第十一届智能车技术报告_天津大学
《十天学会智能车》第一讲：什么是智能车
第一讲：什么是智能车一、概述各位读者朋友们大家好，我是宇智波科技的JSIR（一个奇怪的来自好友的称呼），在接下来的几部教程里，将由我来为各位小伙伴们带来智能车的各种入门必备的干货知识。
我本人于2017年硕士毕业于中国海洋大学，无论是在校还是工作后，还依然从事着当初学习的嵌入式行业，于2012年、2013年、2014年参与恩智浦杯全国智能车大赛。
之后，由于一些机缘巧合，我有幸参与了多个高校的智能车培训活动。
在与学弟学妹们的交流中，我感慨良多，尤其是和他人分享和交流自己的知识，帮助嵌入式爱好者提升技术水平的过程中，让我感受到作为一名分享者的快乐。
于是，我在2018年创立了宇智波电子科技有限公司，专门致力于科技创新教育，希望让我们的付出，能够为嵌入式爱好者们带来帮助，传播快乐和创新、创意的灵感。
我们这一代的许多人，学习嵌入式的过程中都拜读过郭天祥老师的51单片机课程，对我们入门单片机和嵌入式设计有着巨大的帮助（在此对郭老师表达诚挚的谢意）。
有那么一天，我的一位在大学任教的好友问我说，何不做一个系列教程，为学习智能车的孩子理清思路，指明方向呢？我听过后觉得这个主意很好啊，说干就干，于是就有了今天的系列教程，今后我们会在文字版教程的基础上，结合车友们的痛点，陆续推出视频系列教程，敬请期待。
也许有的小伙伴会对我们的公司名称感到了兴趣，又看到logo，突然觉得仿佛发现了什么，如果是这样，当你登陆我们的淘宝企业网店时，也许会对漂浮着的祥云颇有感触哦,我们的领域会涉及到高校各种竞赛（智能车、电赛、水下航行器等），以一种更有趣的方式传播知识。
在成文的过程中，如有错误之处，还请大家批评指正，我的联系方式是：Jsir@。
二、智能车的发展例程在这一章节中，我们很荣幸的请到了母校的綦声波老师（参见卓老师公众号“十年磨一剑”的相关文章），为大家讲解智能车的发展例程（资历最老的智能车带队老师之一）。
大家好，我是中国海洋大学的綦声波。
第十一届智能车技术报告_长春理工大学
第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：长春理工大学队伍名称：追风六队参赛队员：仇财，于斌，朱德鹏带队教师：崔炜，胡俊摘要本文介绍了长春理工大学-追风六队的队员们在准备此次比赛中的成果。
本次比赛采用大赛组委会提供的1:16仿真车模，硬件平台采用MKL26Z256VLL4单片机，软件平台为Keil开发环境。
文中介绍了本次我们的智能车控制系统软硬件结构和开发流程，整个智能车涉及车模机械调整，传感器选择，信号处理电路设计，控制算法优化等许多方面。
整辆车的工作原理是先将小车的控制周期中提取出相应的时间片，相应的时间片用来控制车体的稳定，留下的时间片用来控制速度和转向，由线性CCD采集赛道信息到单片机，再由单片机读取信号进行分析处理，运用我们自己的软件程序对赛道信息进行提取并选择最佳路径，通过对电机的精确控制从而实现小车在赛道上精彩漂亮的飞驰！为了进一步提高小车在运行时的稳定性和速度，我们组在软件方面使用了多套方案进行比较。
硬件上为了稳定的考虑，采用了以前比较稳定的方案，但是在电源部分做了调整，使得整车的电源裕度更大。
为更好的分析调车数据，我们继承并改进上届的上位机，用LABVIEW编写了新的上位机程序来进行车模调试，很大程度上提高了调车效率。
在进行大量的实践之后，表明我们的系统设计方案完全是可行的。
关键字：智能车，MKL26Z256VLL4，线性CCD，PID控制，上位机AbstractThis paper introduces the Changchun University of Science and Technology herd six team in preparation for the game results. This competition uses the competition organizing committee to provide 1:16 simulation models, the hardware platform with MKL26Z256VLL4 MCU KL26 environment, software platform for the Keil development environment.This time our smart car control system hardware and software structure and development process, the smart car involved in mechanical models of adjustment, selection of sensors, signal processing circuit design, optimization control algorithm etc. many aspects are introduced in this paper. The working principle of the whole car is the first car of the control cycle to extract the corresponding time slice, corresponding time slice is used to control the body stable, leave the time slice is used to control the speed and steering, by linear CCD acquisition track information to the microcontroller, by MCU read signal analysis and processing, using our own software program to track information were extracted and select the best path, through the precise control of the motor in order to achieve the car on the track beautifully speeding!In order to further improve the stability and speed of the car at the time of operation, we set up a number of sets of programs in the software to compare. In order to stabilize the hardware on the consideration, using the previous relatively stable program, but in the power part of the adjustment, making the vehicle power margin