智能车传感器自动寻路实现原理

红外-激光传感器部分

“飞思卡尔”智能车大赛依所用的传感器种类分为三个组别：红外传感器、CCD传感器和电磁传感器。红外传感器归属于光电传感器系列。红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能可分成五类，按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外传感器寻迹方案的优点是受光线影响少、电路简单、信号处理速度快，同时红外线传感器由于工作时不与物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点其缺点是前瞻距离有限。本项目视为其中的一个组别——基于红外/激光传感器的竞速寻迹智能车开发。光电传感器检测路面信息的原理是由激光发射一定波长的红外线，经地面反射到接收管，由于轨道上的黑色和白色部分上反射系数不同，在黑色上大部分光线被吸收，而白色上可以反射回大部分光线，所以红外传感器接收到的反射光强是不一样，进而导致接收管的特性曲线发生变化程度不同，而从外部观测可以近似认为接收管两端输出电阻不同，进而经分压后的电压就不一样，就可以将黑白路面区分开来。由于激光传感器使用了调制处理，接收管只能接受相同频率的反射光，因而可以有效防止可见光对反射激光的影响。顾名思义本项目讲运用红外传感技术，实现参赛车子的自动探路的智能化，也就是根据所给轨道，实现自动的寻迹。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。在智能车应用上面，激光发射出光线，红外传感器

将根据轨道上的反射情况进行接收光线，把接收到的光信号转化为电信号，传到处理电路里进行处理，处理后输出到各个控制原件，最后驱动相应部件进行工作。

CCD传感器部分

“飞思卡尔”智能车大赛依所用的传感器种类分为三个组别：红外传感器、CCD传感器和电磁传感器。CCD传感器广泛用于摄像头上面，高端的数码相机也是采用CCD传感器。与CMOS传感器相比，CCD制造工艺较复杂，采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵，并且到目前位置CCD只有少数几个厂商掌握这种技术。CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶硅上，而CMOS是集成在金属氧化物的半导体材料商。虽然现在经过技术的改造，CCD和CMOS的实际效果的差距已经减少了不少。考虑到智能车寻路精确性，本项目采用CCD传感器。原因在于CCD是目前比较成熟的成像器件，在传感器工作时在光信号变为电信号时，CMOS是以点为单位的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号,CCD传感器有压倒性的优势。综合来说，CCD传感器能够更精确地采集数据，本项目视为其中的一个组别——基于CCD传感器的竞速寻迹智能车开发。组成智能车系统的关键部分是导航模块，其性能直接影响形式的安全性和稳定性。CCD采用感光原件作为影像捕获的基本手段，感光原件的核心是一个感光二极管，该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光线的强度对应，感光原件直接输出的电信号是模拟的，在CCD 传感器中每一个感光原件都不能对此作进一步的处理，二十将它直接

输出到下一个感光元件的存储单元，结合该原件生成的模拟信号后在输出给第三个感光元件，依次类推，知道结合最后一个感光原件的信号才能形成统一的输出。在进行电路放大处理后，并通过AD转换芯片进行处理，最终以二进制数字图像矩阵的形式输出给专门的DSP处理芯片，就可以将黑白路面区分开来,实现车子智能化寻路的功能。

电磁传感器部分

“飞思卡尔”智能车大赛依所用的传感器种类分为三个组别：红外传感器、CCD传感器和电磁传感器。电磁传感器是最古老的传感器,指南针是磁传感器的最早的一种应用。但是作为现代的传感器,为了便于信号处理,需要磁信号转化成为电信号输出。应用最早的是根据电磁感应原理制造的磁电式的传感器。这种磁电式传感器曾在工业控制领域贡献，但是到今天已经被以高性能磁敏感材料为主的新型磁传感器所替代。在今天所用的电磁效应的传感器中，磁旋转传感器是重要的一种。磁旋转传感器主要由半导体磁阻元件、永久磁铁、固定器、外壳等几个部分组成。典型结构是将一对磁阻元件安装在一个永磁体的刺激上，元件的输入输出端子接到固定器上，然后安装在金属盒中，再用工程塑料密封，形成密闭结构，这个结构就具有良好的可靠性。磁旋转传感器有许多半导体磁阻元件无法比拟的优点。除了具备很高的灵敏度和很大的输出信号外，而且有很强的转速检测范围，这是由于电子技术发展的结果。另外，这种传感器还能够应用在很大的温度范围中，有很长的工作寿命、抗灰尘、水和油污的能力强，因此耐受各种环境条件及外部噪声。所以，这种传感器在工业应用中受到广泛

的重视。现代的磁旋转传感器主要包括有四相传感器和单相传感器。在工作过程中，四相差动旋转传感器用一对检测单元实现差动检测，另一对实现倒差动检测。这样，四相传感器的检测能力是单元件的四倍。而二元件的单相旋转传感器也有自己的优点，也就是小巧可靠的特点，并且输出信号大，能检测低速运动，抗环境影响和抗噪声能力强，成本低。因此单相传感器也将有很好的市场。在智能车应用上面，通过电磁传感器将磁信号转化成电信号。由于电磁传感器测头线圈回路两端产生的感应电动势信号比较微弱，必须经过放大和必要的处理，最后提供给智能车的单片机进行A／D转换采样，以获取赛道的

位置信息。