大学生智能汽车设计第7章PPT课件
合集下载
智能小车设计ppt课件
导航策略
当检测到障碍物时，采用绕行、停止等策略进行避障操作。
避障策略
硬件调试
检查电路连接是否正确，电源供电是否稳定，传感器是否工作正常等。
软件调试
采用单步调试、断点调试等方法对程序进行逐步排查，找出问题所在并进行修改。
问题解决方法
针对常见问题，如传感器失灵、小车无法直行等，提供相应的解决方法。同时，也可通过查阅相关资料、请教专业人士等方式寻求帮助。
问题三
智能小车的成本控制仍需改进。建议通过优化设计方案、降低采购成本、提高生产效率等措施，降低小车的制造成本和售价。
随着人工智能、物联网、云计算等技术的不断发展，智能小车将更加智能化、自主化和网络化，实现更高级别的自动驾驶和协同作业。
技术趋势
智能小车将在更多领域得到应用，如智能交通、智慧城市、智能家居等，成为未来智能生活的重要组成部分。
精确性
提高智能小车的导航精度和搬运精度，确保准确无误地完成任务。
设计目标
设计一款具有自主导航、避障、搬运等多种功能的智能小车，实现智能化、自动化运行。
稳定性
确保智能小车在各种环境下都能稳定运行，不出现意外情况。02CHAPTER
智能小车硬件设计
选用高性能、低功耗的微控制器，如STM32系列。
主控芯片类型
主控芯片原理
主控芯片优势
通过内部CPU、存储器和外设接口等资源，实现对小车各项功能的精确控制。
具有高集成度、高可靠性和易于开发等特点，满足智能小车复杂控制需求。
03
02
01
红外传感器
超声波传感器
陀螺仪传感器
加速度传感器
01
02
03
04
用于检测障碍物，实现避障功能。
当检测到障碍物时，采用绕行、停止等策略进行避障操作。
避障策略
硬件调试
检查电路连接是否正确，电源供电是否稳定，传感器是否工作正常等。
软件调试
采用单步调试、断点调试等方法对程序进行逐步排查，找出问题所在并进行修改。
问题解决方法
针对常见问题，如传感器失灵、小车无法直行等，提供相应的解决方法。同时，也可通过查阅相关资料、请教专业人士等方式寻求帮助。
问题三
智能小车的成本控制仍需改进。建议通过优化设计方案、降低采购成本、提高生产效率等措施，降低小车的制造成本和售价。
随着人工智能、物联网、云计算等技术的不断发展，智能小车将更加智能化、自主化和网络化，实现更高级别的自动驾驶和协同作业。
技术趋势
智能小车将在更多领域得到应用，如智能交通、智慧城市、智能家居等，成为未来智能生活的重要组成部分。
精确性
提高智能小车的导航精度和搬运精度，确保准确无误地完成任务。
设计目标
设计一款具有自主导航、避障、搬运等多种功能的智能小车，实现智能化、自动化运行。
稳定性
确保智能小车在各种环境下都能稳定运行，不出现意外情况。02CHAPTER
智能小车硬件设计
选用高性能、低功耗的微控制器，如STM32系列。
主控芯片类型
主控芯片原理
主控芯片优势
通过内部CPU、存储器和外设接口等资源，实现对小车各项功能的精确控制。
具有高集成度、高可靠性和易于开发等特点，满足智能小车复杂控制需求。
03
02
01
红外传感器
超声波传感器
陀螺仪传感器
加速度传感器
01
02
03
04
用于检测障碍物，实现避障功能。
2019.11.4智能车培训 共127页PPT文档 128页PPT
智能汽车应包含以下结构：
◦ 智能汽车的信息采集、处理及传输 ◦ 智能汽车的自动控制系统 ◦ 智能汽车的通信系统 ◦ 智能汽车的导驶定位技术 ◦ 智能汽车的电源系统
第2章 智能汽车设计基础——硬件
第2章 智能汽车设计基础—硬件
从外观上看，智能车系统主要表现为由一 系列的硬件组成，包括组成车体的底盘、轮胎、 舵机装置、马达装置、道路检测装置、测速装 置和控制电路板等。
光电式传感器的核心（敏感元件）是光电器件， 光电器件的基础是光电效应。
2.1.1 光电式传感器
光电式传感器的结构简单，响应速度快，可靠 性较高，能实现参数的非接触测量。
光电式传感器由光路及电路两大部分组成，光 路部分实现被测量信号对光量的控制和调制，电路 部分完成从光信号到电信号的转换。
2.1.1 光电式传感器
2.2.1 电源系统
在智能车设计中，电源关系到整个电路设计的稳定性 和可靠性，是电路设计中非常关键的一个环节。 1．直流稳压电源的基本原理
图2.9 直流稳压电源电路
2.2.1 电源系统
电源变压器——将220 V的交流电压变成低压的交流电压。
整流电路——将交流电压变换成脉动的直流电压，通常由 整流二极管构成的整流桥堆来执行。常见的整流二极管 有1N4007和1N5148等，桥堆有RS210等。
2.1.3 测速传感器
图2.7 三种不同结构的霍尔式转速传感器
图2.7 三种不同结构的霍尔式转速传感器
2.1.3 测速传感器
2．光电式脉冲编码器 光电式脉冲编码器可将机械位移、转角或速度变化转换成电脉冲输
出，是精密数控采用的检测传感器。光电编码器的最大特点是非接触式， 此外还具有精度高、响应快、可靠性高等特点。
智能车的制作PPT课件
二、基于内光电效应的光电元件
Hale Waihona Puke 一）光敏电阻1．工作原理
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。
2.光敏电阻的特性和参数
（1）
暗电阻
（2）
光电特性
（3）
响应时间
3．关于照度
第5页/共28页
（二）光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管 1．光敏二极管结构及工作原理 光敏二极管结构与一般二极管不同之处在于：将光敏二极管的PN结设置在透明
三、光敏三极管应用电路 第18页/共28页
第三节 光电传感器的应用
依被测物、光源、光电元件三者之间的关系，可以将光电传感器分为 下述四种类型
1）
光源本身是被测物，被测物发出的光投射到光电元件上，光电
元件的输出反映了光源的某些物理参数。
2）
恒光源发射的光通量穿过被测物，一部分由被测物吸收，剩余
部分投射到光电元件上，吸收量决定于被测物的某些参数。
4.温度特性 温度变化对亮电流影响不大，但对暗电流的影响非常大
5.响应时间 工业级硅光敏二极管的响应时间为10-5～10-7s左右，光敏三极管的响应时
间比相应的二极管约慢一个数量级
第13页/共28页
三、基于光生伏特效应的光电元件 光电池能将入射光能量转换成电压和电流属于光生伏特效应元件。
第14页/共28页
第一节 光电效应及光电元件 第1页/共28页
通常把光电效应分为三类： 1）在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于
