智能車攝像頭設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-02-11 17:13本頁(yè)面
【正文】 過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)兩段黑線情況，這種圖像信息比較復(fù)雜，這時(shí)可能存在三種路況： ? （ 1）賽道比較密集時(shí)，檢測(cè)到多條賽道； ? （ 2）大“ S”彎道； ? （ 3）“十”字交叉道。 ?處理策略為：保留最底下的一段，這主要是從安全角度考慮的，防止賽道周圍環(huán)境對(duì)小車的干擾。 圖像濾波算法 ?另外，由于智能車上安裝的攝像頭相對(duì)于賽道存在一定的傾斜角度，因此會(huì)造成采集到的賽道圖像具有一定的梯形失真，即圖像中的賽道遠(yuǎn)端窄、近端寬，因而也會(huì)對(duì)路徑的正確識(shí)別產(chǎn)生影響。對(duì)于這種失真，可以通過(guò)對(duì)每行提取的賽道位置添加一個(gè)線性修正值來(lái)消除，一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法確定線性補(bǔ)償?shù)南禂?shù)。 控制策略及控制算法 ?1．賽道參數(shù)的計(jì)算 ?2．轉(zhuǎn)向控制 ?3．速度控制 1．賽道參數(shù)的計(jì)算 ?影響賽車速度成績(jī)的一個(gè)重要因素就是對(duì)彎道和直道的提前識(shí)別判斷，從而實(shí)現(xiàn)安全過(guò)彎，快速過(guò)直道、 S彎道，以提高比賽成績(jī)。而攝像頭方案在這方面有天然的優(yōu)勢(shì)：相對(duì)于光電管傳感器，可以獲得較遠(yuǎn)的路徑信息；不僅可以得到單行的黑線信息，還可以同時(shí)獲得多行的黑線信息。經(jīng)過(guò)圖像處理算法后，得到的信息是關(guān)于前瞻范圍內(nèi)的黑線的具體位置，它一般是一個(gè)二維數(shù)組linepos[i][j]?，F(xiàn)在就是要從這個(gè)二維數(shù)組中提取出智能車前方的路徑信息，以便于后面轉(zhuǎn)向和速度的控制。 1．賽道參數(shù)的計(jì)算 ?（ 1）偏差的計(jì)算 ?（ 2）曲率的計(jì)算 （ 1）偏差的計(jì)算 ?為了使小車運(yùn)行得快而穩(wěn)，聯(lián)想到光電管方案可以從一維數(shù)組 linepos[j]中提煉出一個(gè)黑線距離車身中心軸的偏差量 Offset，要求出這個(gè)偏差量必須至少考慮三個(gè)因素： ? 最遠(yuǎn)行黑線位置 linepos[topline] ? 黑線平均位置 averlinepos ? 全白行行數(shù) whiteline_sum （ 2）曲率的計(jì)算 ?從理論上講，相對(duì)于偏差量 Offset，曲率是智能車更好的一個(gè)控制變量。但由于路徑檢測(cè)單元的局限性，很難計(jì)算出非常精確的曲率。 ?如果用曲率值進(jìn)行智能車方向及速度的輔助控制，還是能夠起到一定的效果的。 2．轉(zhuǎn)向控制 ?轉(zhuǎn)向控制采用了分段比例和前饋補(bǔ)償相結(jié)合的控制方法。 ? （ 1）分段比例控制 ? （ 2）前饋補(bǔ)償控制 （ 1）分段比例控制 ?因?yàn)樾≤囂幱趶澋篮椭钡赖霓D(zhuǎn)向模型不同，若采用統(tǒng)一的比例系數(shù)設(shè)置，那么該系數(shù)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致小車振蕩，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致最大控制量偏小，小車轉(zhuǎn)向不足，過(guò)彎時(shí)易沖出賽道。使用分段比例控制既方便又可以解決以上兩種問(wèn)題。 （ 2）前饋補(bǔ)償控制 ?由于 CMOS方案不像光電管方案，它存在圖像失真的情況，越遠(yuǎn)地方的圖像失真越厲害，而對(duì)于計(jì)算 offset偏差量來(lái)說(shuō)，越遠(yuǎn)的路徑信息越有參考價(jià)值，故其比重也相對(duì)較大。這樣，就導(dǎo)致小車轉(zhuǎn)向微調(diào)時(shí)的效果往往不太如人意。 ?鑒于此，在小車前述的分段比例控制基礎(chǔ)上又加入了前饋補(bǔ)償控制進(jìn)行微調(diào)。 3．速度控制 ?（ 1）模糊控制設(shè)定速度 ?（ 2） PID控制調(diào)整速度 （ 1）模糊控制設(shè)定速度 ?因?yàn)樾≤嚤荣惖馁惖朗俏粗?，彎道的分布情況也不能確定，小車可能頻繁地進(jìn)出彎道，不停地調(diào)整速度來(lái)適應(yīng)不同軌跡。這樣就難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，且賽車對(duì)動(dòng)態(tài)性能的要求較高 ?考慮到該款 S12單片機(jī)有一套特色指令 —— 模糊控制指令，執(zhí)行時(shí)間只有幾十微妙級(jí)（時(shí)鐘頻率為 25 MHz），不會(huì)影響決策周期，且簡(jiǎn)單易行，而模糊控制具有處理不明確信號(hào)的能力，故可以采用模糊控制設(shè)定速度。 （ 1）模糊控制設(shè)定速度 ?1）模糊輸入、輸出量的選取 ?2）隸屬函數(shù)的確定 ?3）模糊規(guī)則庫(kù)的建立 ?4）模糊推理及解模糊化 （ 2） PID控制調(diào)整速度 ?速度調(diào)整要求對(duì)智能車的速度的調(diào)整既要快速，又要準(zhǔn)確，而且不能頻繁波動(dòng)。故采用 PID控制算法不失為一種簡(jiǎn)單而有效的策略。 （ 2） PID控制調(diào)整速度 ?考慮到攝像頭方案的控制周期較長(zhǎng)，假設(shè)按 m/s的平均速度計(jì)算，則一個(gè)控制周期小車大概可以跑過(guò) 5 cm，如果按這種周期用上述 PID調(diào)節(jié)速度，則會(huì)導(dǎo)致加速、減速均過(guò)長(zhǎng)的后果，嚴(yán)重地影響小車的快速性和穩(wěn)定性。 ?為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在 PID調(diào)速控制中加入BANGBANG控制思想。 思考題 ? 1．?dāng)z像頭型智能車相對(duì)于光電管型智能車的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在何處？ ? 2．?dāng)z像頭型智能車相對(duì)于光電管型智能車的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在何處？ ? 3．若賽道中的一段出現(xiàn)空白，攝像頭型智能車如何識(shí)別路徑，并保持正確的行進(jìn)方向？ 思考題 ? 4．?dāng)z像頭型智能車如何區(qū)分賽道中的十字交叉線與賽道的起始端線？ ? 5．簡(jiǎn)述在機(jī)械安裝中，攝像頭裝配高度和裝配俯角大小對(duì)智能車行駛的影響。
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