智能汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-05-24 12:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的最底下三行，獲取邊緣的根，從下面第四行開始使用邊緣跟蹤算法在下一行的理論位置附近掃描邊線，當(dāng)超出邊緣跟蹤的范圍之后，由最后一個(gè)點(diǎn)的顏色判斷是應(yīng)該向左還是右繼續(xù)掃描邊線，直到找到邊線為止。賽道中線的合成分為三種情況：第一種：左右邊均存在，此時(shí)求左右邊的均值即可。第二種：丟失一邊邊線，此時(shí)左邊線加上（右邊線減去）最近一次保存的中線與邊線的差值。這樣能補(bǔ)出相對(duì)準(zhǔn)確的中線。第三種：左右邊線均沒有（常見于十字），此時(shí)用一個(gè)缺省值（中值）作為中線，并設(shè)置標(biāo)志位表示此處開始完全丟線。繼續(xù)向下掃描邊線以及合成中線。當(dāng)再一次能掃描到左右邊線時(shí)，反向回補(bǔ)一條正確的邊線直到標(biāo)志位那行。路障的出現(xiàn)給直立小車帶來了非常大的影響，如若盲目的沖撞上去，必然會(huì)導(dǎo)致翻車兒無法繼續(xù)進(jìn)行本圈的比賽，因此，我們必須識(shí)別并作出特殊化處理，在邊線提取時(shí)，如果兩條邊線中有一條邊線保持平穩(wěn)變化，另一條邊線突然出現(xiàn)跳變，并且跳變的邊線跳變前的前、左、右三向均為黑色（），我們便認(rèn)為小車前方出現(xiàn)了路障，對(duì)轉(zhuǎn)向進(jìn)行短暫的周期處理，使小車向障礙的另一側(cè)偏移，從而達(dá)到平穩(wěn)過路障的效果。 采集的路障圖像識(shí)別人字彎是在左右邊線交匯于一點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)的（），左右邊線在下一行沒有了，此時(shí)啟動(dòng)識(shí)別斑馬線的算法，經(jīng)計(jì)算確認(rèn)前方是人字彎后，判斷出一個(gè)最佳的強(qiáng)轉(zhuǎn)位置和強(qiáng)轉(zhuǎn)的方向，我們對(duì)方向控制進(jìn)行一定周期的控制，強(qiáng)制輸出最大值，向另一方向猛打方向，等過去之后，再正常尋線，進(jìn)行偏差的修正。 采集的十字彎圖像本章詳細(xì)介紹了智能汽車的控制軟件的設(shè)計(jì)和思路。傳感器部分重點(diǎn)介紹了攝像頭傳感器的原理和算法。在控制策略上主要介紹了直立車的平衡控制，速度控制，方向控制和攝像頭的信息處理上。第五章系統(tǒng)調(diào)試程序開放在IAR Embedded Workbench IDE下進(jìn)行， Embedded Workbench for ARM 是IAR Systems 公司為ARM 微處理器開發(fā)的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(下面簡(jiǎn)稱IAR EWARM)。比較其他的ARM 開發(fā)環(huán)境，IAR EWARM 具有入門容易、使用方便和代碼緊湊等特點(diǎn)。EWARM 中包含一個(gè)全軟件的模擬程序(simulator)。用戶不需要任何硬件支持就可以模擬各種ARM 內(nèi)核、外部設(shè)備甚至中斷的軟件運(yùn)行環(huán)境。從中可以了解和評(píng)估IAR EWARM 的功能和使用方法。為了觀察攝像頭采集圖像的直觀效果，我們還采用了紅樹偉業(yè)調(diào)試助手作為輔助開發(fā)調(diào)試工具。我們?cè)O(shè)計(jì)的智能車系統(tǒng)采用數(shù)字?jǐn)z像頭采集賽道信息，分析處理之后用來編寫黑線識(shí)別及控制算法。雖然直接將攝像頭通過視頻接口連接到電視可觀察到攝像頭所采的圖像，但對(duì)于圖像分析不夠方便，且無法實(shí)時(shí)精確地反饋出一些特定信息。紅樹偉業(yè)調(diào)試助手是一套基于PC機(jī)平臺(tái)的圖像顯示與處理程序，可完成賽道顯示及相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)反饋。顯示區(qū)域可顯示原始圖像及處理后的中心點(diǎn)，這為控制算法的編寫提供了非常好的依據(jù)，也大大減少了調(diào)試者的工作量。