第十一届智能车技术报告_上海交通大学
智能设计大赛技术报告-智能车组-白玉超
智能设计大赛—智能车组技术报告学校：华南理工大学队名：CRAZY MCU队长：白玉超队员：王先礼赵峰目录前言第一章智能车整体设计思路方案1.1方案设计思路1.2方案的实现第二章硬件电路的设计2.1 系统板的设计2.2电路总体的结构2.3电源管理模块设计2.4电机驱动模块2.5光电传感器电路2.6舵机安装与固定第三章软件算法设计级实现3.1Codewarrior 开发环境算法的实现3.2控制算法编程第四章总结附录前言比赛中所使用的单片机是飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128，智能车制作涉及到包括控制，模式识别，传感技术，汽车电子电气，计算机，机械等多个学科。
我觉得对于我们这些非电子或非者控制专业的学生更是一种锻炼，在整个过程中我得到了各个方面的提升，并包括与队友的团结协作能力。
自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、动力电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，在保证模型车不冲出赛道的前提下，所用时间越短越好。
自动控制器是以微控制器为核心，传感器、电池、舵机和相应的驱动电路与之配合。
其最主要的技术问题是：路径的自动识别和控制算法（策略）的设计。
在此次比赛中我们队使用红外激光传感器来采集路面信息，通过单片机的控制信号使传感器适时点亮，接收管得到的数据送到LM339进行比较处理，然后将信号发给单片机，单片机根据转换后的数据，识别出黑线的位置，通过PWM波控制舵机的转动，通过L298N控制直流电机的转动，以达到控制车速的目的。
第一章智能车整体设计思路和方案1.1方案设计思路本智能车控制系统采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为唯一的核心控制单元，信号由安装在车前部的光电传感器采集，将采集到的表示路况信息的模拟信号传入核心控制单元，然后由脉宽调制（PWM）发生模块发出3路PWM波，分别对转向舵机，直流电机进行控制，完成智能车的转向，前进，减速的功能。
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。
让记忆在做智能车的日子里漫溯——写给智能车承载着的青春岁月
… 卓晴 ， 黄开胜 ， 鄙贝贝等 学做智能车［ ］北京 北采航空航天 Ｍ
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［ 田作华 ， ２ ］ 陈学中 ， 翁正新 工程控制基础［ 】北京 ： Ｍ 清华大学出
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做 智能 车》、 《 ＨＣＳ ２４ 制 器 原 理 局 ，这 个 过 程 花 了一 个 多 月时 间 、 到 种情 况 的 出现 ，最根 本 的原 因在 于 大 家 １＃ 控
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Cyberdragon队智能车技术报告
重庆邮电大学光电组技术报告
电子智能小车设计与制作开题报告
电子智能小车的设计与实现随着素质教育的越来越被重视,很多学校都把制作智能小车作为首选课题,智能小车有趣生动并且还牵扯到机械结构、电子基础、传感器原理、自动控制、单片机、编程等诸多学科知识,学生通过动手实践能大大提高解决实际问题的能力,而且智能小车还是一个很好的硬件平台,只要增加一些控制电路就能完成循迹小车,、机器人等课题;一、目的和意义智能车辆致力于提高汽车的安全性、舒适性、适应性和提供优良的人车交互界面,是目前各国因重点发展的智能交通系统ITS中的一个重要组成部分,也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动;随着企业生产技术的不断提高以及对自动化技术要求的不断加深,智能车辆已在许多工业部门获得了广泛的应用;在发达工业国家,有些智能车辆已实现商品化;由于成本低廉,又可以比人类工作的更好,它已逐步深入到工业和社会的各个层面：一、智能车辆在智能运输系统ITS上的应用这是智能车辆最典型的应用,智能小车自动行驶功能的研究对增加车辆的智能性意义重大,智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响;二、智能车辆在物流运输方面的应用智能车辆在自动仓库、码头、搬运、涂装等物流作业部门也发挥了关键作用,它最适合在哪些人类无法工作的环境中工作;采用简历在智能车辆技术基础之上的仓库智能车辆物流运输平台来完成物流的自动运输,即可以提高运输效率,又可以避免有害物质对人体的伤害,有效的完成有毒环境下的作业;三、智能车辆在军事领域的应用在未来战争中,智能车辆可以代替人员在核、生物、化学污染区进行侦查、巡逻、对污染进行