greater. For better analysis of shunting data, we inherit and improve the previous PC, with LabVIEW to write the new PC program to cars debugging, greatly improve the efficiency of shunting. After a lot of practice, it shows that the design of the system is feasible.Keywords: smart car, MKL26Z256VLL4, linear CCD, PID control, host computer目录第一章引言 (1)1.1比赛背景 (1)1.2总体方案设计 (1)第二章体机械结构调整 (2)2.1线性CCD的安装 (3)2.2测速传感器的安装 (4)2.3电路板安装 (5)2.4电池安装 (7)第三章硬件电路设计说明 (8)3.1 硬件设计概述 (8)3.2 单片机最小系统 (8)3.3传感器模块 (9)3.3.1 线性CCD (9)3.3.2速度传感器 (10)3.3.3电机驱动 (11)3.3.4电源模块 (11)第四章算法实现及软件设计 (13)4.1系统程序流程图 (13)4.2 控制算法 (14)4.2.1 PID控制简介 (14)4.3 基础赛道识别算法 (18)4.3.1 黑线提取算法 (18)4.3.2补线算法 (19)4.3.3视野限制 (20)4.3.4十字处理 (20)4.3.5障碍识别 (21)第五章开发工具与调试说明 (22)5.1开发工具 (22)5.2调试工具 (23)5.2.1蓝牙无线调试 (23)5.2.2上位机调试 (23)5.2.3声光辅助调试 (24)第六章总结 (25)参考文献 (27)附录 (28)第一章引言1.1比赛背景智能车是一种高新技术密集型的新型汽车，它涵盖的范围广泛包括模式识别、传感器技术、自动化控制实现、电力电子技术、计算机技术等多个领域。
飞思卡尔智能车比赛细则
2016目录第十一届竞赛规则导读参加过往届比赛的队员可以通过下面内容了解第十一届规则主要变化。
如果第一次参加比赛，则建议对于本文进行全文阅读。
相对于前几届比赛规则，本届的规则主要变化包括有以下内容：1.本届比赛新增了比赛组别，详细请参见正文中的图1和第四章的“比赛任务”中的描述；2.第十届电磁双车组对应今年的A1组：双车追逐组。
其它组别与新组别的对应关系请参见图2；3.为了提高车模出界判罚的客观性，规则提出了两种方法：路肩法和感应铁丝法，详细请见赛道边界判定”；4.改变了原有的光电计时系统，所有赛题组均采用磁感应方法计时，详细请参见“计时裁判系统”；5.取消了第十届的发车灯塔控制的方式；6.赛道元素进行了简化，详细请参见“赛道元素”；7.赛道材质仍然为PVC耐磨塑胶地板，但赛题组A2不再需要赛道。
8.对于车模所使用的飞思卡尔公司MCU的种类、数量不再限制。
9.比赛时，每支参赛队伍的赛前准备时间仍然为20分钟，没有现场修车环节。
一、前言智能车竞赛是从2006开始，由教育部高等教育司委托高等学校自动化类教学指导委员会举办的旨在加强学生实践、创新能力和培养团队精神的一项创意性科技竞赛。
至今已经成功举办了十届。
在继承和总结前十届比赛实践的基础上，竞赛组委会努力拓展新的竞赛内涵，设计新的竞赛内容，创造新的比赛模式，使得围绕该比赛所产生的竞赛生态环境得到进一步的发展。
为了实现竞赛的“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”的指导思想，竞赛内容设置需要能够面向大学本科阶段的学生和教学内容，同时又能够兼顾当今时代科技发展的新趋势。
第十一届比赛的题目在沿用原来根据车模识别赛道传感器种类进行划分的基础类组别之上，同时增加了以竞赛内容进行划分的提高类组别，并按照“分赛区普及，全国总决赛提高”的方式，将其中一个类别拓展出创意类组别。
第十一届比赛的题目各组别分别如下：●基础类包括B1光电组、B2摄像头组、B3电磁直立组、B4电轨组；●提高类包括A1双车追逐组、A2信标越野组；●创意类包括I1 电轨节能组。
第十一届北京科技大学-双车追逐组技术报告
第四章 智能车控制软件设计说明 ...................................................................21 4.1 赛道中心线提取及优化处理 .......................................................................21 4.1.1 原始图像的特点 ........................................................................................21 4.1.2 赛道边沿提取 ............................................................................................23 4.1.3 图像校正 ....................................................................................................27 4.1.4 推算中心 ....................................................................................................28 4.1.5 路径选择 ....................................................................................................31 4.2 折点求取原理简介 .......................................................................................32 4.3PID 控制算法介绍 ..........................................................................................34 4.3.1 位置式 PID..................................................................................................35 4.3.2 增量式 PID..................................................................................................35 4.3.3PID 参数整定...............................................................................................36 4.4 转向舵机的 PID 控制算法 ............................................................................37 4.5 驱动电机的 PID 控制算法 ............................................................................39 第五章 开发工具、制作、安装、调试过程说明 .....................................41