VisualScope是一種串口上位機(jī)虛擬示波器，它可以較好地顯示實(shí)時(shí)顯示波形。我們?cè)O(shè)計(jì)的智能車系統(tǒng)同時(shí)采用陀螺儀和加速計(jì)來測(cè)量車子的角度。為了能精確地反饋出陀螺儀和加速度測(cè)量的值，我們使用VisualScope來實(shí)時(shí)顯示兩個(gè)傳感器的值，更有利于精確的角度合成。 上位機(jī)運(yùn)行界面示波器可以用來顯示陀螺儀，加速度計(jì)，和合成角度的波形。在調(diào)試參數(shù)的時(shí)候，我們用無線藍(lán)牙串口模塊來傳輸數(shù)據(jù)，利用藍(lán)牙模塊我們收發(fā)數(shù)據(jù)方便了很多。無線藍(lán)牙模塊是由主模塊和從模塊組成。從模塊只有一個(gè)藍(lán)牙模塊，引出接口包括ＶＣＣ，ＧＮＤ，ＴＸＤ和ＲＸＤ，此模塊與單片機(jī)相連，用來發(fā)送單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)或接收從上位機(jī)傳過來的數(shù)據(jù)。主模塊為 USB 轉(zhuǎn) TTL 串口和藍(lán)牙主模塊的組合，操作 USB 轉(zhuǎn)串口即可從藍(lán)牙主模塊收發(fā)數(shù)據(jù)。藍(lán)牙主從模塊如圖所示。車模調(diào)試分為調(diào)試準(zhǔn)備、靜態(tài)參數(shù)整定、動(dòng)態(tài)參數(shù)整定、車模機(jī)械調(diào)整和競(jìng)賽策略制定等各個(gè)環(huán)節(jié)。整個(gè)調(diào)試中涉及到的參數(shù)和部件非常多，而且這些參數(shù)之間還有著緊密的相互影響。如果對(duì)于其中的物理過程認(rèn)識(shí)不清，有沒有正確的調(diào)試步驟，那么在調(diào)試過程中出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤現(xiàn)象就會(huì)掩蓋正確的原因，影響整個(gè)調(diào)試進(jìn)程，甚至?xí)?dòng)搖制作的信心。智能車是一個(gè)整體，所以無法單獨(dú)調(diào)試單一的參數(shù)。大多數(shù)情況下速度，角度等要綜合起來考慮。通過組委會(huì)提供的IAR編譯軟件的在線調(diào)試功能，可以得到大量的信息，為智能汽車的調(diào)試提供了很大的幫助。在智能汽車的調(diào)試過程中，有針對(duì)性的開發(fā)一個(gè)便于人機(jī)交互的上位機(jī)系統(tǒng)，通過簡(jiǎn)單明了的可視化界面直觀的顯示智能汽車的狀態(tài)對(duì)調(diào)試有很大幫助。我們開發(fā)了用于監(jiān)測(cè)智能汽車實(shí)時(shí)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，大大提高了調(diào)試效率。第六章模型車的主要技術(shù)參數(shù)賽車基本參數(shù)長(zhǎng)30cm寬21cm高38cm車重1350g功耗空載10W帶載大于12W電容總?cè)萘?479uF傳感器歐姆龍500線編碼器2個(gè)OV7725攝像頭1個(gè)ENC031個(gè)MMA84511個(gè)賽道信息檢測(cè)視野范圍（近瞻/遠(yuǎn)瞻）22/139cm精度(近/遠(yuǎn))7/21mm頻率70Hz結(jié)論自報(bào)名參加“飛思卡爾”杯智能汽車競(jìng)賽以來，我們小組成員從查找資料、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、組裝車模、編寫程序一步一步的進(jìn)行，最后終于完成了最初目標(biāo)，定下了現(xiàn)在這個(gè)設(shè)計(jì)方案。在此份技術(shù)報(bào)告中，我們主要介紹了準(zhǔn)備比賽時(shí)的基本思路，包括機(jī)械、硬件電路以及最重要的控制算法的創(chuàng)新思想。在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，我們分析了攝像頭安裝的高度，陀螺儀的安裝高度以及在其
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