采样,可以更加准确的搜集、掌握相关信息,可以有效的避免人员伤亡,提高执行任务的效率和安全性;另外,无人驾驶的进攻性武器系统在现代军事技术的发展方向之一,智能车辆的发展为无人攻击车辆提供技术支持平台;四、智能车辆在社会生活中的应用在西方发达国家,智能车辆已广泛应用于医疗福利服务、商务超市服务、家庭服务等领域,其中的某些应用有望在今后的两三年内实现商业化,并进入普通家庭;智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备;可以看出,无论是从科学发展、理论研究的角度,还是从汽车工业发展以及市场竞争的角度看,对智能车辆的研究都是必要的;而智能小车的研究及相关产品开发也将有利于我国在此领域技术发展与进步;因此,研制一种智能,高效的智能小车控制系统具有重要的实际意义和科学理论价值;二、本课题所涉及的问题在国内外研究现状及分析智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等功能于一体的综合系统;它集中的运用了计算机、传感器、信息;通信、导航、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体;一、国外智能车辆的现状研究国外智能车辆的研究历史较长,始于上世纪50年代,它的发展历程大致可以分为三个阶段：第一阶段：20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段;1954年美国Barrett Electronic公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统,该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台,但它却具有了智能车辆最基本的特征即无人驾驶;早起研制该系统的目的是为了提高仓库运输的自动化水平,应用领域仅局限于仓库内的物品运输,随着计算机的应用和传感器技术的发展,智能车辆的研究不断得到新的发展;第二阶段：从80年代中后期,世界主要发达国家对智能车辆开展可卓有成就的研究,在欧洲,普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索,在美洲,美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟,其目标之一就是研究发展智能车辆的可行性,并促进智能车辆技术进入实用化,在亚洲,日本与1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶演剧协会,主要目的是研制自动车辆导航的方法,促进日本智能车辆的整体进步;进入80年代中期,设计和制造智能车辆的浪潮席卷了全世界,一大批世界着名的公司开始研制智能车辆平台;第三阶段：从90年代开始,智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段;最为突出的是,美国卡内基-梅陇大学机器人研究所一共完成了Navlab系列的自主车的研究,取得了显着的成就;目前,智能车辆的发展正处于第三阶段,这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向;二、国内智能车辆的现状研究相比于国外,我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚,开始于20世纪80年代,而且大多数研究尚处于针对某个单项技术研究的阶段;虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家,并且存在一定的技术差距,但是我国也取得了一系列的成果,主要有：中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院于2003年研制成功了我国第一辆自主驾驶轿车;该自主驾驶轿车的正常交通情况下的高速公路上,形式的最高稳定速度为为12km/h,最高峰值速度可达170km/h,并且具有超车功能,其总体技术性能和指标已经达到了世界先进水平;上海交通大学应用现代控制理论设计出了一种自动驾驶汽车模型,该模型在汽车系统的动力学建模的基础之上,设计了自动驾驶的专项系统,它能根据玩到的弯曲变化程度实时的计算出车辆的转向盘角度,控制车辆按照预设道路行驶;吉林大学设计并制造了一辆用CCD识别地面铺设的条状路标导航的智能车辆,车辆由图像识别、行驶、转向、制动、避障和其他辅助系统组成;目前,该车可以稳定的跟踪直线、弧线、S型线等轨迹自动行驶,车速可达20km/h;在国家科工委和国家862计划的资助下,清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室自1988年开始研制的THMR系列移动机器人取得了很大的成功;它兼有面向高速公路和一般道路的功能,目前已经能够在校园的非结构化道路环境下,进行道路跟踪和避障自主行驶;智能车辆研究