《智能车之技术报告》课件
导航技术是智能车的指南针，它能够让 车辆在复杂的道路和交通环境中找到正
确的路径并引导驾驶员到达目的地。
导航技术包括GPS定位、地图匹配、路 径规划等技术，它们能够提供高精度、 高可靠性的导航服务，以支持智能车的
各种应用场景。
导航技术的发展需要不断优化和升级， 以提高其性能和可靠性。
03
智能车的实际应用
智能车的发展历程
总结词
智能车的发展阶段和里程碑
详细描述
智能车的发展历程可以分为四个阶段。第一阶段是辅助 驾驶阶段，主要是利用一些传感器和控制器来实现简单 的驾驶辅助功能。第二阶段是部分自动驾驶阶段，车辆 可以在特定情况下自主驾驶，但驾驶员仍需保持警惕并 随时接管控制。第三阶段是高度自动驾驶阶段，车辆可 以在大多数情况下自主驾驶，但仍有一定的限制和条件 。第四阶段是完全自动驾驶阶段，车辆可以在任何情况 下自主驾驶，无需驾驶员的干预和操作。
公共出行
01
02
03
智能公交
通过智能化技术改造公交 车，实现实时监控、路线 规划、自动报站等功能， 提高公共交通服务水平。
共享单车
利用智能化技术管理共享 单车，实现车辆的定位、 预约、租借等功能，方便 市民出行。
智能出租车
通过智能化技术改造出租 车，实现预约、支付、评 价等功能，提高出租车服 务质量和效率。
无人驾驶出租车
无人驾驶技术
利用先进的传感器、计算机视觉等技术实现车辆的自主驾驶，提 高行驶安全性和舒适性。
远程监控与控制
通过远程监控与控制系统，实现对无人驾驶出租车的实时监控和远 程控制，确保行驶安全。
无人驾驶出租车运营模式
探讨无人驾驶出租车的运营模式，包括车辆调度、路线规划、收费 标准等，为实际运营率、人权等价值问题是关 键。
第十一届智能车技术报告_中国计量大学
第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：中国计量大学队伍名称：赛博-6 带队教师：陈东晓参赛队员：唐亚洲，陈晓康，金言第一章引言 (5)1.1 大赛介绍 (5)1.2 控制系统简述 (6)第二章系统机械设计 (7)2.1 车模加固 (7)2.2 舵机安装 (8)2.3 前轮调整 (8)2.4 前轮调整 (8)2.5 主销后倾 (10)2.6 差速器调整 (11)2.7 车体重量和重心调整 (11)2.8 其它调节 (11)2.9 轮胎的使用 (12)第三章系统硬件设计 (12)3.1 系统设计要求 (12)3.2 主控模块 (14)3.3 电源管理模块 (15)3.4 线性CCD (17)3.5 速度传感器 (17)3.6 驱动电路设计 (18)3.7 人机交互模块 (19)第四章系统软件设计 (20)4.1 软件实现框架 (20)4.2 路径识别 (22)4.3 速度控制 (24)4.4 转向控制 (27)4.5 特殊情况处理 (27)第五章开发工具、制作、安装、调试过程 (27)5.1 开发工具 (27)5.2 调试工具 (28)5.3 用户界面 (28)第六章车辆主要参数 .................................................................................... 错误!未定义书签。
总结. (28)参考文献 (29)附录 A：部分程序源代码 (30)第一章引言1.1 大赛介绍恩智浦公司开发嵌入式解决方案的历史可追溯到 50 多年前，现在，已发展成为在 20 多个国家设有业务机构，拥有 20,000 多名员工的实力强大的独立企业。
恩智浦公司专门为汽车、消费电子、工业品、网络和无线应用提供“大脑”。
他们无比丰富的电源管理解决方案、微处理器、微控制器、传感器、射频半导体、模块与混合信号电路及软件技术已嵌入在全球使用的各种产品中。
第十一届智能车技术报告_厦门大学
摘要
本文是关于基于第十一届届“恩智浦”杯智能车竞赛设计的智能车，整车的系统以 MK60N512VMD100 微控制器为核心控制单元，通过线性 CCD 检测识别赛道，并使用光 电编码器检测模型车的实时速度，利用 模糊 PID 控制算法调节驱动电机的转速和转向舵 机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高模型车的速度和 稳定性，使用 labview 上位机、无线蓝牙、键盘模块等调试工具，进行了大量硬件与软 件测试。实验结果表明，该系统设计方案确实可行。 关键词：MK60、线性 CCD、模糊 PID 控制
第三章 整车机械设计及调整
3.1 舵机安装方式
力臂较短的连接方式优点是能够输出更大力矩，调节精度更高但是不足的是反应速 度不够快，而对于长的连接方式优点是反应速度快，调节精度低，但是输出力矩不足， 所以综合考虑舵机的反应特性和输出、极限转角以及实际调车过程的现象，我们决定将 舵机安装方式定位立式，摆臂的原点略远 舵机安装方式如下图所示：
图 3 舵机安装图
3.2 重心调整
通过重心的调整，可使模型车转弯时更加稳定、高速。其调整主要分为重心高度的 调整以及重心在整车上局部分布的调整。考虑到车子的稳定性，在保证车模顺利通过坡 道以及障碍的前提下，我们尽可能的降低车子的重心。同时均匀车身重量，使重心在整 车的中轴线上。由于靠前的重心会造成舵机负担，过后的重心又会导致侧滑，经过多次 试验，我们找到了一个合理的位置安排重心。
图 1 系统设计框图 2.2 车模整体布局及参数
本次比赛光电组采用的是C型车模，尺寸为28.5×16×8cm轮胎直径为52*25mm，轻 便小巧，内填海绵，极好的减震性和耐磨性。所配置的驱动电机为DC 7.2V 260马达， 功率可达11.55W。伺服器为S3010，6V时扭力达6.5Kg.cm，动作速度0.16+/-0.02 sec/60
第十一届智能车技术报告_上海交通大学
第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：上海交通大学队伍名称：思源致远参赛队员：张兆瑞郭恒于欣禾带队教师：王冰王春香目录目录 (V)第一章引言 (2)1.1摘要 (2)1.2章节安排 (2)第二章整体方案设计 (3)2.1车体结构 (3)2.2硬件电路 (3)2.3控制算法 (3)第三章机械结构 (4)3.1车模重心调节 (4)3.2编码器安装 (4)第四章电路设计 (5)4.1总述 (5)4.2电源模块 (5)4.3主控模块 (6)4.4驱动模块 (6)4.5PCB图绘制 (7)第五章算法设计 (8)5.1概述 (8)5.2赛道识别算法 (8)5.3速度控制算法 (8)第六章总结 (10)第七章主要技术参数 (11)第一章引言1.1摘要全国大学生智能汽车竞赛至今已举办十届，通过十年间全国各地参赛队员的不断探索，较为传统的光电组已经形成了一套较为完整的体系，各类识别及控制算法均已较为成熟。