外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管、光电摄像管等。 2）在光线的作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应，基于
内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管及光敏晶闸管 等。
智能网联汽车技术基础 第7章 智能网联汽车控制技术
行逻辑推理的前提；
制为零，甚至变为负值，从而避PI免D控出制现包被含控以下量三严个重过超程调：的情况； （4）对于较大惯性和滞后特性的控制对象，比例控制和微分控制能改善在动态过
程中的系统特性；
7.1 经典控制理论
PID控制原理
PID控制原理图
PID控制原理
u(t)
K
P
[e(t)
1 TI
t
0 e(t)dt TD
（4）比例控制和积分控制结合，可以使系统在一定时间内快速进入稳定状态，无稳态误
差，称为PI控制；
7.1 经典控制理论
3. 微分控制 （1）微分控制指输出的误差值与误差变化率成正比关系； （2）控制系统在消除误差的时候会出现频繁振荡甚至失稳现象，其原因是系统中
存在较大惯性，使消除误差的的变化时间总是滞后于误差的变化时间； （3）具有比例控制和微分控制的控制器，能够提前消除误差，最大程度误差量控
模糊控制借助模糊数学模拟人的思维 方法，将工艺操作人员的经验加以总结， 运用语言变量和模糊逻辑理论进行推理和 决策，对复杂对象进行控制。
模糊控制指的是以模糊集合理论、模糊语言变量
模糊控制既不及模是糊指推被理控过程是模糊的， 也不意味控制器是不确定的，它表示知识 和概念上的模糊性，完成的工作是完全确 定的。
7.2 现代控制理论
模糊控制器主要环节:(2)表格型：同样是对蕴含关系进 Nhomakorabea描述，但
是省略了语言描述中的繁琐词句，将其转化为表
1、模糊化环节：首先要确定输入变量x的取 格，方便进行规则的编写与查阅，较之于语言描
值范围。通过量化因子转化物理论域为模糊论域， 述型更加简洁明了。
将清晰值转化为模糊子集，确定模糊语言的取值
智能汽车技术教学课件完整版
和测试评价技术等共性关键基础技术
亟待突破。
智能汽车概论
1.3智能汽车技术架构
环境感知技术
• 智能汽车的环境感知模块利用
激光雷达、毫米波雷达、视觉传
感器、超声波雷达等各种传感器
对周围环境进行数据采集与信息
处理,以获取当前行驶环境及本车
的有关信息。
• 环境感知技术可以为智能汽车
提供道路交通环境、障碍物位置、
给出其相关叠加结果
· 表示各散射中心的复数散射场;k是玻尔兹曼常数;2Rn是从雷达到该散射
中心的双程距离,构成目标体的各强散射分量相位的随机变化。
机器视觉感知技术
雷达环境杂波分析
地物杂波分析
天气杂波分析
地物杂波是雷达入射电磁波的
分布散射回波，它对智能汽车
毫米波雷达的影响较大，地物
杂波是极为不稳定的，例如由
动态目标运动状态、交通信号标
志、自身位置等一系列重要信息,
是其他功能模块的基础,是实现辅
助驾驶与自动驾驶的前提条件。
智能汽车概论
• 决策规划技术
决策规划技术是智能汽车的控制中枢,相
当于人类的大脑,其主要作用是依据感知
层处理后的信息以及先验地图信息,在满
足交通规则、车辆动力学等车辆诸多行
驶约束的前提下,生成一条全局最优的车
·雷达电磁波接收与处理机理,包括雷达接收天线、雷达接收机特性、雷达
信号理方法等。
机器视觉感知技术
毫米波雷达的测速测距原理
智能汽车毫米波雷达通常发射连续高频等幅波,其频率在时间上按线性规律变
化,鉴于智能汽车毫米波雷达需同时测量目标的距离和速度,发射波形一般选
择三角形线性调频。假设发射的中心频率为f0,B为频带宽度,T为扫描周期,调
亟待突破。
智能汽车概论
1.3智能汽车技术架构
环境感知技术
• 智能汽车的环境感知模块利用
激光雷达、毫米波雷达、视觉传
感器、超声波雷达等各种传感器
对周围环境进行数据采集与信息
处理,以获取当前行驶环境及本车
的有关信息。
• 环境感知技术可以为智能汽车
提供道路交通环境、障碍物位置、
给出其相关叠加结果
· 表示各散射中心的复数散射场;k是玻尔兹曼常数;2Rn是从雷达到该散射
中心的双程距离,构成目标体的各强散射分量相位的随机变化。
机器视觉感知技术
雷达环境杂波分析
地物杂波分析
天气杂波分析
地物杂波是雷达入射电磁波的
分布散射回波，它对智能汽车
毫米波雷达的影响较大，地物
杂波是极为不稳定的，例如由
动态目标运动状态、交通信号标
志、自身位置等一系列重要信息,
是其他功能模块的基础,是实现辅
助驾驶与自动驾驶的前提条件。
智能汽车概论
• 决策规划技术
决策规划技术是智能汽车的控制中枢,相
当于人类的大脑,其主要作用是依据感知
层处理后的信息以及先验地图信息,在满
足交通规则、车辆动力学等车辆诸多行
驶约束的前提下,生成一条全局最优的车
·雷达电磁波接收与处理机理,包括雷达接收天线、雷达接收机特性、雷达
信号理方法等。
机器视觉感知技术
毫米波雷达的测速测距原理
智能汽车毫米波雷达通常发射连续高频等幅波,其频率在时间上按线性规律变
化,鉴于智能汽车毫米波雷达需同时测量目标的距离和速度,发射波形一般选
择三角形线性调频。假设发射的中心频率为f0,B为频带宽度,T为扫描周期,调
《智能网联汽车环境感知技术》教学课件—第7章环境感知传感器的实训
第 42 页
7.6 视觉传感器图像目标识别
第 43 页
7.6 视觉传感器图像目标识别
第 44 页
7.6 视觉传感器图像目标识别
第 45 页
第7章 环境感知传感器的实训
➢ 7.1 环境感知传感器的认知 ➢ 7.2 环境感知传感器的装配 ➢ 7.3 环境感知传感器的调试 ➢ 7.4 环境感知传感器的测试 ➢ 7.5 环境感知传感器的标定 ➢ 7.6 视觉传感器图像目标的识别
第1页
第7章 环境感知传感器的实训
第2页
第7章 环境感知传感器的实训
第3页
第4页
7.1 环境感知传感器的认证
第5页
7.1 环境感知传感器的认证
第6页
7.1 环境感知传感器的认证
第7页
7.2 环境感知传感器的装配
第8页
7.2 环境感知传感器的装配
第9页
7.2 环境感知传感器的装配
