智能汽車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-05-24 12:09 本頁(yè)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(kāi)始使用邊緣跟蹤算法在下一行的理論位置附近掃描邊線(xiàn)，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(xiàn)，直到找到邊線(xiàn)為止。賽道中線(xiàn)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(xiàn)，此時(shí)左邊線(xiàn)加上（右邊線(xiàn)減去）最近一次保存的中線(xiàn)與邊線(xiàn)的差值。這樣能補(bǔ)出相對(duì)準(zhǔn)確的中線(xiàn)。第三種：左右邊線(xiàn)均沒(méi)有（常見(jiàn)于十字），此時(shí)用一個(gè)缺省值（中值）作為中線(xiàn)，并設(shè)置標(biāo)志位表示此處開(kāi)始完全丟線(xiàn)。繼續(xù)向下掃描邊線(xiàn)以及合成中線(xiàn)。當(dāng)再一次能掃描到左右邊線(xiàn)時(shí)，反向回補(bǔ)一條正確的邊線(xiàn)直到標(biāo)志位那行。路障的出現(xiàn)給直立小車(chē)帶來(lái)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(chē)兒無(wú)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(xiàn)提取時(shí)，如果兩條邊線(xiàn)中有一條邊線(xiàn)保持平穩(wěn)變化，另一條邊線(xiàn)突然出現(xiàn)跳變，并且跳變的邊線(xiàn)跳變前的前、左、右三向均為黑色（），我們便認(rèn)為小車(chē)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(chē)向障礙的另一側(cè)偏移，從而達(dá)到平穩(wěn)過(guò)路障的效果。 采集的路障圖像識(shí)別人字彎是在左右邊線(xiàn)交匯于一點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)的（），左右邊線(xiàn)在下一行沒(méi)有了，此時(shí)啟動(dòng)識(shí)別斑馬線(xiàn)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(guò)去之后，再正常尋線(xiàn)，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(chē)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(chē)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(kāi)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(kāi)發(fā)的一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(下面簡(jiǎn)稱(chēng)IAR EWARM)。比較其他的ARM 開(kāi)發(fā)環(huán)境，IAR EWARM 具有入門(mén)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(hù)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(guān)察攝像頭采集圖像的直觀(guān)效果，我們還采用了紅樹(shù)偉業(yè)調(diào)試助手作為輔助開(kāi)發(fā)調(diào)試工具。我們?cè)O(shè)計(jì)的智能車(chē)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(lái)編寫(xiě)黑線(xiàn)識(shí)別及控制算法。雖然直接將攝像頭通過(guò)視頻接口連接到電視可觀(guān)察到攝像頭所采的圖像，但對(duì)于圖像分析不夠方便，且無(wú)法實(shí)時(shí)精確地反饋出一些特定信息。紅樹(shù)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(xiě)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(chē)系統(tǒng)同時(shí)采用陀螺儀和加速計(jì)來(lái)測(cè)量車(chē)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(lái)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(lái)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(wú)線(xiàn)藍(lán)牙串口模塊來(lái)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(wú)線(xiàn)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(lái)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(guò)來(lái)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(chē)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(chē)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(guò)程認(rèn)識(shí)不清，有沒(méi)有正確的調(diào)試步驟，那么在調(diào)試過(guò)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(chē)是一個(gè)整體，所以無(wú)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(lái)考慮。通過(guò)組委會(huì)提供的IAR編譯軟件的在線(xiàn)調(diào)試功能，可以得到大量的信息，為智能汽車(chē)的調(diào)試提供了很大的幫助。在智能汽車(chē)的調(diào)試過(guò)程中，有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)一個(gè)便于人機(jī)交互的上位機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)簡(jiǎn)單明了的可視化界面直觀(guān)的顯示智能汽車(chē)的狀態(tài)對(duì)調(diào)試有很大幫助。我們開(kāi)發(fā)了用于監(jiān)測(cè)智能汽車(chē)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(chē)的主要技術(shù)參數(shù)賽車(chē)基本參數(shù)長(zhǎng)30cm寬21cm高38cm車(chē)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(xiàn)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(chē)競(jìng)賽以來(lái)，我們小組成員從查找資料、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、組裝車(chē)模、編寫(xiě)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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