智能車東秦光電組設(shè)計方案(編輯修改稿)
2025-05-24 12:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 程的同時控制舵機讓小車的前輪產(chǎn)生一個小的偏角，假設(shè)小車從左邊賽道駛?cè)耄瑒t控制小車的前輪向左偏轉(zhuǎn)一個小的角度，使其倒行時可以很快的檢測到右邊的賽道，并以最短的時間實現(xiàn)加速。避障問題：個人感覺道路障礙的設(shè)置，完全是對速度的一個制約，如何以最短的時間通過障礙物至關(guān)重要，當然實現(xiàn)最短時間的前提是穩(wěn)定，也就是小車不能觸碰到障礙物駛出賽道。由于線性CCD的前瞻性不是很好，所以既然我們選擇了利用線性CCD，就要在路障的問題上有劣勢。為了能夠穩(wěn)定的通過障礙物，減速過程是在所難免的。在檢測到障礙物之后，根據(jù)小車實際運行速度控制減速，同時控制舵機使小車偏移然后加速讓小車沿原來的路徑繼續(xù)行駛。個人以為，磚頭的長和寬度的大小也起到很關(guān)鍵的作用，對如何讓小車盡量以快的速度恰好通過障礙有著很大的影響。所以，實現(xiàn)障礙物大小，檢測到障礙物是小車的速度，舵機實現(xiàn)完全轉(zhuǎn)向并沿著一邊賽道穩(wěn)定運行所需的時間這些物理量之間必須有一個很好的協(xié)調(diào)，通過控制算法的不斷改進，讓小車可以既穩(wěn)又快的通過障礙。賽 道 邊 沿 提 ?。?1)(2) 邊沿提取算法的基本思想如下直接逐行掃描原始圖像，根據(jù)設(shè)定的閾值提取黑白跳變點；(3) 賽道寬度有一個范圍，在確定的賽道寬度范圍內(nèi)提取有效賽道邊沿，這樣可以濾除不在寬度范圍內(nèi)的干擾；(4) 利用賽道的連續(xù)性，根據(jù)上一行白塊的位置和邊沿的位置來確定本行的邊沿點；(5) 求邊沿點時，因為近處的圖像穩(wěn)定，遠處圖像不穩(wěn)定，所以采用由近及遠的辦法；(6) 進出十字的時候，通過校正計算出邊沿角度可較好的濾除十字并補線；(7) 針對虛線賽道邊沿不連續(xù)的特征，通過預測擬合對邊沿點補線。開始搜索最底部的三個有效行是否搜索到根據(jù)前一個邊沿的數(shù)據(jù)搜索下一行滿足條件的邊沿記錄上升沿和下降沿是否搜索完完求所有有效行兩側(cè)賽道邊沿點是否是否對于賽車路徑的優(yōu)化，可以從以下三個方面來完成：1）增加視場的長度和寬度當賽車采集到的圖像能夠覆蓋一個比較完整的S彎道時，通過加權(quán)算法計算出來的中心就會處于視場中央附近，此時賽車會以一個比較好的路徑快速通過S彎道；相反，如果視場無法覆蓋一個完整的S彎道，賽車就會誤處理為普通的單向彎道，這樣賽車的速度就會大大減慢。因此，盡量增大視場的長度和寬度就很有必要了。視場的長度與單片機可以處理的圖像行數(shù)成正比。我們采用由運算放大器制作的模擬比較器進行圖像二值化，處理速度較A/D轉(zhuǎn)換有了很大提高，大大增加了單片機處理的圖像行數(shù)，最終處理行數(shù)為95行(隔3行提取一行)，達到的視場長度為200多cm。為了增加視場寬度，增加每行采集的圖像點數(shù)之外，我們采用了廣角鏡頭，從而有效地增加了視場寬度。2）優(yōu)化加權(quán)算法對整場有效行的中心求加權(quán)平均值的算法，在低速情況下可以有效地優(yōu)化賽車路徑，但在賽車速度提高到一定程度之后由于過彎時的側(cè)滑，路徑不是很好。而由于圖像分布不均，三分之二的行分布于車體前方40cm的范圍內(nèi)，求出的加權(quán)平均值受車體近處的圖像影響較大，因此整場圖像求加權(quán)的算法對于高速情況下的路徑優(yōu)化效果不是很明顯。