基于LabVIEW的智能车仿真平台
基于Java3D技术的虚拟车辆仿真系统
图!
场景图结构
场景图基础是整个场景结构的构造基础， 为场景提供了三 ， 并赋予了场景图精确的插入 维的虚拟空间（ +568A’=D35(26>2 ） 点位置（ ， 从而实现对一个或多个场景图对象的连接和 .E7’=2 ） 以及数据对象（ 控制。场景图中包含节点（ FEB2 ） FEB2<EG1EH ， 节点又分为组节点（ 和叶节点（ 。 组节点用于 3238） 46EA1 ） .2’I） 组织、 控制其下的子节点， 叶节点为末端节点， 包含了构成场景
&
引言
智能交通中信息的获取和处理是近十年来智能交通研究
图 & 所示。
的重要课题。在现代城市交通的管理和控制中， 利用各种科技 手段和现代化装置所获取的数据量日益庞大。 随着电子技术的 发展和计算机功能的日益强大， 交通信息的处理能力也不断加 强。特别是随着计算机图形处理能力的提高， 许多智能交通的 研究人员都致力于交通信息和交通数据的直观化显示， 做了大 量的工作。 智能交通系统的仿真能够将实时的交通数据通过计 算机系统和图形显示系统直观的显示出来， 从而使交通管理和 控制人员能够方便地获取城市交通的运行状况， 及时准确地发 出交通控制指令， 保证城市交通的安全和畅通。 虚拟车辆仿真是一种基于智能交通系统的微观交通仿真。 它以每个车辆为基本单元， 实时地获取城市交通管理和控制的 有关信息， 利用计算机系统模拟驾驶人员对各种实时交通信息 和交通控制的响应， 为驾驶人员提供对信息处理过程中各种判 断和决策的实时分析。 从微观角度对城市交通系统进行全面的 信息处理和显示， 为更好地疏导交通提供预案分析和方案选择。 该文所介绍的虚拟车辆仿真系统主要包括三维交通场景、 虚拟驾驶平台和驾驶者决策行为模拟几个部分。 系统从 ’() 信 息系统获得交通环境、 地理特征等地理信息， 从智能交通控制 仿真系统获得如交通灯控制等相应的道路交通控制信息、 其他 车辆状况和智能交通系统的控制状况等， 再结合系统本身的驾 驶者决策行为， 采用三维技术直观地表现出智能交通系统的运 行状况， 实现了车内视角的三维驾驶界面显示。其信息结构如
基于LabVIEW的半实物虚拟仿真实验平台
图1 系统总体设计框图图2 输出信号示意图1 基于LabVIEW的半实物虚拟仿真平台系统总体方案设计本设计中，各种被测信号经过传感器、放大整形滤波、现场单片机（MSP430）采集缓存等处理后，输送到单片机中，通过单片机计算处理后，实现与上位机的通信。
同时，来自上位机的信号经RS232总线传输到采集节点，驱动数据采集。
基于LabVIEW的半实物虚拟仿真平台系统整体结构框图如图1所示。
其中电源电路使用24V稳压电源，保障电源的稳定，霍尔传感器的输出脉冲信号要先进行放大滤波处理后再送入A/D转换器转换成数字量。
驱动电路通过隔离电路达到弱电控制强电，从而驱动电机。
温度传感器输出的是数字量，直接被MSP430采集，采集到的数据缓存供单片机调用。
采集节点通过RS232总线与上位机通讯，实现各项数据的实时显示、存储和越限报警等功能。
2 系统硬件设计2.1 单片机控制部分在指令的控制下打开或关闭，从而使单片机执行相应的程序，达到控制目的。
2.2 电机驱动模块BLD-300B直流无刷电机驱动器是针对中功率低压直流无刷电机的高性能无刷驱动产品。
该直流无刷电机驱动器采用高性价比的解决方案设计而成，适用于功率为48V、440W，或24V、300W的三相直流无刷电机的转速调节。
BLD-300B可提供内置电位器RV调速、外接电位器调速、外部模拟电压调速、上位机（PLC，单片机等）PWM调速等功能。
同时该驱动器具备大转矩启动、快速启动及制动、正反转切换、手动及自动调速相结合、异常报警信号输出等特点。
输入电压为图3 串口硬件原理图图4 通讯方式示意图能同时收发数据，这样的传送方式称为半双工。
采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和接收器通过收发开关分时转接到通信线上进行方向的切换。