第 10 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 11 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 13 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 14 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 15 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 16 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 17 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 18 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 19 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 20 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 21 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 22 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 23 页
7.3 环境感知传感器的调试
7.6 视觉传感器图像目标识别
第 43 页
7.6 视觉传感器图像目标识别
第 44 页
7.6 视觉传感器图像目标识别
第 45 页
第7章 环境感知传感器的实训
➢ 7.1 环境感知传感器的认知 ➢ 7.2 环境感知传感器的装配 ➢ 7.3 环境感知传感器的调试 ➢ 7.4 环境感知传感器的测试 ➢ 7.5 环境感知传感器的标定 ➢ 7.6 视觉传感器图像目标的识别
第1页
第7章 环境感知传感器的实训
第2页
第7章 环境感知传感器的实训
第3页
第4页
7.1 环境感知传感器的认证
第5页
7.1 环境感知传感器的认证
第6页
7.1 环境感知传感器的认证
第7页
7.2 环境感知传感器的装配
第8页
7.2 环境感知传感器的装配
第9页
7.2 环境感知传感器的装配
第 10 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 11 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 13 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 14 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 15 页
7.2 环境感知传感器的装配
第 16 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 17 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 18 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 19 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 20 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 21 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 22 页
7.3 环境感知传感器的调试
第 23 页
7.3 环境感知传感器的调试
第7章智能网联汽车测试与评价技术
二、测试要求
在测试的开始，需要明确若干通用要求，包括测试车辆通用要求、测试 场景通用要求、测试过程通用要求、测试仪器及设备通用要求等。并且需要 明确测试的通过条件，该通过条件定义了一系列系统理想功能测试输出的行 为标准。
除自动紧急制动和人工操作接管的测试场景外，所有测试都应在测试车 辆自动驾驶状态完成，并满足以下通过条件： （1）测试车辆应按照规定进行每个场景的测试，并满足其要求； （2）测试车辆应在一次测试申请中通过所有规定的必选项目和选测项目测试； （3）测试期间不应对软硬件进行任何变更调整； （4）除避险工况外，自动驾驶测试车辆不应违反交通规则；
图7-5 性能测试总体架构图
二、网络性能测试
三、测试实例
其包含的子测试场景为“限速标志识别及响应”，测试场景描述为： 测试道路为至少包含一条车道的长直道，并于该路段设置限速标志牌，测试 车辆以高于限速标志牌的车速驶向该标志牌，如图7-4所示。
测试方法描述为：测试车辆在自动驾驶模式下，在距离限速标志100m 前达到限速标志所示速度的1.2倍，并匀速沿车道中间驶向限速标志。
一、客户端性能测试
（二）系统疲劳强度测试
智能网联汽车系统可靠性的表现方式之一是智能网联汽车系统的疲劳 强度耐受性。不难理解，在冗长的汽车行驶和系统运行中，智能网联汽车系 统需要能够长时间、持续地执行系统任务，长时间地负载高强度的任务执行。
在系统疲劳强度测试环节，我们同样使用自动化测试的方法（也可手 动编写测试用例执行），对设备处理任务请求进行一定时间的疲劳度测试， 同时监控和获取系统输出指标。我们可以通过动态地更新测试输入、测试时 间的方式，迭代地获得系统的服务提供稳定性时间。
二、网络性能测试
在性能测试中，负载是必不可少的。负载控制器与IUT的通信也是通过 环境实现的，把沟通测试器与IUT、负载控制器与IUT的环境称为测试上下 文，测试器与测试上下文通信的点称为控制观察点（PCOs），测试器与负 载控制器通信的点称为协调点（CPs）。
《智能车的制作》课件
决策与学习算法
要点一
总结词
用于根据环境信息和历史经验做出决策，并不断学习和优 化
要点二
详细描述
决策与学习算法是智能车的“大脑”，它根据感知与识别 算法获取的环境信息、历史经验以及预设规则，做出相应 的行驶决策。决策与学习算法需要具备高度的自适应性， 能够根据不同环境和状态调整自身的行为。此外，它还需 要具备学习能力，通过不断的学习和优化，提高智能车的 行驶性能和安全性。常见的学习方法包括强化学习、深度 学习等。
智能车的发展趋势
总结词
未来智能车的发展趋势包括技术不断创新、成本不断 降低、法规不断完善等。
详细描述
随着传感器技术、计算机视觉技术、人工智能技术的 不断发展，智能车的性能将得到进一步提升，实现更 加高级的自动驾驶功能。同时，随着技术的成熟和规 模化生产，智能车的成本将逐渐降低，使得更多的人 能够享受到智能出行的便利。此外，政府将制定更加 完善的法律法规，规范智能车的研发、测试、使用和 管理，保障道路交通安全和数据隐私。
总结词
用于智能车行驶路径的计算和控制
详细描述
路径规划算法是智能车软件算法的重要组成部分，它负责根据起始点和目标点，结合环境信息，计算出最优或可 行的行驶路径。常见的路径规划算法包括Dijkstra算法、A*算法、动态规划等。这些算法通过不断地优化路径， 确保智能车能够高效、安全地到达目的地。