本设计为“恩智浦”杯第十一届全国大学生智能汽车竞赛的循迹行驶的方案，赛题组别为光电组。
本文主要介绍了从方案设计到硬件制作最后控制算法实现的过程，整个系统涉及硬件电路设计、控制方案、整车机械架构等多个方面。
最后通过长期的算法改进及参数调试测试了方案的可行性，并提升了控制算法的鲁棒性及整套系统的稳定性。
1.2章节安排在本文中，将详细介绍机械设计、硬件电路及软件设计的调试与实现过程。
其中机械设计包括重心调节以及各部分的安装等影响，硬件电路则包括各个子模块的功能、设计与实现。
而算法部分则系统的讲述了车模信息的采集、路径处理算法、舵机和电机控制策略等。
其中,第一章是讲述了智能车竞赛的背景和本文章节安排；第二章讲述了车模的整体设计；第三章分析硬件结构对于小车的影响；第四章是从各模块出发，详细讲述了硬件电路各部分功能；第五章讲述了车模的软件算法设计从基础训先控制和速度算法控制两个方面；第六章项目总结；第七章是车模的主要技术参数。
第十一届智能车技术报告_北京交通大学海滨学院
第十一届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛技术报告队伍名称：海滨星火队参赛队员：赵晨飞刘宇颢李浩然带队教师：孟德龙目录第一章 (1)1.1概述 (1)1.2文本结构 (2)第二章 (2)2.1系统设计要求及方案的选定 (3)2.2系统总体方案的设计 (3)2.3小结 (5)第三章智能汽车机械结方案设计及优化 (6)3.1智能汽车车体机械建模 (6)3.2智能汽车传感器的安装 (6)3.2.1速度传感器的安装 (6)3.2.2线形CCD的安装 (7)3.2.3舵机的改进 (8)3.2.4前轮倾角的调整 (9)3.2.5后轮差动轮的调整 (10)3.3重心调整 (10)3.3.1电路板的安装 (11)3.3.2电池安放 (11)3.4其他机械结构的调整 (11)3.5小结 (12)第四章硬件电路设计和说明 (13)14.1主控板设计 (13)4.1.1电源管理模块 (13)4.1.2电机驱动模块 (14)4.1.3接口模块 (19)4.2传感器设计 (20)4.2.1线性CCD传感器 (21)4.2.2编码器 (21)4.3键盘 (22)4.4液晶屏 (22)4.5小结 (22)第五章控制软件设计说明 (23)5.1线性CCD传感器路径精确识别技术 (24)5.1.1新型传感器路径识别状态分析 (24)5.1.2线性CCD传感器路径识别算法 (25)5.2弯道的处理 (26)5.3对速度的闭环控制 (26)5.4障碍的处理 (28)5.5坡道的处理 (28)5.6强制掉头区的处理 (28)5.7终点线的处理 (28)5.8小结 (29)第六章开发工具、制作、安装、调试过程 (30)6.1开发工具 (30)26.2调试过程 (30)第七章模型车主要参数 (32)结论 (33)参考文献 (35)3第一章引言1.1概述智能车也称无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一身的综合系统。
智能汽车的设计和开发，将从根本上改变现有汽车的信息采集处理、数据交换、行车导航与定位、车辆控制的技术方案与体系结构。
智能车之技术报告
智能车的发展历程
起步阶段
20世纪80年代开始，研究者开始探索智能车技术， 主要集中在大学和研究机构。
发展阶段
21世纪初，随着传感器、计算机视觉和人工智能 技术的进步，智能车技术得到了快速发展。
商业化阶段
近年来，随着自动驾驶技术的不断成熟和商业化 应用场景的拓展，智能车开始逐渐进入市场。
02
智能车的核心技术
探讨智能车的道德和伦理问题， 制定相应的指导原则和规范，以 保障人类安全和权益。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
3
人工智能技术的发展将进一步提升智能车的智能 化水平，提高其应对复杂交通场景的能力。
通信技术
通信技术是实现智能车车联网 的重要基础，它通过无线通信 技术将智能车与互联网连接起
来。
通过通信技术，智能车可以 实时获取其他车辆和交通基 础设施的信息，实现车与车、 车与路之间的信息交互。
通信技术的发展将有助于提高 智能车的安全性和效率，降低
传感器技术的发展对于提高智能车的感知能力和安全性具有重要意义，未来随着传 感器技术的不断发展，智能车的感知能力将更加精准和全面。
人工智能技术
1
人工智能技术是实现智能车自主决策的关键，它 通过机器学习和深度学习等技术，使智能车具备 自主学习和决策的能力。
2
人工智能技术可以帮助智能车识别和理解交通场 景，预测其他车辆和行人的行为，从而做出相应 的驾驶决策。
04
智能车的软件架构
感知层软件
感知层软件主要负责从各种传感器中获取数据，包括摄像头、雷达、激光雷达（LiDAR）、超声波等。这 些传感器用于检测车辆周围的环境，包括障碍物、道路标志、交通信号等。
感知层软件还需要对获取的数据进行预处理，如噪声消除、数据融合等，以提高数据的质量和准确性 。
第十一届智能车技术报告_湖南科技大学
天津大学技术报告
第十一届““恩智浦”杯全国大学智能车竞赛技术报告学 校：天津大学队伍名称：天津大学摄像头二队参赛队员：殷璞芙张经伟张进带队教师：王建荣国大学生二队于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车邀请赛有关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：______________带队教师签名：______________日期：______________本文以第十一届恩智浦杯全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了智能赛车控制系统的软硬件结构及开发流程。
我们采用大赛统一规定的B型车模，以Freescale半导体公司生产的MK60DN512VLL10Q作为核心控制器，通过ov5116摄像头采集赛道信息并控制赛车运动轨迹。
在赛车行驶过程中，用PD 方式对舵机进行控制，通过编码器获取赛车当前运行速度，并采用PID 控制实现速度闭环控制。
在赛车调试过程中，不断优化程序算法，改进机械结构，调整电路设计使其尽可能以最快速度沿赛道行驶。