当数据的发送和接收分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工传送方式。
在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传输。
LabVIEW在汽车工程中的应用案例
LabVIEW在汽车工程中的应用案例LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种全球领先的图形化编程环境，用于开发和测试各种测量、控制和监测应用。
在汽车工程领域，LabVIEW的应用越来越广泛，为汽车制造商和工程师提供了可靠、高效的解决方案。
下面将介绍一些LabVIEW在汽车工程中的真实应用案例。
1. 发动机控制系统设计与测试发动机是汽车的核心部件之一，其控制系统设计和性能测试对于汽车工程至关重要。
利用LabVIEW可以开发虚拟发动机模型，模拟发动机工作状态，并通过传感器采集的数据进行在线监测和控制。
利用LabVIEW的图形化界面，工程师可以方便地调整控制参数，优化发动机性能，提高燃油效率和排放性能。
2. 汽车电子系统集成测试现代汽车中包含了大量的电子系统，如动力电池管理系统、车载娱乐系统、安全气囊系统等。
这些电子系统的集成测试是确保汽车性能和安全的关键一步。
LabVIEW提供了丰富的工具和模块，可以快速搭建测试平台，对多个电子系统进行联合测试。
通过模拟各种工况和环境条件，工程师可以评估系统的稳定性、可靠性和兼容性，为汽车电子系统的生产和使用提供保障。
3. 车辆诊断与故障排除车辆诊断和故障排除是汽车维修和保养的重要任务。
传统的人工排除方法通常耗时且容易出错。
LabVIEW可以基于车辆的故障代码和传感器数据，开发智能诊断系统，准确判断问题所在并提供解决方案。
通过与汽车主要系统的通信，如发动机控制单元（ECU）、车身控制模块（BCM）等，LabVIEW可以实时获取和分析数据，提高故障检测的准确性和效率。
4. 车辆动态性能测试对汽车的动态性能进行测试是评估和改进汽车性能的重要手段。
利用LabVIEW可以设计和控制车辆的动力学测试台，模拟各种路况和工况，如制动、加速、悬挂等。
通过高精度的传感器和数据采集设备，LabVIEW可以准确记录和分析车辆在不同测试条件下的动态性能参数，为汽车改进和优化提供参考依据。
simulink仿真简单实例
simulink仿真简单实例
一、模拟环境
1、MATLAB/Simulink 设计环境：
在MATLAB中开发Simulink模型，仿真模拟系统，开发系统塑造都可以在这个环境下进行。
2、LabVIEW 设计环境：
LabVIEW允许你以基于可视化技术的开发环境（VI）来创建测试，模拟，监控系统，以及自动化系统的可视化界面。
二、仿真实例
1、基于MATLAB/Simulink的仿真实例：
（1）传统的PID控制器
这是一个利用PID控制器控制速度的例子。
首先，建立一个简单的Simulink模型，包括PID控制器、电机和反馈器件。
之后，你可以调整PID参数，以提高系统的控制能力。
（2）智能控制
这是一个基于智能控制算法的实例。
通过使用神经网络，试图根据输入自动调整PID参数，使系统具有更强的控制能力。
2、基于LabVIEW的仿真实例：
（1）叉车仿真
这是一个使用LabVIEW来模拟电动叉车运行过程的实例。
你可以模拟叉车的启动过程，叉车行驶过程，并开发出任意的叉车控制算法。
（2）汽车仿真
这是一个使用LabVIEW进行汽车模拟的实例。
你可以模拟汽车的动力性能，并开发出任意类型的汽车控制算法，如路径规划算法，自动驾驶算法等。
指导老师情况简介
通知：现将指导毕业设计的指导教师情况发给大家，请各位同学利用这个周末时间，查找资料或是联系指导教师，于2011年10月20日前选定自己的毕业设计指导老师和毕业设计题目，以班级为单位统一报到学院办公室。
