近年来，随着计算机技术、信息技术、自动控制技术快速发展，人们日常生活和工业生产逐渐向自动化、信息化、智能化方向发展。人工智能技术为人们日常生活以及工业生产提供了便利，在自动化生产线、智能仓库管理、线性测量等许多领域，当生产环境十分恶劣或需要耗费大量的人力物力时，智能技术起到了极大作用。使用智能寻迹小车能够代替人类方便有效的完成一些任务，基于现场和生活的实际需要，研究智能寻迹小车的意义重大。

光纤陀螺惯性技术是利用惯性原理，自主地测量物体角运动及线运动参数的工程技术。它在机动载体和军事领域中应用甚为理想，随着光纤陀螺技术的不断发展，许多国家已经将其应用领域扩大到现代化交通运输，大地测量和勘探等民用领域。用于航空航天的光纤陀螺惯导技术可以应用于大型桥梁结构上的形变/变形/线形监测。在实际线形测量中，测量轨迹的重复性对于测量精度影响较大，然而在某些大型工程结构上不方便或者不允许进行轨道的安装，所以有必要采用无轨循迹的工程测量方式。无轨循迹工程测量过程中需要用到循迹功能。循迹小车是一个相对来说比较简单的智能化产品，通过单片机的控制，利用单片机收集车身上不同传感器输出的小车姿态信息，能够让其沿着固定的轨道自动行驶，此外通过优化循迹PID算法可以提高智能小车在运行过程中的稳定性。

国外智能车辆的研究始于上世纪50年代，它的发展主要经历了三个阶段：第一阶段：1954年美国BarrettElectronic公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有智能车辆最基本的特征无人驾驶。

第二阶段：从80年代中后期，在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了这个领域的探索，在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟，其目标之一就是研究发展智能车辆的可行性，并促进智能车辆技术进入实用化。

第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是美国卡内基-梅陇大学机器人研究所完成了Navlab系列的自主车的研究，取得了显著的成就。

相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究始于20世纪80年代，而且大多数研究尚处于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国的研究相对来说稍微落后于发达国家，但是我国也取得了一系列的研究成果，主要有中国第一汽车集团公司和国防科技大学于2003年研制成功了我国第一辆自主驾驶轿车；上海交通大学应用现代控制理论设计出了一种自动驾驶汽车模型，该模型在汽车系统的动力学建模的基础之上，设计了自动驾驶的专项系统等等。

在自动控制的小车设计与应用中循迹是小车所有动作的基础，循迹算法决定了循迹的准确性和稳定性。PID（比例-积分-微分调节）控制是过程控制中广泛应用的一种控制，PID控制器早在30年代末期就已出现。今天熟知的PID产生并发展于1915-1940年期间，在工业控制中PID控制器及其改进型的控制器占90%。PID控制器问世至今已有70多年历史，经过几十年来的不断更新换代，PID控制得到了长足的发展。特别是近年来，随着计算机技术的飞速发展，发生了由模拟PID控制到数字PID控制的重大改变。与此同时还涌现了许多新型PID控制算法和控制方式，例如非线性PID控制 、自适应控制 、最优控制、预测控制、鲁棒控制和智能控制等等。在本项目的循迹小车设计中利用STM32单片机收集车身上不同传感器输出的小车姿态信息，通过优化循迹PID算法来提高智能小车在运行过程的稳定性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

用于无轨工程测量的寻迹小车主要由红外传感功能、软件控制功能、电机驱动功能以及小车方向控制功能等模块组成。

(1)红外传感功能，主要内容是利用小车身上携带的红外传感器感知路面信息以及小车实时的姿态、位置信息等，同时将所感知的信息传递给单片机，以备控制小车接下来的运动趋势。