基于无线通信网络的多智能小车编队控制的实现

基于无线控制的智能小车系统的设计摘要：本文针对基于无线控制的智能小车的设计和研究，首先对系统的总体设计加以介绍，概括了智能小车的主要作用及其工作模式，并介绍了智能小车的主要元器件；然后详细介绍了系统的硬件以及软件设计，硬件方面，重点研究了温度采集模块、红外避障模块和无线收发模块，软件方面详细讲解了上位机人机交互界面的设计、避障设计以及无线通信的数据处理；最后，总结了系统测试结果并对本设计的发展前景做了概述。

关键词：单片机；上位机；红外线；避障；温度检测；无线通信The intelligent car Based on wireless controlAbstract: In this paper, the overall description of the smart car, which is base on the wireless control, is introduced its design and research. First introduced is the overall design of the system, and describes the major function, operating mode and the main components of the smart car; then analyses the system's hardware and software design in detail. Hardware side, the focus is on the temperature acquisition module, infrared obstacle avoidance module and wireless transceiver module; The software has a detailed account of the host-computer interactive interface design, the design of the obstacle avoidance and wireless communication's data processing; Finally summaries up the test results of this system and has an overview of the prospects for the development of this design.Keywords: MCU; upper computer; Infrared ray; Obstacle avoidance; Temperature detection; Wireless communication1.绪论1.1课题的背景及意义1.1.1课题背景未来是充满科学技术的新时代，而智能化[1]正是科学技术的重要体现。