（每个指导教师指导的学生数在15个左右，注意不要集中联系几个指导教师，这样学院可能根据情况做一下调整。
）
检测及监控系统设计，智能检测仪表及通信技术过程检测及监控系统设计，智能
检测仪表及通信技术
方面如补偿法测电阻、补偿法测电动势、惠斯登电桥测电阻等的实验设计。
向：系统分析与集成。
wql_zdh@163.c om
控制理论与应用，高等数学理论与应用研究。
设计中设计到的知识面，每一个知识面可单独出题目，也可
大学自动化系获控制理论与控制
工程博士学位。
主要从事非线性系统的鲁棒自适应控制、随机系
师。
1995年获数学教育学士学。
创新项目应用案例集锦
– LabVIEW的人机交互界面设计
• Pioneer Research Project
– 更多本科生参与到LabVIEW相关的 课题项目中
8
暨南大学电子工程系 —生物医电
• 呼吸信号检测与电磁刺激 信号发生系统
– 由呼吸传感器、信号放大器、 数据采集卡、电磁信号发生 器等组成
– 自动检测吸气，呼气的瞬时 时间，实时控制并输出电磁 脉冲信号，刺激人体的胸隔 肌，控制呼吸的节奏
——上海交通大学风电研究中心&上海电气
应用：
通过CompactRIO平台构建1.25MW风电机组的主控制 器，主要实现对I/O端口的数据采集，对风机运 行的控制，用户人机界面功能，以及通信和数据 交互
挑战：
所处的工作环境极为恶劣：控制器置于机舱中，距 离塔底的距离有近百米，机舱内的振动和冲击都 较强，同时控制器工作的环境温度随季节的不同 变化较大
机械本体
工控机系统
四轴运动控制卡
数据采集卡
X轴步腰伺进R服电轴电机步机 进Y电轴大机伺臂服伺电服电机机 小臂伺服电机
驱动驱器动器驱动器 驱动驱器动器
驱动器
驱动部分
手腕电机 驱动器
腰转 电机
M
大臂 电机
M
小臂 电机
M
手腕 电机
M
增量编 码器
限位开关 26
中国象棋机器人 ——北京信息科技大学
• 2008年嵌入式竞赛三等奖 • 采用LabVIEW图形化编程语言，
院校创新项目应用案例集锦
远程实验室/生物医电/ 清洁能源/环境监测/混合动力/机器人与
机械臂/智能车/智能维护系统/ 机器状态监测/结构健康监测/管道安防
南京邮电大学第十四届“创新杯”课外科技作品竞赛决赛成绩公示
第十四届“创新杯”课外科技作品竞赛决赛成绩公示
[日期：2012-11-30 ] 来源：校团委作者：学生科技创新中心[字体：大中小] 经各学院预选、网上申报、审核，本届竞赛全校共72件作品进入决赛，其中论文类17件，科技发明制作类55件。
根据《“创新杯”南京邮电大学大学生课外学术科技作品竞赛章程》，竞赛评审委员会共评出一等奖作品7件，二等奖作品11件，三等奖作品19件，优秀奖作品21件，入围奖作品15件。
现将《第十四届“创新杯”竞赛获奖名单》、《第十四届“创新杯”竞赛组织奖名单》，公示如下：
第十四届“创新杯”竞赛获奖名单
第十三届“创新杯”课外科技作品竞赛组织奖名单
公示期为11月30日至12月3日。
组委会联系方式：tuanwei@。
备注：
1、决赛一等奖：100分
决赛二等奖：70分
决赛三等奖：40分
决赛优秀奖：20分
决赛入围奖：0分
2、“+”表示校科协项目的分数加到第一作者所在院系。
基于LabVIEW的软件仿真平台的设计与实现的开题报告
基于LabVIEW的软件仿真平台的设计与实现的开题报告一、选题背景及意义随着计算机技术的不断发展，仿真技术得到了广泛应用，并已成为当前研究热点之一。
在仿真技术中，基于LabVIEW的软件仿真平台应用广泛，该平台具有交互性强、易于学习、开发效率高等特点，便于工程师进行数据采集、信号处理和控制操作。
因此，开发一套基于LabVIEW 的软件仿真平台对于工程领域和科学研究具有重要的意义。
本文选题旨在设计和实现一套基于LabVIEW的软件仿真平台，提供一个综合性的数据采集、信号处理和控制操作的环境。
鉴于目前市场上相关仿真平台的定制化和需求缺乏，开发一套专属的仿真平台既可以满足工程领域和科学研究的需求，还可以促进该领域的发展。