关键词：Freescale，智能车，摄像头，PID摘要 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •3第一章 绪论 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •5 1.1 引言 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •5 1.2 系统设计框架介绍 • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •5第二章 智能车机械结构调整与优化 • • • • • • • • • •• • • • • • • • •7 2.1 智能车参数要求 • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •7 2.2 智能车整体参数调校 • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •7 2.3 智能车前轮定位调整 • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •7 2.3.1 主销后倾角• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •7 2.3.2 主销内倾角• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •8 2.3.3 车轮外倾角• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •8 2.3.4 前轮前束•• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •9 2.4 舵机安装结构的调整•• • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •9 2.5 编码器的安装• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •10 2.6 底盘高度与赛车重心的调整• • • • • • • • • • •• • • • • • • • •11 2.7 摄像头的安装• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •11第三章电路设计说明• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •12 3.1 主控板电路设计• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •14 3.1.1 电源模块• • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •14 3.1.2 旋转按键电路••• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • •15 3.1.3 电平转换芯片••• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • •16 3.2 驱动板电路设计••• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • •16 3.2.1 H桥驱动电路••• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • •17 3.2.2 升压模块• • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •17 3.3 其他外加电路与传感器• • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •18 3.3.1 摄像头的选择• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •18 3.3.2 陀螺仪的选择• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •20 3.3.3 编码器的选择• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •20第四章智能车软件的设计与实现• • • • • • • • • • •• • • • • • • • •22 4.1 图像采集与处理• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •22 4.2 弯道策略•• • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •23 4.3 起跑与停车检测• • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •23 4.4 赛车行驶过程中的控制算法• • • • • • • • • • •• • • • • • • • •24 4.4.1 PID控制算法介绍• • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •24 4.4.2 转向舵机控制算法• • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •26 4.4.3 电机驱动控制算法• • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •26 4.5 其他控制算法• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •27 4.5.1 Bang-bang控制•• • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •274.5.2 模糊控制•• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •27第五章开发工具与系统调试• • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •29 5.1 开发工具••• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •29 5.2 调试过程••• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •29第六章赛车主要技术参数说明• • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •30第七章总结•••• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •31参考文献•••••• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •32附录：程序源代码•• • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • •331.1 引言恩智浦智能车大赛原名11个年头。