运动控制算法
。
详细描述
智能车的特点包括高度的自动化、智能化、安全性、舒适性和节能环保等。它可以自主 完成大部分驾驶任务，减轻驾驶者的负担，提高驾驶安全性。同时，智能车能够根据驾 驶者的习惯和需求进行个性化设置，提供更加舒适和便捷的出行体验。此外，智能车还
具备节能环保的优势，能够有效地降低能源消耗和排放污染物。
汽车新技术第7章 发动机液压悬置
7.1 概述 7.2 发动机悬置的功能和基本要求
7.3 液压悬置结构和工作原理
7.4 液压悬置的发展方向
7.1 概述
发动机悬置：即是指连接发动机与车架间的支撑块（体）。 汽车的舒适性（即NVH性）是汽车，特别是轿车的主要性能指标。引起 汽车振动的振源主要有两个：一是汽车行驶时的路面随机激励；二是发动机工 作时的振动激励。
7.3 液压悬置结构和工作原理
图７-５ 静刚度示意图
7.3 液压悬置结构和工作原理
图７-６ 解耦式液压悬置的动特性曲线
7.4 液压悬置的发展方向
被动式液压悬置元件的研究主要集中在三个方面： (1)合理地设计橡胶主簧的结构和形状，以改善橡胶主簧内部的应力分布， 提高其疲劳寿命，或者获得合理的刚度特性组合(垂向刚度、体积刚度）。 (2)研究具有不同结构的液压悬置的动刚度和阻尼的频率特性，并研究结 构参数对其动特性的影响规律。 (3)针对不同车型和具有不同转速特性的发动机，以力传递率或位移传递
成低频振动。
(4)悬置应在25Hz附近具有较低的动刚度，以衰减怠速振动。 (5)悬置在高频范围内（>50Hz)，具有小阻尼、低动刚度特性，以降低振 动传递率，衰减高频噪声，提高降噪效果。 (6)能够适应发动机舱的环境，造价合理。 从上述要求看到，对发动机悬置的要求很复杂，有些要求之间互相矛盾。 传统橡胶悬置是无法满足这一要求的，液压悬置较好地满足了这一要求。
7.3 液压悬置结构和工作原理
工作原理： 当液压悬置受到低频、大振幅的激励时，如果橡胶主簧被压缩，上腔体积 减小，压力升高，迫使液体流经惯性通道被压入下腔;如果橡胶主簧被拉伸，上
腔体积增大，压力减小，下腔内液体流经惯性通道被吸入上腔。这样，液体经
惯性通道在上、下腔之间往复流动。当液体流经惯性通道时，惯性通道内液柱 惯性很大，在惯性通道的出、入口处为克服惯性通道内液柱的惯性损失了大量 的能量，称之为“惯性能量损失”。它使得液压悬置能很好地耗散振动能量，
《汽车设计课程设计》课件
轻量化
为了提高燃油经济性和减少排放， 汽车设计将更加注重轻量化技术的 应用，如采用新型材料和结构优化 等。
学生作品展示与交流
学生作品展示
展示了一些优秀的学生作品，包括概 念车设计、汽车零部件设计等，并对 其进行了详细介绍和点评。
交流与讨论
组织学生进行交流与讨论，分享彼此 的设计思路和经验，促进相互学习和 进步。
THANKS
感谢观看
汽车设计实践
通过实际项目，让学生运用所 学知识进行汽车设计实践，提 高实践能力。
课程安排
01
02
03
第一阶段
学习汽车设计的基本原理 和方法，包括汽车造型设 计和结构设计等。
第二阶段
进行汽车性能设计的学习 和实践，包括动力、燃油 经济性和制动等方面的知 识。
第三阶段
通过实际项目进行汽车设 计实践，提高学生的实践 能力和团队协作能力。
汽车设计的基本概念
汽车设计流程
介绍了汽车设计的定义、目的和意义，以 及汽车设计的基本原则和要求。
详细介绍了汽车设计的流程，包括预设计 、方案设计、技术设计和工艺设计等阶段 ，以及各阶段的主要任务和目标。
汽车造型设计
汽车结构设计
讲解了汽车造型设计的基本原理和方法， 包括形态分析、人机工程、空气动力学等 方面的知识。
04
汽车结构设计
汽车结构设计的基本概念与原则
总结词
基本概念、原则
详细描述
汽车结构设计是汽车设计中的重要环节，它涉及到汽车的整体布局、部件的连接和配合、材料的选择等多个方面 。基本概念包括对汽车结构的整体认识、部件的分类和功能等。原则包括结构简单、功能完善、易于制造和维修 等。
汽车结构设计的流程与方法
汽车造型设计
为了提高燃油经济性和减少排放， 汽车设计将更加注重轻量化技术的 应用，如采用新型材料和结构优化 等。
学生作品展示与交流
学生作品展示
展示了一些优秀的学生作品，包括概 念车设计、汽车零部件设计等，并对 其进行了详细介绍和点评。
交流与讨论
组织学生进行交流与讨论，分享彼此 的设计思路和经验，促进相互学习和 进步。
THANKS
感谢观看
汽车设计实践
通过实际项目，让学生运用所 学知识进行汽车设计实践，提 高实践能力。
课程安排
01
02
03
第一阶段
学习汽车设计的基本原理 和方法，包括汽车造型设 计和结构设计等。
第二阶段
进行汽车性能设计的学习 和实践，包括动力、燃油 经济性和制动等方面的知 识。
第三阶段
通过实际项目进行汽车设 计实践，提高学生的实践 能力和团队协作能力。
汽车设计的基本概念
汽车设计流程
介绍了汽车设计的定义、目的和意义，以 及汽车设计的基本原则和要求。
详细介绍了汽车设计的流程，包括预设计 、方案设计、技术设计和工艺设计等阶段 ，以及各阶段的主要任务和目标。
汽车造型设计
汽车结构设计
讲解了汽车造型设计的基本原理和方法， 包括形态分析、人机工程、空气动力学等 方面的知识。
04
汽车结构设计
汽车结构设计的基本概念与原则
总结词
基本概念、原则
详细描述
汽车结构设计是汽车设计中的重要环节，它涉及到汽车的整体布局、部件的连接和配合、材料的选择等多个方面 。基本概念包括对汽车结构的整体认识、部件的分类和功能等。原则包括结构简单、功能完善、易于制造和维修 等。
汽车结构设计的流程与方法
汽车造型设计
智能小车设计ppt课件
2.1 智能小车硬件设计
5、鸣笛电路设计
本设计中添加了鸣 笛功能，由比较器和喇 叭 组 成 。 当甲乙两车启 动时 、 超车时以及到达 终点时 都 会 以鸣笛作为 标志。
2.2 智能小车软件设计
本系统采用嵌入式的ARM芯片LM3S615作为控制核心。 使用两个32位定时计数器的中断来对步进电机的时序进行 控制，这样可以充分利用CPU的资源，精确而简单的控制 小车的速度。小车在行进过程中不断检测红外传感器，判 断小车是否偏离跑道外侧的黑线，可以通过调整定时器的 计数值来调整两轮的速度，进而对小车的位置及方向进行 矫正。对定时器的进一步控制可以准确的实现小车的转弯 及超车。两车之间通过无线通信模块进行位置同步。软件 流程图如下：
训练阶段二（2011.2-2011.7）：系统设计训练 该阶段以真题训练为主，培养团队协作能力，根据前
段时间训练情况明确个人分工。 队伍中三名同学分工如下：
采用无线通信的方式可以 在小车启动时、超车时很好的 实现位置信号的同步，效果稳 定。