二、研究内容及目标本文研究的重点是基于LabVIEW的软件仿真平台的设计和实现，旨在实现以下目标：1.设计并实现基于LabVIEW的软件仿真平台系统，提供一个全面的数据采集、信号处理和控制操作的环境。
2.建立系统模型，包括搜集数据、可视化数据和控制系统等，对其进行设计和实现，并建立仿真实验平台。
3.利用该平台实现数据采集、信号处理和控制系统的实验，验证平台的可行性和可靠性。
三、研究方法和技术路线本文的研究方法主要是基于实验和分析，采用以下技术路线：1.采集数据：通过各种传感器采集数据，获取所需数据，并建立数据模型。
2.信号处理：基于实际数据对其进行分析，并确定信号处理方法，对数据进行处理和滤波，得出处理后的数据。
3.控制系统：设计数字控制系统，实现对数据的控制操作，优化系统效率。
4.界面设计：基于LabVIEW平台设计界面，实现数据和控制操作的用户界面。
五、预计研究成果本文利用基于LabVIEW的仿真平台，实现了一套综合性的数据采集、信号处理和控制操作的环境。
本文达到如下预期目标：1.构建基于LabVIEW的仿真平台的原型系统，并实现数据采集、信号处理和控制系统的实验操作。
2.通过实验验证该平台的可行性和可靠性，并获得了一些仿真实验的数据。
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基于LabVIEW的智能车仿真平台
Intelligent Vehicle Simulation Platform Based on LabVIEW
作者：周斌蒋荻南李立国
职务：硕士研究生
学校：清华大学汽车工程系
应用领域：高校/教育
挑战：针对“飞思卡尔”杯全国大学
生智能车邀请赛，为了给参加本次智
能车邀请赛的各支队伍提供一个可离
线/在线仿真以及理论试验的平台，要
求在短时间内开发出可靠的智能车仿
真平台。
应用方案：根据开发需求，在LabVIEW
高效图形化开发环境下，采用软硬件V
型开发方式，通过实车试验对电机、
舵机、转向性能等方面进行测试和标
定，使平台可针对不同的赛车、赛道、
路径识别方案、控制策略等内容，进
行精确的仿真以及相关分析，从而大
大提高智能车开发效率。
使用的产品：LabVIEW 7.0
引言
2006年8月，清华大学将举办第一
届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车
邀请赛。
全国50多所著名高校将参加
此项赛事，目前正在积极准备之中。
我们知道，按照传统的开发思想，
主要分为制造赛道，硬件布置、控制
算法，通过实车的调试再进行相应的
修改，如此循环，如图1所示。
这种
模式具有成本高，开发周期长以及试
验无法重现和归档等缺陷。
如果换一种思路，采用虚拟开发
模式，先进行虚拟仿真，得到优化的
硬件布置和控制算法后，再进行实车
开发，这样将大大提高效率和降低成
本，见图2。
正是在这样的构想下，我
们开发了Plastid智能仿真软件。
值得
一提的是，在韩国4届大赛中，还没
有类似软件出现，因此它具有一定的
独创性。
V型开发模式
软件的开发流程，分为开发平台、
仿真内核、操作界面以及匹配标定，
由于有“匹配标定”这一个环节，因
此我们采取软硬件同步开发的V型开
发模式，如图3所示。
的需求。
LabVIEW支持多任务，同时
对外设有C语言接口。
选用LabVIEW开
发还可以提高程序的可靠性。
内核算法涉及汽车专业知识，如
图4所示，在每个计算周期中，系统首
先计算出传感器输出和赛车车速，输
入智能车控制算法中，通过匹配标定
单元可得出加速度和前轮转角，在刚
体的运动模型算法中得出下一计算周
期的车速和赛车坐标。
利用LabVIEW
简单易用的GUI控
件，可以完全按使
用者的需求进行界
面的设计。
Plastid
系统的使用界面做
到了美观、大方，简明且操作方便，
符合人机工程学。
图1智能车开发传统模式
图2智能车开发虚拟模式
我们采用LabVIEW作为软件的
开发平台，是因为图形化编程环境
LabVIEW，满足建立灵活的可扩展式
