【正文】 ............................................................................. 12 第四章 智能汽車軟件設(shè)計 ............................................................................................. 13 智能車軟件系統(tǒng)總體流程圖 .............................................................................. 13 賽道識別 .......................................................................................................... 13 圖像分割 ........................................................................................................ 14 指引線信息提取 ............................................................................................. 14 交叉線、起始 線的識別 ..................................................................................... 15 賽道參數(shù)計算 ................................................................................................... 18 賽道中心位置的計算 ............................................................................... 18 偏航距離的計算 ...................................................................................... 19 曲率半徑的計算 ...................................................................................... 19 控制算法的實現(xiàn) ................................................................................................ 20 第五章 開發(fā)流程 ........................................................................................................... 21 編譯環(huán)境 .......................................................................................................... 21 下載調(diào)試 .......................................................................................................... 21 無線調(diào)試模塊 .......................................................................................... 21 上位機(jī)調(diào)試單元 ...................................................................................... 23 第六章 總結(jié) .................................................................................................................... I 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ II 附錄 .............................................................................................................................. III 1 第一章 引言 智能汽車制作情況概 述 智能汽車 以 比賽組委會提供的 飛思卡爾 16位微控制 MC9S12XS128B為控制器，采用 CMOS傳感器進(jìn)行信息采集 、檢測車模的運動位置和運動方向 。 由于采用 CMOS傳感器，為方便設(shè)計采用視頻同步信號分離芯片 LM1881[10]；對于采集到的視頻信號， 劉立萍，吳立德 [4]闡述了動態(tài)閾值與靜態(tài)閾值的優(yōu)缺點，鑒于賽道的特點兼顧單片機(jī)的運行速度及內(nèi)部資源我們采取靜態(tài)閾值發(fā)對采集到的圖像進(jìn)行分割后二值化；基于應(yīng)駿 ，葉秀清 [5]提出的提取算法我們采用對賽道進(jìn)行邊緣提取。它負(fù)責(zé)接收賽道圖像數(shù)據(jù)、賽車速度 等反饋信息，并對這些信息進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?，形成合適的控制量來對舵機(jī)與驅(qū) 動電機(jī)進(jìn)行控制。 智能汽車機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 機(jī)械結(jié)構(gòu)在很大程度上影響著小車的速度與轉(zhuǎn)向特性 ，包括小車的重心，前輪傾角，差速的松緊等。 5 第三章 智能汽車硬件設(shè)計 轉(zhuǎn)向模塊 轉(zhuǎn)向 舵機(jī)我們使用的是組委會提供的舵機(jī)，并加長了舵機(jī)的力臂。后來我們用 MOS 管自己搭建了驅(qū)動電路，效果也不是太理想 。因為小車并不檢測車的前進(jìn)方向，所以我們只用了 XYZ 的中的一相。視頻信號的電壓一般位于 之間。攝像頭每 秒掃描 25 幅圖像，每幅又 偶兩場，先奇場后偶場，故每秒掃描 50 場圖像。另一方面，現(xiàn)在市場上的攝像頭通常都在 300 線的分辨率以上，由此推得單行視頻信號的持續(xù)時間約為 20ms/300=66us 左右， AD 采樣單行視頻信號的點數(shù)約為[66/7]+1=10 個（不超頻情況下）。引腳 7 為奇 偶場同步信號輸出端，當(dāng)攝像頭信號處于奇場時，該端為高電平，當(dāng)處于偶場時，為低電平。上述攝像頭、LM1881 電路和 S12 就構(gòu)成了本智能車定位系統(tǒng)的圖像采樣模塊。 3. 圖像一旦模糊，邊界將無法提取。結(jié)合實際需要， 我們采用全局閾值分割方法對采集到的圖像進(jìn)行處理，同時考慮到距離小車較遠(yuǎn)處的視場受到光線的影響灰度值變大，因此對于小車遠(yuǎn)處的像素點采用當(dāng)前閾值 加一作為小車遠(yuǎn)處的閾值。 2. 利用指引線的中心位置分別向左右進(jìn)行擴(kuò)展十三個點來尋找連續(xù)的黑點段，擋在某一行找到三段連續(xù)的黑點段時認(rèn)為找到起始線。路況變化的劇烈，一方面由賽道本身決定，另外一方面由小車運行的速度決定。否返 回 當(dāng) 前 行 的位 置否是 圖 賽道 中心坐標(biāo)的計算 偏航距離的計算 在控制車模的運行時，一車模的兩個前輪的中心位置即視場的中間位置與指引線的中心坐標(biāo)的偏差為依據(jù)來判斷車模與指引線的偏差大小來控制車模。因此可以根據(jù) Curvature 的值來設(shè)置幾個閥值 ,判斷賽車前方的路況信息。在目標(biāo)速度與實際速度相差較多時，采用Bang— Bang 算法將速度在最短的時間內(nèi)調(diào)整到接近目標(biāo)速度的范圍。包括集成開發(fā)環(huán)境 IDE、處理器專家?guī)?、全芯片仿真、可視化參?shù)顯示工具、項目工程管理器、 C交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及調(diào)試器。而在軟件算法方面，則需要做到圖像信號采集和處 理的同步。賽車在賽道上會遇到各種情況，如交叉線、斷續(xù)線，以及還有實驗賽道上的干擾點，以及由環(huán)境光線不均勻造成的干擾。 II 參考文獻(xiàn) [1] 邵貝貝 . 單片機(jī)嵌入式應(yīng)用的在線開發(fā)方法 . 北京：清華大學(xué)出版社 . 2020 年 10 月 第 1 版 [2] Freescale Semiconductor, Inc. MC9S12XS256 Device User Guide [3] 黃萍莉，越軍，圖像傳感器 CMOS 技術(shù)，信息記錄材料， 2020.(1)。 while(!(ATD0STAT0amp。 void Set_Speed( word speed)。 /*單通道，連續(xù)模式 */ } /*查詢方式進(jìn)行一次 AD 轉(zhuǎn)換 */ unsigned char Get_Ad(void) { unsigned char Ad_val。 } 。 /*結(jié)果右對齊，轉(zhuǎn)換序列為 1，凍結(jié)模式繼續(xù)運行 */ ATD0CTL4 = 0X00。(~(12)) /*啟動小車 */ define Stop_Car PTP = (13)|(12) /*停止小車 */ define Back_Car PTP = (~(13))amp。 /*第二階段 4 時鐘模式， ATD 時鐘 20M ,轉(zhuǎn)換時間 */ ATD0CTL5 = 0X20。 3. 控制算法的改進(jìn)。通過實驗來決定各種彎道、直道的參數(shù)特征，然后根據(jù)參數(shù)特征來劃分賽道。 在制作過程中的主要難點與解決辦法： 1. 視頻信號采集和處理。 CodeWarrior IDE 能夠自動檢查代碼中的明顯錯誤，它通過一個集成的調(diào)試和編譯器來掃描程序代碼，并顯示其中的錯誤，然后編 譯并鏈接程序以生成能夠執(zhí)行