相比于电路复杂，成本高，实
时性不好，控制复杂的Zigbee无 线收发模块，我们采用无线收 发模块UP-96。该模块采用了 9600bit/s的波特率，直接可 以连接到本设计的处理器输出 口，无需在无线模块上编制程 序，易于控制，传输速率高， 可编程控制输出功率，操作简 单。
指导教师点评
作品优点：
➢选用ARM平台，处理速度快，ARM芯片片上资源多， 开发简单方便 ➢采用步进电机，控制比较精准 ➢整车体积小，重心低，行进姿态稳定，操控灵活、可靠 ➢用简单的控制方法完成系统的功能需求
--外边缘循迹，线路简单规整 --只用一种传感器实现两车相互位置感知
指导教师点评
作品不足：
智能网联汽车概论实训课程课件第7-8章
随堂练习
1、
年，6英寸左右的触屏开始出现。
2、（多选）语音识别的优点有
。
A.解放双手
B.易学习性
C.便捷性
D.低复杂度
3、在人类感知信息的途径中，通过
、
、
和
信息的比例分别是83%、1%、3.5%、1.5%和1%。
输入标题
单击此处添加文单 击此处添加文字
获取外界
抬头显示（HUD) 发展
语音交互的定义 语音交互（VUI）指的是人类与设备通过自然语音进行信息的传递。 一次完整的语音交互需要经历ASR→NLP→Skill→TTS的流程
人机交互的关键技术
1
人机交互已成为智能汽车的发展的关键技术
2
用户为中心的设计理念和设计流程
3
智能化趋势对人机交互提出了更高的要求:
单目摄像头 三目摄像头
环视摄像头
双目摄像头
双目摄像头
车道线识 别
可通行空 间检测
视觉传感器 的功能障碍物检 测交通 Nhomakorabea号 灯识别
交通标志 识别
视觉传感器环境感知流程，一般包括图像采集、图像预处理、图像特征 提取、图像模式识别、结果传输等，根据具体识别对象和采用的识别方法不 同，环境感知流程也会有所不同。
毫米波雷达
激光雷达 视觉传感器
近距离探测
弱
探测角度
夜间环境
全天候
弱
路标识别
×
成本
10～70
15～360
强
弱
×
×
√
人机交互技术发展四阶段
早期的手工作业及 命令语言
图形用户界 面
网络用户界 面
智能人机交 互
中控的发展输入标题
《汽车设计课程设计》PPT课件
和传动系各个不见选型 绘制整车总体布置草图
13
2. 离合器设计
2.1 确定离合器的结构形式 常用单片膜片弹簧离合器
2.2 离合器的容量设计 单位压盘质量的滑磨功、单位摩擦面积滑磨功、单位压 盘质量的发动机功率、单位摩擦面积的发动机功率、温 升速率和后备系数等评价 根据发动机扭矩、功率、转速、整备质量、主减速器速 比、变速器速比和车轮半径等参数计算
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
3. 万向传动装置的设计
3.1 万向传动装置的结构形式及选择 不等速万向节和等速万向节
3.2 十字轴万向传动装置的设计计算 3.2.1 静态额定转矩
滚柱轴承的静态承载能力和万向节回转半径确定 3.2.2 动态承载能力与动态额定转矩
液压制动操纵系统结构 液压制动操纵系统的设计：轮缸直径、主缸直径、踏板力和
踏板行程、真空助力、踏板机构
35
7. 制动系设计
7.4 制动性能计算
制动距离与制动减速度 同步附着系数 最大驻坡度
36
28
5. 悬架设计
5.3 悬架对汽车主要性能的影响 5.3.1 悬架对汽车平顺性的影响
车身固有振动频率 悬架特性特性 系统阻尼
5.3.2 悬架对汽车操纵稳定性的影响
不足转向特性、轴转向（悬架导向杆系运动使车轴偏转一定 角度）、前轮定位参数、导向杆系与转向杆系运动协调
29
6. 转向系设计
6.1 转向系方案的选择及主要参数的确定 6.1.1 转向系方案的选择
14
2. 离合器设计
2.2.1 离合器的容量参数及计算 滑磨功：单位面积或质量耗散的功 温升速率：摩擦片温度升高的速度 转矩容量：后备系数与发动机最大转矩的乘积 摩擦片外径、内径及面积：根据发动机最大转矩确定 压盘的质量：根据滑磨功及发动机功率确定 压紧力：根据转矩容量和离合器尺寸、片数确定 摩擦片的单位压力：根据不同材料确定 例2-1和2-2，离合器设计实例
13
2. 离合器设计
2.1 确定离合器的结构形式 常用单片膜片弹簧离合器
2.2 离合器的容量设计 单位压盘质量的滑磨功、单位摩擦面积滑磨功、单位压 盘质量的发动机功率、单位摩擦面积的发动机功率、温 升速率和后备系数等评价 根据发动机扭矩、功率、转速、整备质量、主减速器速 比、变速器速比和车轮半径等参数计算
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
3. 万向传动装置的设计
3.1 万向传动装置的结构形式及选择 不等速万向节和等速万向节
3.2 十字轴万向传动装置的设计计算 3.2.1 静态额定转矩
滚柱轴承的静态承载能力和万向节回转半径确定 3.2.2 动态承载能力与动态额定转矩
液压制动操纵系统结构 液压制动操纵系统的设计：轮缸直径、主缸直径、踏板力和
踏板行程、真空助力、踏板机构
35
7. 制动系设计
7.4 制动性能计算
制动距离与制动减速度 同步附着系数 最大驻坡度
36
28
5. 悬架设计
5.3 悬架对汽车主要性能的影响 5.3.1 悬架对汽车平顺性的影响
车身固有振动频率 悬架特性特性 系统阻尼
5.3.2 悬架对汽车操纵稳定性的影响
不足转向特性、轴转向（悬架导向杆系运动使车轴偏转一定 角度）、前轮定位参数、导向杆系与转向杆系运动协调
29
6. 转向系设计
6.1 转向系方案的选择及主要参数的确定 6.1.1 转向系方案的选择
14
2. 离合器设计
2.2.1 离合器的容量参数及计算 滑磨功：单位面积或质量耗散的功 温升速率：摩擦片温度升高的速度 转矩容量：后备系数与发动机最大转矩的乘积 摩擦片外径、内径及面积：根据发动机最大转矩确定 压盘的质量：根据滑磨功及发动机功率确定 压紧力：根据转矩容量和离合器尺寸、片数确定 摩擦片的单位压力：根据不同材料确定 例2-1和2-2，离合器设计实例
智能车入门PPT课件
第15页/共86页
智能汽车电源研究
• 目前，车载动力电源的弊端是容量偏小、功率较低、持续稳定工作时间短，国内外不少学者对此进行了大 量研究，智能汽车作为新一代汽车的代表，为应对日益严重的环境问题，必须采用电能作为动力。但至目 前为止，智能汽车动力电源仍是一个有待突破的技术关键。
第16页/共86页
1.2 国外智能汽车设计竞赛
第12页/共86页
智能汽车的信息采集与处理技术
• 汽车在行驶过程中，必须得到的信息包括车辆自身状况的信息、道路信息、近邻行驶汽车的信息及导航定 位信息等。这些信息一般被外界噪声所干扰，如何精确、实时、有效地采集到这些信息，并进行处理，需 要特别研究。