测试测量和控制应用系统的要求，同
时满足以最小成本最快速地开发系统
图4 内核算法图
如图3所示，软件开发的最后环
节为匹配标定过程。
通过大量的实车
试验，我们得到驱动电机Map图，转
向性能，加减速性能以及舵机转向性
能等实车参数，并将其补充进内核算
法中的匹配标定单元（图4）中，从而
完善了Plastid。
系统构架
图5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、
图3 V型开发模式
通讯层以及仿真环境层。
案输入或移植自己的控制算法。
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。
一个具有高级控制策略的智能车应该在不同的赛道上都具有稳定的发挥。
在Plastid 中很容易解决避免制作很多实际赛道困难，如图6所示，我们可以用点、弧、手绘等方式方便地设计出各种赛道进行仿真使用设计出不同的赛道，并将其保存成文件，在仿真时将其调用即可。
图5 Plastid 平台构架图
图6 赛道设计界面
赛车也是整个仿真的基础模型之一。
如图7所示，在赛车参数面板中，左边可以任意设置赛车的几何参数，右边传感器布置区支持各种传感器布置方式的设定。
试驾功能可以在设计阶段对赛车的运动和传感器性能进行测试，提高了开发效率。
控制算法层为使用者提供了3种不同的仿真方案：SubVI 、C 结点以及单片
机在线仿真。
使用者可选择其中一个方
通讯层只用于单片机的在线仿真，使用CAN 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。
首先，最接近于LabVIEW 编程环境的即为SubVI 方案。
此方案对于熟悉LabVIEW G 语言编程方法的使用者来说非常简单，但将单片机的控制算法转换为子VI 的程序需要一个过程。
其次，C 结点方案则更适合于采用C 语言编程的使用者们，其程序直接用C 语言编写，用Visual Studio IDE 将其编译为dll 文件，系统在仿真时会自动调用该dll ，从而实现与SubVI 一样的控制和反馈。
最后，利用CAN 或串口模块，系统可以直接与单片机进行直接通讯，并实现在线仿真。
单片机方面只需要在其CAN 接口或串口即时地传送其控制量，而Plastid 则通过模块得到这些量，并传送反馈量给单片机。
动态仿真环境层基于赛车、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），计算出车的行走路线，并即时地将数据传回控制算法层（其计算周期可调）。
在比赛仿真界面中，通过调用控制算法、赛道、赛车，可以在仿真内核上进行仿真运算（对应调用各个文件）。
如图8，界面上实时显示车速、前轮转角等参量的变化。
仿真后，可以将仿真过程保存，以供回放时调用。
图7 赛车参数界面
凭借LabVIEW 软件的优势，系统可以方便地将仿真过程中的各种变量记录下来，特别是一些实际试验时无法测量的量，保存于文件中。
在回放模式中，用户可以调用这些文件，对其仿真结果进行后期分析和处理，从而可以更准确地发现问题，指导赛车设置和控制算法的优化。
图8 比赛仿真界面
成果
通过测试和对比，Plastid 智能车仿真平台可以有效地仿真出赛车的实际行驶路线以及直道波动、弯道超调、弯道回转以及交替弯道等现象，具有相当高的仿真精度。
此外，基于LabVIEW 的本仿真平台还作为本次智能车大赛的官方软件，与赛车一起配套发布，给其他参赛者们提供了帮助和服务。
我们给参赛队提供多次现场培训以及网上在线答疑，使他们能够迅速掌握软件的使用。
凭借出色的创意和较高的实用性，Plastid 仿真平台在今年清华大学第二届NI 杯虚拟仪器设计大赛中获得第一名和最佳创新奖。
在清华大学第二十三届“挑战杯”学生课外学术科技作品竞赛中获得了一等奖的殊荣。
综上所述，本仿真平台是在LabVIEW 图形化编程环境下开发完成的，并将做不断的优化和改进，为广大参赛队伍更好地完成开发任务而服务。