智能汽车竞赛技术报告(节选)
多 个传 感 器 的 信号 接 到 主 板上
的 不 同 ，这 也 和 后 ，通 过 模 拟 开 关 ＣＤ４ ５ 芯 片 选 ０１ 磁 场 的 分 量 变 化 通 ，然 后 输 出 给 单 片 机 ＡＤ进 行 采
调 整 整 车 重 心 位 置 ，采 用碳 杆 支 撑 电 规 律 相 ～ 致 。 比如 ，磁 场 垂 直 分 量 变 样 ，框 图 如 图６ 模 拟 开 关 使 用 性 能 。 磁 传 感 器 ，减 小 转 动 惯量 。 在 降 低整 化 的 比 较 早 ，但 是 受 相 邻 赛 道 的影 响 优 良 的Ｃ ４ ５ 芯 片 ，８ 信 号 输入 。 Ｄ ０１ 路 车重 心方 面采 用 了 低 位 主 板 的 布 局 ， 同 时设 计 了强 度 高 质 量 轻 的 电磁 传 感 器 安 装架 ，减轻 信 号采 集 电路板 重 量 ，降 低 电池 架 高 度 ，降低 赛 车 前 方
传 感 器 的 布 局
２ 传感器信 ． 号 具 有 方 向性
电磁 传 感 器 测 出 的 信 号 为 当前 所 在 位置 的某 个方 向 的磁场 信息 ，所 以传
磁 场 是 矢 感器 的布 局至 关重 要 。通过 实验 发现 ，
图５ 传感器布局
量 ， 在 空 间 的 当传 感器 相距 较大 ，视 角宽 ，得 到的 赛
制 ： 电机 转 速 控 制 采 用 Ｐ Ｄ控 制 ，通 Ｉ
过 Ｐ Ｍ控制驱 动 电路 调整 电机 的功 Ｗ
率 。
整车布局
鉴 于 赛 车 和 赛 道 的 特 点 ，并 且 车
模 不 变 ，今 年 在 整 车 布 局 上 仍 延 续 基
本 布 局 的 思 路 ，采 用 低 重 心 紧凑 型 设 计 ．并 架 高舵 机 以 提 高 响 应 速 度 。 为
第十一届智能车技术报告_辽宁工程技术大学
第十一届“恩智浦杯”全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：辽宁工程技术大学队伍名称：挑战者参赛队员：徐卿李川带队教师：李斌摘要本文介绍了辽宁工程技术大学挑战者队制作的第十一届“恩智浦杯”全国大学生智能汽车竞赛的智能车系统。
文中介绍了该系统的软、硬件结构及其开发流程。
本文设计的智能车系统以K60微控制器为核心控制单元，通过TSL1401线性CCD检测赛道信息，使用模拟比较器对图像进行硬件二值化，提取黑色引导线，用于赛道识别；通过光电编码器检测模型车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制，并进行了大量硬件与软件测试。
测试结果表明，该智能车能够很好地跟随黑色引导线，可以实现对应于不同形状的道路予以相对应的控制策略，可快速稳定的实现整个赛道的行程。
关键字：飞思卡尔智能车K60 线性CCD PID控制算法目录第一章引言 (5)1.1智能车大赛背景及应用前景 (5)1.2概述 (5)1.3系统结构图 (6)第二章智能车机械结构调整与优化 (6)2.1总体思路 (7)2.2智能车前轮定位的调整 (7)2.3系统电路板安装 (8)2.4舵机的安装 (9)2.5线性CCD支架的设计安装 (10)2.6测速模块安装 (11)2.7智能车部分结构安装及改造 (13)２.8小结 (16)第三章硬件系统电路设计与实现3.1硬件设计方案 (17)3.2电源电路设计模块 (17)3.3ccd供电电路设计 (18)3.4线性ccd的选取和设计 (19)3.5单片机供电电路设计 (20)3.6电机驱动电路设计 (20)3.7编码器供电电路 (22)3.8舵机电源电路设计 (22)3.9起跑线检测 (23)3.10硬件电路部分小结 (23)第四章软件系统设计与实现 (24)4.1赛道特征提取及优化处理 (25)4.2弯道处理策略分析 (25)4.3速度PID闭环控制 (26)4.4路径控制策略 (28)4.5小结 (28)第五章开发工具、制作、安装、调试过程 (29)5.1开发工具 (29)5.2调试过程 (29)第六章车模主要技术参数....................................................................... 错误！未定义书签。
湖南科技大学
III
目
摘 目 引 第一章
录
要 ...............................................................................................................III 录 .............................................................................................................. IV 言 .................................................................................................................1 系统总体设计 .........................................................................................2 1.1 整车设计思路 ...........................................................................................2 1.2 整车布局 ..................................................................................................2 1.3 本章小节 ..................................................................................................3
智能车大赛技术报告(最终版)
