光電組技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告-全文預(yù)覽
【正文】 就藍(lán)宙電子研究的曝光時(shí)間自適應(yīng)策略跟大家做一個(gè)介紹，策略示意圖如下： 線性 CCD 模塊的曝光時(shí)間，反饋是線性 CCD 感應(yīng)到的曝光量。其實(shí)暗電壓完全不影響上層軟件提取賽道黑線，我們可以把這 個(gè)暗電壓當(dāng)做信號(hào)中的直流分量，將采集的每個(gè)像素點(diǎn)的電壓減去暗電壓就可以了，該方法已經(jīng)驗(yàn)證可行，讀者也可以實(shí)踐。 為了能保證輸出電壓在合理范圍（不飽和、不截止、能分辨賽道黑線），需要根據(jù)選 定的鏡頭確定運(yùn)放放大倍數(shù)?？刂浦芷诓桓哂?20ms 就意味著曝光時(shí)間不能超過(guò) 20ms。曝光時(shí)間調(diào)整方法見“曝光時(shí)間自適應(yīng)策略”一章。在智能車應(yīng)用中，白天自然光環(huán)境和晚上燈光環(huán)境、正對(duì)光和背光、不同的比賽場(chǎng)地之間都不能采用相同的曝光參數(shù)。 第 四 和第 五 章節(jié)主要是賽車主要技術(shù)參數(shù)和結(jié)論，就車模制作過(guò)程整體情況和技術(shù)指標(biāo)做 簡(jiǎn)要說(shuō)明，以及存在的問(wèn)題和改進(jìn)方法。 論文結(jié)構(gòu)安排 本技術(shù)報(bào)告總共分為七個(gè)章節(jié)。 負(fù)責(zé)執(zhí)行動(dòng)作信號(hào)，實(shí)現(xiàn)車的直立、變速和轉(zhuǎn)向。 分析傳感器數(shù)據(jù)，提取賽道信息，運(yùn)行控制算法，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，控制賽車沿賽道行駛。在電磁組比賽中，利用了原來(lái) C 型車模雙后輪驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩輪自平衡行走。該競(jìng)賽以 “立足培養(yǎng)，重在參與，鼓勵(lì)探索，追求卓越 ”為指導(dǎo)思想，旨在促進(jìn)高等學(xué)校素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的綜合知識(shí)運(yùn)用能力、基本工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)大學(xué)生從事科學(xué)研究與探索的興趣和潛能，倡導(dǎo)理論聯(lián)系實(shí)際、求真務(wù)實(shí)的學(xué)風(fēng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的人文精神，為 優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了自頂向下的整體設(shè)計(jì)思想，以 Freescale 微控制芯片 XS128為核心，并以 CodeWarriorIDE 為系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)。 V 摘 要 本文以第 八 屆飛思卡爾杯全國(guó)智能車競(jìng)賽 光電平衡 組為背景，介紹了直立車模循跡系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： XS128 直立控制 1 第一章 引 言 概述 全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽 是 以智能汽車為研究對(duì)象的創(chuàng)意性科技競(jìng)賽，是面向全國(guó)大學(xué)生的一種具有探索性工程實(shí)踐活動(dòng)，是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生科技競(jìng)賽之一。國(guó)內(nèi)外有很多這方面的研究，也有相應(yīng)的產(chǎn)品。 第 八 屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車邀請(qǐng)賽技術(shù)報(bào)告 2 根據(jù)功能不同， 光電平衡 車體系結(jié)構(gòu)大致包括傳感器、控 制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、人機(jī)接口和電源五大部分。傳感器部分包括TSL1401 傳感器、 速度 編碼器、加速度計(jì)和陀螺儀等幾個(gè)模塊。 實(shí)現(xiàn)模式和參數(shù)選擇、狀態(tài)指示、實(shí)時(shí)監(jiān)控以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等人機(jī)交互功能，包括撥碼開關(guān)、 LCD 液晶顯示、無(wú)線等模塊。 第 三 章節(jié)主要介紹系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，車模改造。因此，同一參數(shù)（曝光時(shí)間、鏡頭光圈）難 以適應(yīng)各種環(huán)境，在光線較弱環(huán)境下的參數(shù)在強(qiáng)光下會(huì)出現(xiàn)輸出飽和，在較強(qiáng)光線下調(diào)節(jié)好的參數(shù)在弱光下輸出電壓過(guò)低，甚至處于截止?fàn)顟B(tài)。鏡頭相關(guān)參數(shù)一旦選定在智能車運(yùn)行難以改變，曝光時(shí)間比較容易通過(guò)程序控制，因此比較容易實(shí)現(xiàn)的調(diào)整曝光量方法是通過(guò)軟件調(diào)整曝光時(shí)間。根據(jù)歷屆攝像頭車參賽經(jīng)驗(yàn)， 1米的前瞻， ，控制周期不得高于 20ms（采樣率不得低 于 50Hz），否則智能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)反應(yīng)再快也無(wú)法很好跟隨賽道而沖出賽道。藍(lán)宙電子實(shí)踐表明增大運(yùn)放能非常有效的解決弱光時(shí)輸出電壓低問(wèn)題，在晚上環(huán)境同樣能達(dá)到 50Hz 的采樣率，這是無(wú)運(yùn)放的線性 CCD 無(wú)法達(dá)到的。增加 了運(yùn)放也會(huì)帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，就是在全黑的環(huán)境（例如蓋上鏡頭蓋）下線性 CCD 的輸出已經(jīng)不再接近 0V，這里我們稱全黑的環(huán)境對(duì)應(yīng)的電壓為暗電壓，藍(lán)宙電子設(shè)計(jì)的 第二章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 5 CCD 模塊暗電壓是 1V 左右。換句話說(shuō)要想賽車完整跑完全 程需要適時(shí)地、動(dòng)態(tài)的調(diào)整曝光參數(shù)。如此反復(fù)進(jìn)行調(diào)節(jié)就能達(dá)到適應(yīng)環(huán)境光的目的。 第 八 屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車邀請(qǐng)賽技術(shù)報(bào)告 6 加速度計(jì)和陀螺儀 加速度計(jì) 加速度傳感器可以測(cè)量由地球引力作用或者物體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的加速度。通過(guò)集成的開關(guān)電容放大電路量測(cè)電容參數(shù)的變化，形成了與加速度成正比的電壓輸出。車模直立時(shí)，固定加速度器在 Z 軸水平方向，此時(shí)輸出信號(hào)為零偏電壓信號(hào)。 似乎只需要加速度就可以獲得車模的傾角，再對(duì)此信號(hào)進(jìn)行微分便可以獲得傾角速度。它利用了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的物體會(huì)受到科里奧利力的原理，在器件中利用壓電陶瓷做成振動(dòng)單元。車模的角度又是通過(guò)對(duì)角速度積分而得，這可進(jìn)一步平滑信號(hào)，從而使
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