基于labview的智能車輛控制系統(tǒng)設(shè)計開題報告

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1、基于LabVIEW的智能車輛控制系統(tǒng)設(shè)計李俊望、楠春柳、簡嬌望、景正虎、方亮華北水利水電大學(xué)、機(jī)械工程學(xué)院中國、河南、鄭州450011摘要傳統(tǒng)的智能車控制系統(tǒng)在使用過程中具有以下缺點：圖像的處理算法復(fù)雜、電纜的通信模式不夠靈活、不能對車輛運行過程中進(jìn)行實時監(jiān)測和控制。與這種控制方法相比。由于LabVIEW具有強(qiáng)大的信號處理功能和圖形化編程的特點,并且NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺具有強(qiáng)大的硬件系統(tǒng)，使得基于LabVIEW控制系統(tǒng)的智能車輛相比與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的只能車輛更加靈活方便。首先，該系統(tǒng)由NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺控制的可旋轉(zhuǎn)攝像頭采

2、集圖像信息。然后將采集到的圖像信息通過Wi-Fi通信傳送到到LabVIEW可視化分析模塊并用算法進(jìn)行處理。最后，根據(jù)圖像信息的分析結(jié)果，由NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺中的FPGA模塊使用PWM控制算法對伺服電機(jī)進(jìn)行控制，使得電機(jī)按照一定的要求旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)智能車輛的自動跟蹤和存儲等其他功能。關(guān)鍵詞：LabVIEW、智能車輛、NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺、系統(tǒng)控制。介紹隨著交通運輸領(lǐng)域的控制理論和控制技術(shù)飛速發(fā)展，車輛和車輛電子的研究越來越受到人們的關(guān)注。智能車輛作為典型的高科技集成載體，主要涉及到：實時圖像處理理論、實時

3、圖像處理技術(shù)、模式識別、人工智能、自動控制、傳感器技術(shù)等學(xué)科[1]。它結(jié)合了信息科學(xué)技術(shù)和人工智能的最新研究成果，成為當(dāng)前國家重點關(guān)注的發(fā)展智能交通系統(tǒng)中的重要組成部分[2]。智能車輛控制系統(tǒng)具有廣泛的理論價值和現(xiàn)實意義。智能車輛的識別方法不僅決定于自身的性能，而且受到開發(fā)成本和使用系統(tǒng)的影響[3]。在早期，智能車輛識別方法主要是基于電磁感應(yīng)引導(dǎo)技術(shù)，但由于電磁感應(yīng)范圍小，不適用于電磁感應(yīng)范圍廣泛的復(fù)雜環(huán)境[4]。圖像傳感器的優(yōu)勢與當(dāng)前圖像處理技術(shù)的可行性相結(jié)合，已成為智能車輛中路徑識別技術(shù)的一個重要課題?，F(xiàn)在，智能車控制系統(tǒng)仍然在使用各種傳感器

4、，通過傳統(tǒng)的C語言編程設(shè)計。然而，這種控制方法具有以下幾個問題：首先，開發(fā)者必須使用各種傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和移動；其次，各種傳感器和數(shù)據(jù)通信之間沒有明確的聯(lián)系，系統(tǒng)無法綜合處理突發(fā)事故中傳感器和數(shù)據(jù)通信同時發(fā)生的故障。目前，隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，智能車輛控制系統(tǒng)的研究取得了很大進(jìn)展。在國外，如日本VERTIS的智能車控制系統(tǒng)，整個智能系統(tǒng)中包括23個ITSZ子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)主要用于車輛通信、信息處理、環(huán)境探測、輔助控制（自動駕駛）功能。另外，雷諾開發(fā)的智能車不但可以使車輛了解周圍的環(huán)境，如道路狀況、附近車輛的距離、周圍車輛的行駛速度等，而

5、且可根據(jù)當(dāng)前具體情況及時糾正并且迅速調(diào)整速度、方向和其他數(shù)據(jù)[5]。雖然，智能車輛研究在我國起步較晚，但發(fā)展迅速。例如：清華大學(xué)自主研制的移動機(jī)器人試驗車THMR-V，已經(jīng)能夠獨自在非常復(fù)雜的環(huán)境中行進(jìn)[6]。在該系統(tǒng)中，他們利用激光雷達(dá)和攝像機(jī)作為移動機(jī)器人實驗車的視覺系統(tǒng)，并且利用他們前段時間研發(fā)的先進(jìn)圖像處理技術(shù)來識別和處理視覺系統(tǒng)傳遞來的信息，從而可以對移動機(jī)器人實驗車進(jìn)行智能控制，實現(xiàn)智能車的自主運動。在原有設(shè)計理論的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合硬件和軟件的方法，采用虛擬儀器技術(shù)開發(fā)的智能車輛控制系統(tǒng)。由于將LabVIEW作為控制平臺，不僅使復(fù)雜的

6、冗余編程變得可視化、簡單化。并且借助于LabVIEW豐富的信號處理功能，使信號分析和信號處理變得更加簡單。此外，NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺作為硬件系統(tǒng)的核心，通過控制攝像機(jī)、電機(jī)、伺服系統(tǒng)、蜂鳴器等硬件，使智能車輛可以實現(xiàn)監(jiān)控交通信息、自動跟蹤、倒車入庫等功能。通過WiFi無線通信，智能車輛控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r監(jiān)控，而且可以通過拍照，將圖片通過無線傳輸?shù)姆绞絺魉偷胶笈_，進(jìn)行后臺操作。通過后臺操作，能夠使得操作更加方便直觀。該系統(tǒng)還可以使用NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺的WiFi通信功能顯示當(dāng)前的交通信息和運動信息。并且能夠通過iPad進(jìn)而

7、控制智能車輛的運動。這樣就使得控制系統(tǒng)更加多樣化和智能化。整體方案設(shè)計NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺是智能車輛控制系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)的設(shè)計分為三個部分：采集交通信息、處理圖像信息、控制智能車輛運動。首先，該系統(tǒng)由NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺控制的旋轉(zhuǎn)攝像頭采集交通圖像信息。然后將采集到的圖像信息通過Wi-Fi通信傳送到LabVIEW可視化分析模塊并用設(shè)計的算法進(jìn)行處理。最后，根據(jù)圖像信息分析的結(jié)果，NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺中的FPGA模塊采用PWM控制算法控制伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)智能車輛的自動跟蹤和存儲等其他功能。通過設(shè)置圖像和圖層，

8、能夠使得智能車遇到綠色減速，遇到紅燈停止，滿足其他顏色的情況下進(jìn)行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)向。并且系統(tǒng)將采集NImyrio嵌入式系統(tǒng)設(shè)計平臺內(nèi)的三軸加速