目录第一章引言 (1)第二章智能小车设计分析 (2)2.1设计要求 (2)2.2总体设计 (2)2.3 方案论证 (3)2.3.1 传感器设计方案 (3)2.3.2 控制算法设计方案 (4)第三章智能小车硬件设计 (5)3.1机械设计 (5)3.1.1 车模结构特点 (5)3.1.2 寻迹传感器布局 (5)3.1.3 系统电路板的固定及连接 (7)3.2电路设计 (7)3.2.1传感器电路设计 (7)3.2.2测速传感器的设计 (8)3.2.3 电源管理模块 (9)3.2.4驱动模块 (10)3.2.5 调试模块 (11)第四章智能小车软件设计 (12)4.1 总体流程图 (12)4.2 PID控制算法 (13)4.3舵机方向控制算法 (14)4.4 速度控制算法 (14)第五章开发流程 (16)5.1单片机资源划分 (16)5.2编译环境 (16)5.3下载调试 (16)第六章开发总结与心得 (17)6.1 开发与调试过程 (17)6.2 开发中遇到的几个典型问题 (18)6.2.1电源管理问题 (18)6.2.2 PID微分误差的问题 (19)6.2.3 电机电磁干扰的问题 (20)6.3 总结与展望 (20)参考文献 (22)附录A：研究论文 (I)附录B：程序清单 (XVII)附录C：红外传感器参数说明 .................................................................................... X XXVI 附录D：配件清单 .. (XXXVII)II第一章引言智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12DG128B为控制器，采用多传感器进行信息采集，运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块。
同时，采用PWM技术，控制舵机的转向和电机转速。
系统还扩展了LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示屏)和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的相关参数调整。
SRTP无人驾驶智能车报告
while( !hChange ) ; hChange = 0;
while( !lChange ) ; lChange = 0; degree = 256*(int)hNum + (int)lNum; return degree; } 其中 delayNt（）函数为延迟 0.1s。
程序流程图：
if( P32==0 ) goto First;
else if( forthCount ) goto Forth;
else goto END;
END: if( delayTime > 0 ) { delayTime -= barrier[firstCount]; delayTime += (int)((double)backTime/10.0); if( delayTime<0 ) delayTime = 0; }
P2 = orgP2; EA = 1; return ; }
int readDegree() //读叏当前方向 {
send_char_com(0x74); for( kk=sendReceiveTime; kk>0; --kk )
_nop_(); send_char_com(0x77); for( kk=sendReceiveTime; kk>0; --kk )
（5） 左转 2s，如果由第（5）步骤左转的次数达到由第（3）步骤右转的次数， 转至（数达到由第（3）步骤右转的次数， 转至（7），否则转至（6）
（7） 读叏当前小车方向，如果不小车初始方向相差 10°之内，则至（8）。否则， 调整小车方向，直至不初始方向相差 10°之内。
hNum = SBUF; hChange = 1;
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1第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：天津大学队伍名称：凌宇智控光电队参赛队员：杨明杨炎龙吴岳峰带队教师：王建荣1摘要本文以第十一届全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了智能赛车控制系统的软硬件结构和开发流程。
该比赛采用大赛组委会统一指定C 型车模作为比赛用车。
赛车以NXP 半导体公司生产的32位单片机K60 作为核心控制器，要求赛车在未知赛道上使用线性CCD识别赛道，以最快的速度完成比赛。
整个系统涉及车模的机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。
赛车采用谐振电路对赛道进行检测，提取赛道信息，用PD 方式对舵机进行控制。
同时通过编码器获取赛车当前运行速度，并采用PID 控制实现速度闭环控制。
关键词：恩智浦，智能车，线性CCD，PIDABSTRACTIn the background of the 11th National Intelligent Car Contest for College Students, this article introduces the software and hardware structures and the development flow of the vehicle control system. The competition organizing committee to use a unified designated C models as a racing car，using the 32-bit MCUK60 produced by NXP Semiconductor Company as the core controller,requires the car finish the race in the fastest speed. The whole system includes the aspects of the mechanism structure adjustment, the sensor circuit design and signal process, control algorithm and strategy optimization etc. It captures the road information through linear CCD, and abstracts the road information.After that, PD feedback control is used on the steering. At the same time, the system obtains the current speed using encoders, so that it can realize the feedback control of the speed by PID method.Key words: MK60, Intelligent vehicle, linear CCD, PID目录第十一届“恩智浦”杯全国大学生 (1)目录 (3)引言 (4)第一章方案设计 (5)1.1系统总体方案的选定 (5)1.2系统总体方案的设计 (5)第二章智能车机械结构调整与优化 (6)2.5.1 前轮调整 (8)2.5.2 其他部分调整 (10)第三章硬件电路设计说明 (11)第四章智能汽车控制软件设计 (14)4.1光电传感器路径精确识别技术 (14)4.1.1光电传感器路径识别状态分析 (15)4.3.1 PID 控制 (16)4.3.2 Bang-bang 控制 (18)4.3.3 模糊控制 (18)4.3.4 互补滤波 (19)4.3.5 总结 (19)4.6.1 转向舵机控制算法 (21)4.6.2 驱动电机控制算法 (22)4.7 总结 (23)第五章系统调试 (23)5.1 调试工具 (23)5.2 现场调试 (24)第六章模型车的主要技术参数说明 (25)第七章总结 (26)参考文献 (28)附件一：程序源代码 (29)致谢 (32)引言为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201 号文，附件1)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。