无线通信网络的多智能小车编队控制系统摘要：首先设计了基于ARM Cortex-M3的智能小车控制系统，利用模块化理念设计了无线通信、磁场检测传感器、电机驱动等硬件模块，采用ZigBee设计了多智能小车协作控制的车载自组织无线通信网络，利用磁场检测完成小车的导航方式，采用旋转编码器实现小车的测速功能．然后在智能小车上移植了嵌入式wC／OS一11实时操作系统，根据多智能小车协作控制要求，设计了智能小车分布式自主决策程序，实现多智能小车自由运行、队列跟随和路口协作等运行模式．最后采用线性最优二次型的车队跟随控制算法，实现多智能小车编队的启停、匀速和加减速控制，利用通信协商的路口协作算法，实现多智能小车路口协作任务．实验结果表明，设计的无线通信网络的多智能小车系统能够满足多智能小车协作控制、编队控制和路口协作控制要求．关键词：ZigBee；无线通信网络；智能小车；嵌入式操作系统；多智能小车编队Multi-smart car control system based on wireless communication networkAbstract：First，the smart car control system based on A ⅥCortex—M3 is studied．The wirelesscommunications，the magnetic field sensors，motor drives and other hardware modules are designed．The multi—sma／t car cooperative control self-organizing wireless communication networks are designed by ZigBee．The smart Car navigation is achieved by magnetic field detection an d the smart car speed function is realized by using the rotary encoder．Then the embedded I~C／OS—lI real—time op— crating system is tran splan ted into the slnart car．According to the requirements of multi-smart Car cooperative control，distributed autonomous decision—making procedures arc programmed to achieve free running，queue following and road junction collaborating of the multi—smart car．Finally，the linear optimal quadratic fleet tracking control algorithm is utilized to realize multi-smart Car start and stop formations．and uniform and ramp contro1．collaborative communication negotiation intersection algorithms are applied to achieve crossing collaborative tasks of the smart Car．The expe ri—mental results show that the designed ZigBce wireless com unication network meets the requirements of the collaboration control，fleet control and road junction colaborating control of the smart Car．Key words：ZigBee；wireless com unication network；smart Car；embedded operatingsystem；multi—smart Car coordination.使用真实车辆进行多车编队实验，维护工作十分复杂，实验成本很高，而且真实的智能车高速运行可能会造成危险的交通事故 ]．因此，采用自主开发的智能小车替代真实车辆，搭建了一个基于ZigBee无线通信网络的多智能小车编队控制研究实验平台．本文提出一种基于无线通信网络的多智能小车编队控制系统，设计了系统的协作体系结构、通信方法、硬件电路与软件编队算法，在实验环境下实现了多智能小车编队控制．1 控制系统结构和无线通信网络设计多智能小车编队控制系统采用分布式控制结构，没有集中控制单元，各智能小车关系平等，均能够与其他机器人通过通信进行信息交流以协调各自行为，各智能小车具有高度的自治能力，自主地规划与决策 J．这种结构有较好的容错性、适应性和扩展性．如图1所示，在分布式控制结构体系下，根据小车内的感知模块获取外界环境信息，再由通信模块获取区域内其他小车的状态信息，通过程序分析处理发送控制命令到小车的执行机构，使智能小车能够自主规划与决策．在多辆智能小车编队协作过程中，每辆智能小车具有独立的行驶方向和速度，需要通过车一车组成的无线网络通信协商，其网络拓扑结构是频繁变化的，通过无线通信网络获取区域内其他小车的状态信息．当2辆车之间的距离低于安全距离时，智能小车通过信息的交互，后车自主地参与协作，调整速度以维持一定的安全距离并以接近前方车辆的速度行驶，形成一个局部的跟随模型．无线通信网络的建立是基于ZigBee协议栈 J．ZigBee协议的体系结构由物理(PHY)层、媒体接人控制(MAC)层、逻辑链路层、网络层和应用层组成．其中，PHY层和媒体介质访问层采用IEEE 802．15．4协议标准．上层MAC、逻辑链路层和网络层由ZigBee联盟定义．应用层可以实现的功能是管理高级的协议栈．用户应用程序在端点(协调器、路由器、终端节点)上实现．通过ZICM2410 ZigBee芯片供给用户进行交互的控制命令可以对网络内端点的通信信道、目的地址、数据显示形式、休眠状态和通讯模式进行设置．2 控制系统硬件和软件设计智能小车的硬件采用模块化设计理念．智能小车的硬件整体设计如图2所示，主要包括以下几个模块：1)处理器模块．该模块是智能小车的“大脑”，用于接收信息、发出控制命令．MCU 选用了基于ARM Cortex—M3内核的STM32F103VET6微处理器芯片．2)磁场检测传感器模块．智能小车处理器通过A／D接口读入磁场检测传感器输出的电压，进而判断引导线的位置，实现智能小车的导航控制．3)速度传感器(里程传感器)模块．智能小车的运动速度和运行里程通过旋转增量式编码器进行检测，为准确获得运动速度和运行距离采用在车体上加装与道路接触的测速轮，再将旋转增量式编码器的转轴和i贝4速轮同轴连接．4)无线通信模块．智能小车为获取编队中其他小车的运动状态信息，需要通过无线模块和编队中其他小车进行通信．将获取到的信息通过US—ART串口输入处理器模块．5)电机驱动模块．智能小车获取环境信息后，处理器经过运算发出2个PWM波至驱动模块，控制左、右2个直流电机．通过改变PWM 波的占空比，改变2个直流电机的速度实现小车的转向、加减速、启停控制．6)人机交互模块．小车需要设定参数和显示运行状态，所以设计了键盘、状态指示灯．智能小车的处理器通过普通 O口控制键盘和状态指示灯．根据软件系统实现智能小车的编队控制的功能目标，软件既要保证实时性，又要完成多项复杂的功能．简单的状态机开发模型已不能满足需要，于是引入了嵌入式实时操作系统(RTOS)．如图3所示，智能小车控制系统软件体系自下而上包括以下几个层次：1)硬件驱动层．外设驱动主要有磁传感器驱动、测速传感器驱动、电机驱动模块驱动、无线模块驱动、人机交互驱动等．2)嵌入式实时操作系统层．负责任务调度、任务间通信、内存的管理、信号量管理等．IxC／OS—lI是由Labrosse编写的一个源代码公开的嵌入式实时操作系统，具有可移植性强、可固化、可剪裁、占先式内核、多任务处理等特点，还具有极高的稳定性与可靠性，但人机界面部分不是很完善．适合于对实时性要求较高的小规模嵌入式系统中使用，因此可应用于小型移动机器人控制系统中 J．3)智能车编队控制应用程序层．属于用户应用程序层，是实现智能小车编队控制功能的主体部分．p．C／OS—lI操作系统可以管理64个任务，但一般都保留8个任务，留给用户应用程序的最多可有54个任务，优先级可以为4—59之间的任何数，数值越低，表示优先级越高．主要设计了初始化任务、检测和编队控制任务、串口通信发送任务和人机交互处理任务等用户任务，见表1．3 控制系统实验结果3．1 多智能小车编队算法如图4所示，在多智能小车编队跟随过程中，设S ，分别为i—l辆车和i辆车的位移，V，V分别为f一1辆车和f辆车的速度，a ，a 分别为第f一1辆车和第f辆车的加速度，d。