第13页/共86页
智能汽车控制策略的设计
• 目前，在智能控制领域内，已经提出了模糊控制理论、神经控制理论、专家控制理论、分层递阶控制理论 等智能控制方案。所有这些智能控制策略，其核心思想就是模仿人的思维和行动，去完成或部分完成只有 人类专家才能完成的控制任务。设计一个“类人”的汽车控制器，是智能汽车控制策略研究中的终极方案。 但由于汽车驾驶任务的复杂性，研究设计这种汽车智能控制器的任务是十分艰巨的。
第14页/共86页
智能汽车导驶定位技术
• 智能汽车作为一种自动或半自动交通工具系统，如何选择交通路线、如何识别道路、如何精确实时地确定 自己的地理位置、如何记录自己的行车路线等问题，是当前研究的技术热点，而数字导驶技术就是解决这 些问题的综合方案。从硬件上讲，车载计算机、控制器、显示器、数字地图、定位系统是必不可少的。车 辆数字导驶技术研究已经取得了一些结果，但是要完全彻底地解决问题，还需要做很多研究。
第18页/共86页
1.2.1 美国智能汽车大赛
• 这次智能汽车比赛的目标是对未来科学家的激励。大学、企业和发明家们期望 制造出通过洛杉矶和拉斯维加斯间荒地、行程100 mile（160 km）的自我控 制汽车。
智能汽车电源研究
• 目前，车载动力电源的弊端是容量偏小、功率较低、持续稳定工作时间短，国内外不少学者对此进行了大 量研究，智能汽车作为新一代汽车的代表，为应对日益严重的环境问题，必须采用电能作为动力。但至目 前为止，智能汽车动力电源仍是一个有待突破的技术关键。
第16页/共86页
1.2 国外智能汽车设计竞赛
第12页/共86页
智能汽车的信息采集与处理技术
• 汽车在行驶过程中，必须得到的信息包括车辆自身状况的信息、道路信息、近邻行驶汽车的信息及导航定 位信息等。这些信息一般被外界噪声所干扰，如何精确、实时、有效地采集到这些信息，并进行处理，需 要特别研究。
第13页/共86页
智能汽车控制策略的设计
• 目前，在智能控制领域内，已经提出了模糊控制理论、神经控制理论、专家控制理论、分层递阶控制理论 等智能控制方案。所有这些智能控制策略，其核心思想就是模仿人的思维和行动，去完成或部分完成只有 人类专家才能完成的控制任务。设计一个“类人”的汽车控制器，是智能汽车控制策略研究中的终极方案。 但由于汽车驾驶任务的复杂性，研究设计这种汽车智能控制器的任务是十分艰巨的。
第14页/共86页
智能汽车导驶定位技术
• 智能汽车作为一种自动或半自动交通工具系统，如何选择交通路线、如何识别道路、如何精确实时地确定 自己的地理位置、如何记录自己的行车路线等问题，是当前研究的技术热点，而数字导驶技术就是解决这 些问题的综合方案。从硬件上讲，车载计算机、控制器、显示器、数字地图、定位系统是必不可少的。车 辆数字导驶技术研究已经取得了一些结果，但是要完全彻底地解决问题，还需要做很多研究。
第18页/共86页
1.2.1 美国智能汽车大赛
• 这次智能汽车比赛的目标是对未来科学家的激励。大学、企业和发明家们期望 制造出通过洛杉矶和拉斯维加斯间荒地、行程100 mile（160 km）的自我控 制汽车。
智能网联汽车技术-第7章 智能网联汽车自动驾驶仿真技术
系统的仿真
第 40 页
7.5 车道保持辅助系统的仿真
第 41 页
7.5 车道保持辅助系统的仿真
第 42 页
7.6 自适应巡航控制系统的仿真
第 43 页
7.6 自适应巡航控制系统的仿真
第 44 页
7.6 自适应巡航控制系统的仿真
第 45 页
7.7 路径跟踪控制系统的仿真
➢ 4.利用MATLAB的路径跟踪控制系统仿真平台对路径跟踪控 制系统进行动态仿真。
2021/3/26
第 26 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 27 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 28 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 29 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 30 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 31 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 32 页
第 46 页
7.7 路径跟踪控制系统的仿真
第 47 页
7.7 路径跟踪控制系统的仿真
第 48 页
练习题
➢ 1.利用MATLAB的自动紧急制动系统仿真平台对自动紧急制 动系统进行动态仿真。
➢ 2.利用MATLAB的车道保持辅助系统仿真平台对车道保持辅 助系统进行动态仿真。
➢ 3.利用MATLAB的自适应巡航控制系统仿真平台对自适应巡 航控制系统进行动态仿真。
第7章 智能网联汽车自动驾驶仿真技术
➢7.1 智能网联汽车自动驾驶仿真系统构成 ➢7.2 自动驾驶仿真软件简介 ➢7.3 MATLAB自动驾驶工具箱简介 ➢7.4 自动紧急制动系统的仿真 ➢7.5 车道保持辅助系统的仿真 ➢7.6 自适应巡航控制系统的仿真 ➢7.7 路径跟踪系统的仿真
第 40 页
7.5 车道保持辅助系统的仿真
第 41 页
7.5 车道保持辅助系统的仿真
第 42 页
7.6 自适应巡航控制系统的仿真
第 43 页
7.6 自适应巡航控制系统的仿真
第 44 页
7.6 自适应巡航控制系统的仿真
第 45 页
7.7 路径跟踪控制系统的仿真
➢ 4.利用MATLAB的路径跟踪控制系统仿真平台对路径跟踪控 制系统进行动态仿真。
2021/3/26
第 26 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 27 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 28 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 29 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 30 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 31 页
7.3 MATLAB自动驾驶箱简介
第 32 页
第 46 页
7.7 路径跟踪控制系统的仿真
第 47 页
7.7 路径跟踪控制系统的仿真
第 48 页
练习题
➢ 1.利用MATLAB的自动紧急制动系统仿真平台对自动紧急制 动系统进行动态仿真。