该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。
该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。
该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供、购置规定范围内的标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。
该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。
该竞赛规则透明，评价标准客观，坚持公开、公平、公正的原则，保证竞赛向健康、普及，持续的方向发展。
该竞赛以NXP半导体公司为协办方，得到了教育部相关领导、NXP公司领导与各高校师生的高度评价，已发展成全国30 个省市自治区近300 所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。
2008 年起被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中科技人文竞赛之一（教高函[2007]30 号文）。
全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学校（包括港、澳地区的高校）参赛。
竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛，各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。
本次比赛分为光电、摄像头和电磁三个赛题组，在车模中使用摄像头进行道路检测方法属于摄像头赛题组，使用电磁信号巡线属于电磁赛题组，使用CCD 或光电管检测道路信息的则属于光电赛题组。
本论文主要介绍光电赛题组的智能车制作。
第一章方案设计本章主要介绍智能汽车系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能汽车控制系统进行深入的介绍和分析。
1.1系统总体方案的选定通过学习竞赛规则和往届竞赛相关技术资料了解到，路径识别模块是智能汽车系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到智能汽车最终性能的优劣，因此确定路径识别模块的类型是决定智能汽车总体方案的关键。
目前能够用于智能汽车辆路径识别的传感器主要有光电传感器、CCD/CMOS传感器和电磁传感器。
光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂；电磁传感器主要通过对赛道中心导线产生的电磁场进行识别。
在比较了三种传感器优劣之后，考虑到各种传感器的特点以及队员的知识积累和兴趣，决定选用应用广泛的光电传感器，相信通过选用大前瞻的光电传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，传统光电传感器仍然可以达到极好的控制效果。
1.2系统总体方案的设计遵照本届竞赛规则规定，智能汽车系统采用NXP的16位微控制MK60DN512LL10单片机作为核心控制单元用于智能汽车系统的控制。
在选定智能汽车系统采用光电传感器方案后，赛车的位置信号由车体前方的光电传感器采集，经I/O口接收后，用于赛车的运动控制决策，同时内部ECT模块发出PWM波，驱动直流电机对智能汽车进行加速和减速控制，以及伺服舵机对赛车进行转向控制，使赛车在赛道上能够自主巡线行驶，并以最短的时间最快的速度跑完全程。
为了对赛车的速度进行精确的控制，在智能汽车电机输出轴上安装光电编码器，采集编码器转动时的脉冲信号，经MCU捕获后定时进行PID自动控制，完成智能汽车速度的闭环控制。
此外，还增加了旋钮编码器作为输入输出设备，用于智能汽车的速度和控制策略选择。
传感器模块，是智能汽车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方的赛道信息，为智能汽车的“大脑”做出决策提供必要的依据和充足的反应时间。
电源模块，为整个系统提供合适而又稳定的电源。
电机驱动模块，驱动直流电机和伺服电机完成智能汽车的加减速控制和转向控制。
速度检测模块，检测反馈智能汽车轮的转速，用于速度的闭环控制。
辅助调试模块主要用于智能汽车系统的功能调试、赛车状态监控。
第二章智能车机械结构调整与优化2.1 智能车参数要求1.车模尺寸要求：车模尺寸宽度不超过250mm，长度450mm。
2.传感器数量要求：传感器数量不超过16 个。
3.伺服电机型号：FUTABA3010。
伺服电机数量不超过3 个。
4.电机型号：RN-260。
5.全部电容容量和不得超过2000 微法；电容最高充电电压不得超过25 伏。
2.2 智能车整体参数调校智能车的整体参数，包括车体重心、舵机电机放置的位置和高度、传感器排布方式等，这些都对整个智能车系统的稳定运行起着至关重要的作用。
因此，对智能车机械系统的调节，有助于小车更快更稳定的运行。
小车的布局以可靠、稳定、精简为前提,通过对小车的布局，尽量保证小车左右平衡，并且寻找一个合适的重心，保证小车既能够可靠地抓牢地面，又能够对前轮舵机，后轮电机有较快的响应。
C 车模如2.2.1 所示图2.2.1 c车车模2.3 车模转向机构调整为了最大限度的增大转向范围，提高舵机效率，我们采用长连杆方案实现舵机与前轮之间的连接。
如图2.3.1 所示：图 2.3.1 长连杆方案原理图长连杆方案的优点是：1、可以根据需要选择舵机输出杆的长度，从而获得所需要的灵敏度，但是舵机输出杆的长度也不能太长，因为这会对舵机的输出力矩有较高的要求，太长会烧坏舵机。
2、效率较高，舵机的单边（例如取左边）效率,对于长连杆方案来说，左轮角在增大的同时，右轮角在减小，而且角是在0-45 度之间，同时的变动也比较小（45 度-135 度），因此长连杆的效率变动较小且效率较高。
3、转角大，由于长连杆方案中舵机输出杆的转动在同一个平面内，当其到达极限位置时，转角比平行四边形方案要大。
4、转向更灵敏，因为放大倍数较平行四边形方案要大。
小车舵机连杆如图2.3.2 所示。
2.4 编码器的安装小车选用编码器进行速度的测量。
C 车模具有双电机，需要两个相同的编码器对两个电机分别进行速度的测量，以便获得精确的小车运行状态。