為了解決這個問題，我們對于參與加權(quán)計算的圖像行數(shù)及權(quán)重進行了處理，減小了車體前部50cm范圍內(nèi)的圖像參與加權(quán)的行數(shù)和權(quán)重，同時增大視場前部圖像的權(quán)重。在經(jīng)過長期調(diào)試之后，得到了一套比較合適的參數(shù)，能夠有效優(yōu)化高速情況下的賽車路徑。3）對不合理的中心點進行處理對于在校正后的圖像數(shù)據(jù)中求得的中心線，反校正到原始圖像后存在一行中含有多個中心點的情況。在通常情況下，這種情況出現(xiàn)在較遠的視野中，但由于我們增大了視場前部圖像的權(quán)重，這些中心點對權(quán)重的影響極大，導致車模容易出現(xiàn)掉輪甚至沖出賽道的現(xiàn)象。為了解決這個問題，我們利用數(shù)學方法求出了中心線的折點，對折點之后的中心點單獨處理，使車模不再出現(xiàn)掉輪的現(xiàn)象。彎道策略分析：在車輛進彎時，需要對三個參數(shù)進行設(shè)定：切彎路徑、轉(zhuǎn)向角度、入彎速度。其中，切彎路徑主要決定了車輛是選擇內(nèi)道過彎還是外道過彎。切內(nèi)道，路經(jīng)最短，但是如果地面附著系數(shù)過小會導致車輛出現(xiàn)側(cè)滑的不穩(wěn)定行駛狀態(tài)，原因是切內(nèi)道時，曲率半徑過小，同時速度又很快，所以模型車需要的向心力會很大，而賽道本身是平面結(jié)構(gòu)，向心力將全部由來自地面的摩擦力提供，因此賽道表面的附著系數(shù)將對賽車的運行狀態(tài)有很大影響。切外道，路徑會略長，但是有更多的調(diào)整機會，同時曲率半徑的增加會使得模型車可以擁有更高的過彎速度。轉(zhuǎn)向角度決定了車輛過彎的穩(wěn)定性。合適的轉(zhuǎn)向角度會減少車輛在轉(zhuǎn)彎時的調(diào)整，不僅路徑可以保證最優(yōu)，運動狀態(tài)的穩(wěn)定也會帶來效率的提高，減少時間。在考慮轉(zhuǎn)向角度設(shè)置時需要注意以下幾個問題：對于檢測賽道偏移量的傳感器而言，在增量較小時的轉(zhuǎn)向靈敏度；檢測到較大彎道時的轉(zhuǎn)向靈敏度；對于類似S 彎的變向連續(xù)彎道的處理。對于入彎速度的分析，應該綜合考慮路徑和轉(zhuǎn)向角度的影響。簡單而言，我們會采取入彎減速，出彎加速的方案，這樣理論上可以減少過彎時耗費的時間。然而，在過去幾屆比賽中，通過觀察各參賽車對彎道的處理后，我們發(fā)現(xiàn)并不是所有人都選擇了相同的方案。正如前面說到的那樣，不聯(lián)系路徑和轉(zhuǎn)向角度，只是單純地分析過彎速度，會造成思路的局限甚至錯誤。例如，在不能及時判斷入彎和出彎的標志點就采取“入彎減速、出彎加速”的方案，會出現(xiàn)彎道內(nèi)行駛狀態(tài)不穩(wěn)定、路徑差，同時出彎加速時機過晚，一樣會浪費時間。所以現(xiàn)在本系統(tǒng)參考實際駕駛時的一些經(jīng)驗，對過彎速度的處理方式確定為：入彎時急減速，以得到足夠的調(diào)整時間，獲得正確的轉(zhuǎn)向角度；在彎道內(nèi)適當提速，并保持角度不變，為出彎時的加速節(jié)約時間；出彎時，先準確判斷標志，然后加速，雖然會耗費一些時間，但是面對連續(xù)變向彎道可以減少判斷出錯的概率，保證行駛狀態(tài)的穩(wěn)定性，而且彎道內(nèi)的有限加速對后面的提速也有
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