shí)車輛，搭建了一個基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的多智能小車協(xié)作控制研究實(shí)驗(yàn)平臺。
　　針對多智能小車協(xié)作系統(tǒng)對通信的實(shí)時性、可靠性及分布式協(xié)作的要求，采用ZigB

2、ee設(shè)計(jì)了適用于多智能小車協(xié)作控制的車載自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車-車通信方式的信息交互。ZigBee網(wǎng)絡(luò)是在參考開放互聯(lián)系統(tǒng)OSI七層模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際需要簡化為物理(PHY)層、媒體訪問控制(MAC)層、邏輯鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層五層結(jié)構(gòu)，其性能滿足多智能小車協(xié)作控制系統(tǒng)對通信可靠性、實(shí)時性的要求。
　　結(jié)合真實(shí)智能車的結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了能夠模仿真實(shí)車輛的智能小車。智能小車的控制芯片選擇了基于ARM Cortex-M

3、3內(nèi)核的微處理器，硬件采用模塊化設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)了無線通信模塊、磁場檢測傳感器、電機(jī)驅(qū)動模塊等硬件模塊，智能小車采用磁場檢測導(dǎo)航方式，測速方式采用精度較高的旋轉(zhuǎn)編碼器。
　　在智能小車上移植了嵌入式μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了各硬件底層驅(qū)動程序和多智能小車協(xié)作控制應(yīng)用程序，采用位置式PD方向控制和增量式PI速度控制，實(shí)現(xiàn)了單個智能小車的方向和速度控制，為多智能小車的協(xié)作控制設(shè)計(jì)了初始化、檢測和控制、串口接收、串口發(fā)送和人機(jī)交互等

4、軟件功能模塊。
　　根據(jù)多智能小車協(xié)作控制要求，設(shè)計(jì)了智能小車分布式自主決策程序，實(shí)現(xiàn)了多智能小車自由運(yùn)行、隊(duì)列跟隨和路口協(xié)作等運(yùn)行模式。設(shè)計(jì)了基于線性最優(yōu)二次型的車隊(duì)跟隨控制算法，實(shí)現(xiàn)了多智能小車編隊(duì)的啟停、勻速和加減速控制任務(wù)。設(shè)計(jì)了基于通信協(xié)商的路口協(xié)作算法，實(shí)現(xiàn)了多智能小車路口協(xié)作任務(wù)。
　　實(shí)驗(yàn)證明，設(shè)計(jì)的ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)和智能小車能夠滿足多智能小車協(xié)作控制系統(tǒng)的要求，并實(shí)現(xiàn)了多智能小車編隊(duì)控制和多智能小車