➢ 2.利用MATLAB的车道保持辅助系统仿真平台对车道保持辅 助系统进行动态仿真。
➢ 3.利用MATLAB的自适应巡航控制系统仿真平台对自适应巡 航控制系统进行动态仿真。
第7章 智能网联汽车自动驾驶仿真技术
➢7.1 智能网联汽车自动驾驶仿真系统构成 ➢7.2 自动驾驶仿真软件简介 ➢7.3 MATLAB自动驾驶工具箱简介 ➢7.4 自动紧急制动系统的仿真 ➢7.5 车道保持辅助系统的仿真 ➢7.6 自适应巡航控制系统的仿真 ➢7.7 路径跟踪系统的仿真
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖在同样保证90 cm的前瞻下，底端的宽度有22 cm左右，顶端65 cm，可以达到避免地面干扰 的效果。同时底端仅有不到20 cm的图像丢失， 而且摄像头的俯角相对较小，可以克服反光的问 题，这样过弯道的时候会有安全保障。
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
7.2.1 HCS12控制核心
❖ 在摄像头方案中，其I/O口具体分配如下： ▪ PAD1用于摄像头视频信号的输入口； ▪ IRQ（PE1引脚）用于摄像头行同步信号的输入捕捉； ▪ PM0用于摄像头奇-偶场同步信号的输入口； ▪ PT0用于车速检测的输入口； ▪ PB口用于显示小车的各种性能参数； ▪ PWM0（PP0引脚）与PWM1（PP1引脚）合并用于 伺服舵机的PWM控制信号输出； ▪ PWM2（PP2引脚）与PWM3（PP3引脚）合并用于 驱动电机的PWM控制信号输出（电机正转）； ▪ PWM4（PP4引脚）与PWM5（PP5引脚）合并用于 驱动电机的PWM控制信号输出（电机反转）。
第7章 智能汽车设计实践—— 摄像头型设计
1
第7章 智能汽车设计实践——摄像头型设计
❖ 两种检测方案的比较——
路径识别方法
红外光电管 传感器方案
摄像头传感 器方案
优点
1．电路设计相对简 单 2．检测信息速度快 3．成本低
1．检测前瞻距离远 2．检测范围宽 3．检测道路参数多 4．占用MCU端口资 源少
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.2 硬件设计
❖ 在摄像头方案中，由于车速检测模块、舵机控制 单元及直流驱动电机控制单元同光电管方案相同， 以下对路径识别单元、HCS12控制核心及电源 管理单元做简要介绍。
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.2 硬件设计 ❖7.2.1 HCS12控制核心 ❖7.2.2 电源管理单元 ❖7.2.3 路径识别单元
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 倘若正向安装摄像头，尽管水平方向的视野开阔一些，不 至于迷失黑线跑出赛道。但实际采集到的图像是水平分辨 率低，垂直分辨率高，与所需的检测图像要求刚好相反。
❖ 为了保证不漏检黑色引导线，正向安装就需要提高水平方 向的分辨率，这就需要大大提高MC9S12DG128单片 机的A/D采样频率，导致MC9S12DG128超频使用。 单片机超频使用会影响系统稳定性，容易发生程序失稳的 现象。
❖ 此外，摄像头所架的高度一定要适宜。架得过高 会导致小车的视野过大，看到的黑线变得太细， 还会导致智能车的重心太高，使智能车快速过弯 时容易翻车；架得太低又会影响前瞻，带来反光 的问题，影响采样。合适的高度要既满足小车的 重心要求，又保证前瞻距离。
❖ 安装摄像头的底座和支杆应使用刚度大、质量轻 的材料，以防晃动。
❖ 除此之外，由于正向安装采集到的图像宽度大，长度短， 致使智能车容易看到赛道边缘以及地面，产生较大的干扰， 而且对底端的图像信息丢失也过多，大大影响过弯速度。
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 倘若将CMOS摄像头旋转90°安装，输出的图像 信息也将旋转90°，通过S12的A/D转换器采集 的图像信息，水平分辨率与垂直分辨率会发生互 换，从原来的水平分辨率低、垂直分辨率高的图 像变成水平分辨率高、垂直分辨率低的实际图像， 正好符合道路参数检测模型的要求。
缺点
1．道路参数检测精度低、种类 少 2．检测前瞻距离短 3．耗电量大 4．占用MCU端口资源较多 5．容易受到外界光线影响
1．电路相对设计复杂 2．检测信息更新速度慢 3．软件处理数据较多
武汉科技大学信息科学与工程学院
表7.1 两种检测方案的比较
第7章 智能汽车设计实践——摄像头型设计
武汉科技大学信息科学与工程学院
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.2.1 HCS12控制核心
❖ HCS12控制核心单元既可以直接采用组委会提 供的MC9S12EVKX电路板，也可以自行购买 MC9S12DG128单片机，然后量身制作适合自 己需要的最小开发系统。
武汉科技大学信息科学与工程学院
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 而按照大赛采用跑道的形状特点，这些跑道都是 由直线和圆弧组成的，检测车模前方一段路径参 数，只需要得到中心线上3～5个点的位置信息就 可以估算出路径参数，如位置、方向和曲率等。 通过图像中的若干行信息就可以检测出这排点的 位置，故所需的检测图像应该是水平分辨率高， 垂直分辨率低。
3 7.3 软件设计
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 同光电管方案比起来，摄像头方案机械设计的不 同主要体现在摄像头传感器的安装上，而舵机及 车速检测单元的安装基本同光电管一样。下面我 们将重点介绍摄像头传感器安装这一问题。
❖ 摄像头的作用是检测道路的信息，相当于人的眼 睛，其视野范围和前瞻距离决定了小车的过弯性 能和速度。所以摄像头的安装方式要适当。摄像 头的安装方案有两种：一种是正向安装，另一种 是旋转90°安装。
❖ 图像采集传感器可分为CCD型和CMOS型，其 中CMOS型摄像头工艺简单，价格便宜，对于识 别智能车赛道这样的黑白二值图像能力足够，因 此，我们以下主要以CMOS型摄像头为例，介绍 基于摄像头方案的智能车详细设计。
武汉科技大学信息科学与工程学院
第7章 智能汽车设计实践——摄像头型设计 1 7.1 机械设计 2 7.2 硬件设计