也是智能交通系统ITS的关键技术;目前;国内的许多高校和科研院所都在进行ITS关键技术、设备的研究,随着ITS研究的兴起,我国已形成了一支ITS技术研究开发的专业技术队伍;并且各个交通、汽车企业越来越加大了对ITS及智能车辆技术研发的投入,整个社会的关注程度在不断提高;交通部已将ITS研究列入“十五”科技发展计划和2010年长期规划;相信经过相关领域的共同努力,我国ITS及智能车辆的技术水平一定会得到很大的提高;三、智能小车功能的实现开机启动后,通过一个直流电源给各个模块供电,小车开始沿着固定的路线行走,当左边的传感器检测到黑线时,把信号传给单片机系统,系统通过调整电机的转动,使小车沿着黑线右转；当右边的传感器检测到黑线时,同理通过单片机系统的工作,使小车沿着黑线左转；当左右传感器没有检测到黑线时,小车处在黑线的上方,小车快速行驶,当左右传感器都检测到黑线时,小车停止行驶;当小车遇到障碍物时,脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机,单片机根据程序发出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物;四、系统原理及理论分析1.单片机最小系统组成单片机系统是整个智能系统的核心部分,它对各路传感信号的采集、处理、分析及对各部分整体调整;主要是组成是：单片机AT89S52、模数转换芯片ADC0809、小车驱动系统芯片L293D、数码管显示的译码芯片74LS47、74LS138及各路的传感器件;2.避障原理采用红外线避障方法,利用一管发射另一管接收,接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近,由于红外线受外界可见光的影响较大,因此用250Hz的信号对38KHz的载波进行调制,这样减少外界的一些干扰; 接收管输出TTL电平,有利于单片机对信号的处理;3.计程原理通过计算车轮的转数间接测量距离,在车轮均匀打上透光小孔,当车轮转动时,红外光透射过去,不断地输出脉冲,通过单片机对脉冲计数,再经过一个数据的处理过程,这样就可把小车走过的距离计算出来;4.黑带检测原理利用光的反射原理,当光线照射在白纸上,反射量比较大,反之,照在黑色物体上,由于黑色对光的吸收,反射回去的量比较少,这样就可以判断黑带轨道的走向;由于各路传感器会对单片机产生一定的干扰,使信号发生错误;因此,采用一级射极输出方式对信号进行隔离,这样系统对信号的判断就比较准确;五、方案论证与比较1．总体方案论证与比较方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统,对外围避障信号,黑带检测信号,铁片检测信号,各路趋光信号进行处理;本方案电路复杂,灵活性不高,效率低,不利于小车智能化的扩展,对各路信号处理比较困难;方案二：采用89c51单片机来作为整机的控制单元;红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头,经过单片机调制后发射;铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-8-Z/BX检测,黑带采用光敏二极管对光源信号采集,再经过ADC0809转化为数字信号送到单片机系统处理;此系统比较灵活,采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分,使系统硬件简洁化,各类功能易于实现,能很好地满足题目的要求;比较以上两种方案的优缺点,方案二简洁、灵活、可扩展性好,能达到题目的设计要求,因此采用方案二来实现;2．轨迹探测模块设计与比较方案一、使用简易光电传感器结合外围电路探测;由于所采用光电传感器实际效果并不理想,对行驶过程中的稳定性要求很高,且误测几率较大、易受光线环境和路面介质影响;在使用过程极易出现问题,而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定;故最终未采用该方案;方案二、利用两只光电开关;分别置于轨道的两侧,根据其接受到白线的先后来控制小车转向来调整车向,但测试表明,如果两只光电开关之间的距离很小,则约束了速度,如果着重于小车速度的提升,则随着车速的提升,则势必要求两只光电开关之间的距离加大,从而使得小车的行驶路线脱离轨道幅度较大,小车将无法快速完成准确的导向从而有可能导致寻迹失败;方案三、用三只光电开关;一只置于轨道中间,两只置于轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时,等待外面任一只检测到黑线后,做出相应的转向调整,直到中间的光电开关重新检测到黑线即回到轨道再恢复正向行驶;现场实测表明,虽然小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆因为所购小车的内部结构决定了光电开光之间的距离到达不了精确计算值1厘米,但只要控制好行驶速度就可保证车身基本上接近于沿靠轨道行驶;综合考虑到寻迹准确性和行驶速度的要求,采用方案三;3．