文档介绍：“飞思卡尔”杯
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专栏全国大学生智能车辆邀请赛高威
基于虚拟仪器技术的智能车仿真系统
Intelligent Vehicle Simulation System Based on VI-Technology
■清华大学汽车安全与节能国家重点实验室周斌蒋荻南黄开胜
摘要: 针对“飞思卡尔”杯全国大学生智能车邀请赛,本文开发了赛道与赛车环境模拟
基于虚拟仪器技术的仿真系统,该系统可系统对赛道与赛车分别建立了模型,使
针对不同的赛车、赛道、路径识别方案、控制策略等内容, 用者可以按照指示方便地自行设计赛道以及赛
进行相关分析,大大提高智能车开发效率。车,将赛道设计成各种各样的直路、弯路、坡
关键词: 智能车;仿真; 路,将赛车设计成各种尺寸、形状,从而使得
系统的适用性更广泛。另一方面,本软件更适
引言用于没有条件制作试验赛道的参赛队伍,他们
全国高等学校自动化专业教学指导分委可以在该系统中检测控制算法。
员会受国家教育部委托,举办第一届“飞思卡控制算法的仿真验证
尔”杯大学生智能车邀请赛。为了给参加本次系统可提供三种不同的控制算法仿真的
智能车邀请赛的各支队伍提供一个可离线在方案:子( )算法仿真、结点算法
线仿真的平台以及理论试验平台,我们开发了仿真以及单片机在线仿真。使用者可以选择其
基于虚拟仪器技术的智能车仿真系中最适合自己的仿真方法,对自己的控制算法
统(以下简称)。在系统的环境中进行验证。
本仿真系统基于虚拟仪器技术路径识别的方案分析
图仿真系统开发完成,用于智能车的算法仿真及分析。主系统提供了采用光感电路来识别路径的
构架图要有以下几大特点: 模型,使用者可以按照自己的想法设定传感器
的个数、排列的位置,在上反复作仿
真试验,从而定性得出哪种光感电路的排列效
果较好。由于实地试验时要更换传感器排列较
为耗时,因此本系统给予了此种定性分析一个
极其方便的试验平台。
离线在线仿真相结合
系统不仅可以离线仿真,还可以通过
通讯与单片机系统相连,对系统进行虚
拟赛道环境的在线仿真。
使用者通过该仿真系统可以反复对原始设
计方案进行研究,得到近似最优方案后,再进
行实车设计和实际赛道试验,从而减少了开发

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“飞思卡尔”杯
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高威全国大学生智能车辆邀请赛专栏
的费用和时间成本,大大提高智能车开发效率。
基本构架
图是整个仿真系统的构架图,主要分为
基本模型层、控制算法层、通讯层以及仿真环
境层。
基本模型层包括赛车模型与赛道模型,
使用者可根据实际情况设定模型参数,它为整
个系统提供了底层的驱动,仿真结果都是在这
两个模型的基础上计算得来的。
控制算法层为使用者提供了种不同的
仿真方案: 、结点以及单片机在线仿
图赛道设计界面
真,具体在后文将会详述。使用者可选择其中
一个方案输入或移植自己的控制算法。
通讯层只用于单片机的在线仿真,使用
模块,可以使单片机与仿真系统进行即
时的数据交流,从而实现动态仿真。
动态仿真环境基于赛车、赛道模型以及
控制算法所输出的控制信号(电机控制、转向
控制及车速信号等), 计算出车