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 图像采集是智能车设计的一个技术难点。普通图 像传感器通过行扫描方式，将图像信息转换为一 维的视频模拟信号输出。由于S12的A/D转换器 采集速度较低，进行10位A/D转换所需要的时 间为7 μs。这样，采集的图像每行只有8个像素， 图像的水平分辨率很低。倘若在此基础之上就进 行智能车的路径识别，则很可能漏检宽度仅2.5 cm的黑色引导线，从而导致某些控制决策因无 法获取足够精度的路径信息而失效。但同时， S12每场图像大约可以采集300行左右的图像信 息，故图像的垂直分辨率相对较高。
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
7.2.1 HCS12控制核心
❖ 在摄像头方案中，其I/O口具体分配如下： ▪ PAD1用于摄像头视频信号的输入口； ▪ IRQ（PE1引脚）用于摄像头行同步信号的输入捕捉； ▪ PM0用于摄像头奇-偶场同步信号的输入口； ▪ PT0用于车速检测的输入口； ▪ PB口用于显示小车的各种性能参数； ▪ PWM0（PP0引脚）与PWM1（PP1引脚）合并用于 伺服舵机的PWM控制信号输出； ▪ PWM2（PP2引脚）与PWM3（PP3引脚）合并用于 驱动电机的PWM控制信号输出（电机正转）； ▪ PWM4（PP4引脚）与PWM5（PP5引脚）合并用于 驱动电机的PWM控制信号输出（电机反转）。
第7章 智能汽车设计实践—— 摄像头型设计
1
第7章 智能汽车设计实践——摄像头型设计
❖ 两种检测方案的比较——
路径识别方法
红外光电管 传感器方案
摄像头传感 器方案
优点
1．电路设计相对简 单 2．检测信息速度快 3．成本低
1．检测前瞻距离远 2．检测范围宽 3．检测道路参数多 4．占用MCU端口资 源少
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.2 硬件设计
❖ 在摄像头方案中，由于车速检测模块、舵机控制 单元及直流驱动电机控制单元同光电管方案相同， 以下对路径识别单元、HCS12控制核心及电源 管理单元做简要介绍。
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.2 硬件设计 ❖7.2.1 HCS12控制核心 ❖7.2.2 电源管理单元 ❖7.2.3 路径识别单元
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 倘若正向安装摄像头，尽管水平方向的视野开阔一些，不 至于迷失黑线跑出赛道。但实际采集到的图像是水平分辨 率低，垂直分辨率高，与所需的检测图像要求刚好相反。
❖ 为了保证不漏检黑色引导线，正向安装就需要提高水平方 向的分辨率，这就需要大大提高MC9S12DG128单片 机的A/D采样频率，导致MC9S12DG128超频使用。 单片机超频使用会影响系统稳定性，容易发生程序失稳的 现象。
❖ 此外，摄像头所架的高度一定要适宜。架得过高 会导致小车的视野过大，看到的黑线变得太细， 还会导致智能车的重心太高，使智能车快速过弯 时容易翻车；架得太低又会影响前瞻，带来反光 的问题，影响采样。合适的高度要既满足小车的 重心要求，又保证前瞻距离。
❖ 安装摄像头的底座和支杆应使用刚度大、质量轻 的材料，以防晃动。
❖ 除此之外，由于正向安装采集到的图像宽度大，长度短， 致使智能车容易看到赛道边缘以及地面，产生较大的干扰， 而且对底端的图像信息丢失也过多，大大影响过弯速度。
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 倘若将CMOS摄像头旋转90°安装，输出的图像 信息也将旋转90°，通过S12的A/D转换器采集 的图像信息，水平分辨率与垂直分辨率会发生互 换，从原来的水平分辨率低、垂直分辨率高的图 像变成水平分辨率高、垂直分辨率低的实际图像， 正好符合道路参数检测模型的要求。
缺点
1．道路参数检测精度低、种类 少 2．检测前瞻距离短 3．耗电量大 4．占用MCU端口资源较多 5．容易受到外界光线影响
1．电路相对设计复杂 2．检测信息更新速度慢 3．软件处理数据较多
武汉科技大学信息科学与工程学院
表7.1 两种检测方案的比较
第7章 智能汽车设计实践——摄像头型设计
武汉科技大学信息科学与工程学院
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.2.1 HCS12控制核心
❖ HCS12控制核心单元既可以直接采用组委会提 供的MC9S12EVKX电路板，也可以自行购买 MC9S12DG128单片机，然后量身制作适合自 己需要的最小开发系统。
武汉科技大学信息科学与工程学院
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 而按照大赛采用跑道的形状特点，这些跑道都是 由直线和圆弧组成的，检测车模前方一段路径参 数，只需要得到中心线上3～5个点的位置信息就 可以估算出路径参数，如位置、方向和曲率等。 通过图像中的若干行信息就可以检测出这排点的 位置，故所需的检测图像应该是水平分辨率高， 垂直分辨率低。
3 7.3 软件设计
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 同光电管方案比起来，摄像头方案机械设计的不 同主要体现在摄像头传感器的安装上，而舵机及 车速检测单元的安装基本同光电管一样。下面我 们将重点介绍摄像头传感器安装这一问题。
❖ 摄像头的作用是检测道路的信息，相当于人的眼 睛，其视野范围和前瞻距离决定了小车的过弯性 能和速度。所以摄像头的安装方式要适当。摄像 头的安装方案有两种：一种是正向安装，另一种 是旋转90°安装。
❖ 图像采集传感器可分为CCD型和CMOS型，其 中CMOS型摄像头工艺简单，价格便宜，对于识 别智能车赛道这样的黑白二值图像能力足够，因 此，我们以下主要以CMOS型摄像头为例，介绍 基于摄像头方案的智能车详细设计。
武汉科技大学信息科学与工程学院
第7章 智能汽车设计实践——摄像头型设计 1 7.1 机械设计 2 7.2 硬件设计
武汉科技大学信息科学与工程学院
7.1 机械设计
❖ 图像采集是智能车设计的一个技术难点。普通图 像传感器通过行扫描方式，将图像信息转换为一 维的视频模拟信号输出。由于S12的A/D转换器 采集速度较低，进行10位A/D转换所需要的时 间为7 μs。这样，采集的图像每行只有8个像素， 图像的水平分辨率很低。倘若在此基础之上就进 行智能车的路径识别，则很可能漏检宽度仅2.5 cm的黑色引导线，从而导致某些控制决策因无 法获取足够精度的路径信息而失效。但同时， S12每场图像大约可以采集300行左右的图像信 息，故图像的垂直分辨率相对较高。