毕业设计说明书基于无线传输的智能巡航小车的设计学生姓名：李璐学号：0805054117学院：信息与通信工程学院专业：自动化指导教师：贾建芳2012年6月基于无线传输的智能巡航小车的设计摘要本文设计的可控智能小车，采用AT89S52 单片机作为小车的检测和控制核心；采用金属探测传感器等组成不同的检测电路，实现小车在行驶中遇到金属时改变速度并循迹前进；采用霍尔元件A44E 检测小车行驶速度和行驶里程；采用集成的语音识别芯片RSC-364、射频发送模块F05C 和编码芯片PT2262 组成语音无线遥控器，并且采用射频接收模块J05C 和解码芯片PT2272 组成无线接收模块，使小车可以“听懂”人的命令，互动性更强；采用1602LCD 时显示小车行驶的时间，小车停止行驶后，轮流显示小车行驶时间、行驶距离、平均速度以及各速度区行驶的时间。

本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，在一定程度上体现了智能。

关键词：无线传输，简单控制，智能小车Design of the intelligent cruise car based on the wireless transmissionABSTRACTIn this paper it shows a intelligent car controlled by the SCM, with AT89S52 SCM as the detection and control core; Adopting photoelectric sensor, metal detection sensors, ultrasonic sensors and other components of different detection circuit, to make the driving car trace automatical , and measuring its mileage, etc. with using the hall element A44E to measure the car speeds; Speech recognition chips RSC-364, Rf send F05C and coding IC module PT2262 integral voice remote control, and using receive module J05C and decoder chip PT2272 to compose wireless receiving modules, so the car can "understand" man's command, it makes the car alive; when the car moves the 1602 LCD was used to display the time, it can show the small car travel time, driving distance, speed and the time of each speed of driving zone. This design is simple in structure, it's easy to implement, the car have a high level of intelligence and human nature. It embodies the intelligence in a certain extent.Keywords: wireless transmission, Simple control, Intelligent car目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 智能小车研究现状 (1)1.3 课题在理论和实际应用方面的价值 (3)1.4 无线射频识别技术 (4)1.5 短距离无线通信技术 (4)1.6 主要研究内容 (5)2 智能小车硬件系统 (6)2.1 总体设计 (6)2.2 语音无线遥控器 (7)2.2.1 语音控制模块 (7)2.2.2 无线发送模块 (8)2.3 车载无线接收模块 (8)2.4 路面检测模块： (9)2.5 LCD显示模块： (9)2.6 测速模块 (10)2.7 控速模块 (10)2.8 模式选择模块 (11)3 智能小车硬件电路设计 (13)3.1 最小系统 (13)3.1.1 复位电路 (13)3.2.2 时钟电路设计 (14)3.2.3 电源电路 (14)3.2 显示电路 (15)3.3 测量里程与速度电路 (16)3.4 电机驱动电路 (18)4 智能小车软件设计 (20)4.1 智能小车运行主程序流程图 (20)4.2 测量里程程序设计 (21)4.3 语音控制流程图 (21)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)1 绪论1.1 研究背景智能小车，又称轮式机器人。

