多智能车协作可以看作是多机器人协作在交通领域的一种应用。多智能车协作系统中的智能车采用传感器自主导航,智能车之间通过车载通信网络交换信息,实现主动的协作,从而保证系统的安全和高效。由于使用真实车辆作为多车协作控制的研究平台,会提高相应的实验成本,因此本文使用自主开发的智能小车来替代真实车辆,搭建了一个基于无线通信网络的多智能小车协作控制研究实验平台。针对多智能小车协作系统对通信的实时性、可靠性及分布式协作的要求,采用ZigBee设计了适用于多智能小车协作控制的车载自组织无线通信网络,实现车-车通信方式的信息交互。ZigBee网络是在参考开放互联系统OSI七层模型的基础上,根据实际需要简化为物理(PHY)层、媒体访问控制(MAC)层、逻辑链路层、网络层和应用层五层结构,其性能满足多智能小车协作控制系统对通信可靠性、实时性的要求。结合真实智能车的结构、功能和特点,设计了能够模仿真实车辆的智能小车。智能小车的控制芯片选择了基于ARM Cortex-M3内核的微处理器,硬件采用模块化设计理念设计了无线通信模块、磁场检测传感器、电机驱动模块等硬件模块,智能小车采用磁场检测导航方式,测速方式采用精度较高的旋转编码器。在智能小车上移植了嵌入式μC/OS-Ⅱ实时操作系统,设计了各硬件底层驱动程序和多智能小车协作控制应用程序,采用位置式PD方向控制和增量式PI速度控制,实现了单个智能小车的方向和速度控制,为多智能小车的协作控制设计了初始化、检测和控制、串口接收、串口发送和人机交互等软件功能模块。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,实现了多智能小车自由运行、队列跟随和路口协作等运行模式。设计了基于线性最优二次型的车队跟随控制算法,实现了多智能小车编队的启停、匀速和加减速控制任务。设计了基于通信协商的路口协作算法,实现了多智能小车路口协作任务。实验证明,设计的ZigBee无线通信网络和智能小车能够满足多智能小车协作控制系统的要求,并实现了多智能小车编队控制和多智能小车路口协作控制。