小车远程编程操作方法小车远程编程操作方法，也被称为远程控制小车，是一种通过无线信号远程控制小车运动的方法。

这种方法通常使用无线模块或Wi-Fi模块来实现，其中无线模块可以是蓝牙模块、射频模块、红外线模块等。

下面将详细介绍小车远程编程操作方法的步骤和实现原理。

首先，实现小车远程编程操作需要使用到硬件设备和软件工具。

硬件设备包括小车和无线模块，其中无线模块需要与小车进行连接。

软件工具包括编程语言和开发环境，编程语言可以选择Python、C++、Arduino等，开发环境可以使用Arduino IDE、Visual Studio等。

接下来，根据具体的硬件设备和软件工具，进行以下步骤来实现小车远程编程操作方法。

1.准备工作：a.选好硬件设备和软件工具，确保它们的兼容性和可用性。

b.连接无线模块到小车上，确保无线模块和小车之间的通信正常。

2.编写远程控制程序：a.选择合适的编程语言，编写远程控制程序。

b.在程序中，通过无线模块与小车建立通信，发送指令控制小车的运动。

c.可以在程序中设置多种控制指令，例如前进、后退、左转、右转等。

3.编程调试：a.将编写好的程序上传到开发环境中。

b.连接开发环境与无线模块，确保软件与硬件之间的通信正常。

c.进行调试，检查程序中的逻辑和代码是否正确，保证指令的正确性和可靠性。

4.远程控制测试：a.将小车放置在合适的位置，并确保周围环境安全。

b.打开控制程序，进行远程控制测试。

c.通过控制程序发送指令，观察小车的运动是否符合预期。

5.优化和改进：a.根据测试结果，进行优化和改进，提高远程控制小车的性能和可靠性。

b.可以添加更多的功能，例如声音控制、遥控操控等，使远程控制更加灵活和便捷。

小车远程编程操作方法的实现原理是通过无线模块与小车进行通信。

当无线模块接收到控制指令后，会将指令传输给小车，小车根据指令控制电机的运动，从而实现小车的远程控制。

总结起来，小车远程编程操作方法是一种通过使用无线模块或Wi-Fi模块实现远程控制小车运动的方法。

基于ZigBee的多智能车系统通信的设计与实现的开题报告一、选题背景和意义随着智能交通系统的不断发展，多智能车系统的开发已经成为当前研究的热点之一。

多智能车系统是指利用各种智能技术，集成车辆、路网、环境和驾驶员等各方面信息，提高车辆安全性、经济性、舒适性和环保性的系统。

其中，车辆之间的通信是实现多智能车系统的关键技术之一。

现有的多智能车系统主要采用车辆间通信技术进行交互和控制，如Wi-Fi、LTE、DSRC等。

而ZigBee通信技术作为一种低功耗、低成本的无线通信技术，具有广阔的应用前景。

在多智能车系统中，利用ZigBee技术构建车辆之间的通信网络，可以实现车辆之间的数据交换、信息共享、任务分配等功能，从而提高系统的智能化、自适应性和安全性。

针对多智能车系统通信的设计与实现，本文选用基于ZigBee技术的通信方案，结合车辆控制单元和传感器网络，实现车辆之间的数据交换和信息共享，提高车辆的协同性和安全性。

同时，还将优化通信协议和算法，以提高系统的性能和稳定性。

二、研究内容和目标本文的研究内容包括以下几方面：1. 多智能车系统基础架构设计。

包括车辆控制单元和传感器网络的设计和实现，同时考虑到热点车辆、通讯信道等复杂环境因素。

2. 基于ZigBee的车辆间通信协议设计。

对ZigBee协议进行优化和改进，以提高数据传输速率和稳定性，同时实现车辆位置、速度等信息的共享和交换。

3. 多智能车系统实时控制算法设计。

利用传感器网络采集车辆位置、速度等信息，实现车辆之间的智能控制，提高系统的协同性和安全性。

在上述内容的基础上，本文的研究目标是开发出基于ZigBee的多智能车系统通信方案，并实现系统的数据交换、信息共享和实时控制。

同时，还要通过实验和测试，验证系统的性能和稳定性，为实际应用提供技术支持。

三、研究方法和技术路线本文的研究方法主要包括理论分析、系统设计、实验测试等。

在理论分析阶段，首先对多智能车系统通信技术进行调研和分析，掌握ZigBee通信技术的基本原理和应用方法。

具有wifi通讯功能的智能小车控制系统研究作者：王立人朱彦宇黄洁吕颖夏春明来源：《无线互联科技》2014年第06期摘要：自动寻迹机器人在工业自动化生产中已经得到了广泛应用。

本文对以CCD摄像头为主要寻迹传感器的小车的图像识别算法进行了讨论，对使用不同传感器的小车的自动避障功能进行了探讨，对小车与电脑使用WiFi网络搭建通讯进行了简单研究。

实现了小车通过摄像头和红外传感器进行自动避障和自主寻迹的功能，并且使用WiFi网络建立了小车与电脑的通讯，通过电脑能够对小车进行远程控制。

关键词：wifi通讯；寻迹；避障；智能小车1前言智能车(Intelligent Vehicle, IV)，也称作无人地面车辆(Unmanned Ground Vehicle, UGV)，是一个集环境感知、动态决策与规划、智能控制与执行等多功能于一体的综合系统，相关技术涉及诸多学科，是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志[1]。

在智能驾驶技术的研究方面，国外起步较早，典型的研究代表如美国卡耐基梅隆大学的NavLab-5[2]与Boss[3]智能车、谷歌公司的Google Driverless Car，意大利帕尔马大学的The ARGO vehicle[4,5]、德国联邦国防军大学的VaMP智能驾驶系统[6]等。

吉林大学是我国最早的智能车研究单位之一。

王荣本教授带领的智能车课题组从上世纪80年代后期开始智能车自主导航的研究，在环境感知、导航技术等方面有较为深入的研究[8]。

清华大学汽车系“安全与节能”国家重点实验室李克强教授主持研制的THASV智能车侧重于汽车主动安全研究，在视觉导航、主动避障、离线报警等方面取得了较突出的研究成果，目前正在进行智能巡航控制系统、前碰撞预警系统等技术的实用化工作。

作为智能汽车的基础，智能小车在近年也有非常快速的发展。

机器人比赛是近几年在国际上迅速开展起来的一项高科技活动，虽然历史不长，但由于集高新技术、娱乐、比赛于一体。

多功能操作WIFI智能小车技术方案作者：宜宾职业技术学院谭进胡文钰邹顺指导老师：彭永杰陈挺作品简介：开发背景：所谓的wifi智能小车就是可以通过WIFI网络控制的视频传输可移动甚至可以安装其他机械手各类传感器实现数据互动的小车,对于那些不安全的以及人无法进入的场所进行无线监测，wifi小车监控是一个很好的解决方案，能够很好的进行监控控制。

现在无线wifi功能的设备随处可见，本设计利用现有的网络资源搭建一台wifi视频监控小车，即利用带有wifi 的设备进行控制小车，实现无线监控。

结构说明：本次设计的主要组成部分是由IAP15F2K61S2单片机、路由器703N、S605摄像头、NRF905无线发送接收模块、小车模型、TPC7062KD组态触摸屏、串口通信模块构成。

其系统结构方框图如下图1所示.一、路由器部分本次设计采用703N路由器，此路由器采用主芯片AR9331，集成了无线网卡有线网卡CPU等全部功能，是最小尺寸的wifi路由器模块，采用703N路由器可以很好的实现wifi传输,达到设计的要求.二、无线发送接收部分本次设计采用NRF905无线模块，NRF905无线芯片是挪威NORDIC公司出品的低于1GHz无线传输芯片，主要工作于433MHz、868MHz和915MHz的ISM频段。

芯片内置电源管理、频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

此模块适合于低功耗、低成本的系统设计，本设计采用两块发收模块，可以更好的进行通信。

三、主控芯片部分本次设计采用STC公司的IAP15F2K61S2为主控芯片，主要功能是:摄像头将录制到的画面传送到703N路由器上,703N路由器将摄像头采集到的视频通过wifi发送给PC机，PC 机接收到视频信号后,将采集到的画面在PC机上显示出来.在PC平台上通过wifi发出相应的数据给路由器，路由器将数据再转发给IAP15F2K61S2单片机，由单片机去操作系统的运行。