数据存储比较方案一、采用外接ROM进行存储;采用外接ROM进行存储是保存实验数据的惯用方法,其特点是在单片机断电之后仍然能保存住数据,但无疑将增大软硬开销和时间开销;方案二、直接用单片机内部的RAM进行存储;虽然不能在断电后保存数据,但可以在实验结束后根据按键显示相应值;而且本实验的数据存储不大,采用RAM可以减少IO接口的使用,便利IO接口分配,故此方案具有成本低、易实现的优点,更符合实际需求;鉴于方案二的以上优点,综合比较,本方案采用方案二;4．障碍探测模块方案分析与比较考虑到在测障过程中小车车速及反应调向速度的限制,小车应在距障碍物40CM的范围内做出反应,这样在顺利绕过障碍物的同时还为下一步驶入车库寻找到最佳的位置和方向;否则,如果范围太大,则可能产生障碍物的判断失误；范围过小又很容易造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向方案;方案一、采用一只红外传感器置于小车中央;一只红外传感器小车中央安装简易,也可以检测到障碍物的存在,但难以确定小车在水平方向上是否会与障碍物相撞,也不易让小车做出精确的转向反应;方案二、采用二只红外传感器分置于小车两边;二只红外传感器分别置于小车的前端两侧,方向与小车前进方向平行,对小车与障碍物相对距离和方位能作出较为准确的判别和及时反应;但此方案过于依赖硬件、成本较高、缺乏创造性,而且置于小车左方的红外传感器用到的几率很小,所以最终未采用;方案三、采用一只红外传感器置于小车右侧并与小车前进方向呈一固定角度;基于对C点后行车地图中光源及障碍物尺寸、位置的分析,我们采用了从C点出发即获得光源对行车方向的控制,在向光源行驶的过程之中检查障碍物并做出相应的反应,这样不仅只使用一只红外传感器就实现了避障,而且避免因小车自然转弯而导致的盲目方向控制,同时为后面以最简单直接的路线和在最短时间内驶入车库创造了机会;智能小车应以准确、智能见优,采用方案三;5．寻找光源方案分析与比较方案一、采用多只方向性较强的光敏二极管作光源定位器;若干定位器在水平面上按不同角度展开,在寻找光源时根据每个定位器接收到的光线强弱有无得出实时车库方位;该方案若采用方向性较强的光敏二极管作为光源定位器,要么是需要很多的器件,要么是难以检测到光源的方向;方案二、采用一个光源定位器;用深色不透光材料与光敏电阻制成的光源定位器有较理想的定向测试效果,2.5米之外就可以确定电源的方向;当小车绕过障碍物之后,通过不停地旋转使定位器获得最大光线照射以确定光源方向,这种方案有一定的可行性,但寻找光源的过程必定带来不必要的大量时间开销,且寻找过程盲目性太大,不利于控制,又增加了一个电机,增大的电源方案选择或安装的难度;方案三、利用多只光源定位器;在方案二所得数据的基础上,结合光敏电阻的敏感性,只用三到五只光敏电阻就可以达到目的,只是因其对光非常敏感,所以必需为每只光敏电阻加上黑色隔离板;虽然制作有一定难度,但其能见长度和相对简明的控制措施显示了很大的优越性;综合考虑以上方案,方案三更具准确性和独创性,故我们采用方案三;6．距离检测方案比较方案一、通过测试得出小车平均速度v,在行驶过程中将行驶时间与其乘积tv作为驶过的距离;但该方案受电池电量、路面介质等因素的影响,在大多数情况下均暴露出误差较大的缺点;故不予采用;方案二、在后轮内侧匀距贴上m个磁钢,车厢内装上霍尔开关;对轮子转速进行测量,由于低速下轮子与地面接触良好,设轮周长为c,可以用霍尔开关输出脉冲数n乘以c/m得出行驶距离;只要磁钢在后轮上的位置足够精确,霍尔开关固定牢靠,就可以获得较好的测试效果;但车子颠簸时,稳定性较差;方案三、在齿轮箱中安装透射式光电开关,测出变速齿轮的每秒转速,用变速比和车轮周长计算出线速度,积分求行驶距离;但在齿轮箱中使用光电开关,要求有足够的安装位置,不能影响传动机构的机械动作;其优点是工作稳定;综合以上方案优劣和小车的结构特点,本系统采用了方案二;7．刹车机构功能方案比较方案一、自然减速式;当系统发出停止信号时停止给驱动电机供电,小车在无动力状态因阻力而自然变为静止;由于惯性,小车全速行驶时需秒后才能停止,因车轮滑行造成的误差较大;无法实现精确制动的目标;方案二、反转式;当小车需要停车时给驱动电机以反转信号,利用轮胎与跑道的摩擦力抵消惯性效应;由于车速是渐减的,反向驱动信号长度也要渐减,否则小车可能反向行驶;使用此方案后全速刹车反应时间减少为;本系统中采用方案二;8.金属探测方案比较方案一、使用探测线圈和探测仪构成的金属探测器;此类金属探测器利用探测线圈产生的交变磁场在接近金属材料时产生微弱变化这一原理,将变化信号放大处理进而实现探测金属的目的;由于该探测器结构复杂,在短期内不可能完成制作,为节省时间,我们放弃了该方案;方案二、使用电感式接近开关代替金属探测器;电感式接近开关本身就是理想的传感器;当金属物体接近开关的感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速作出反应;用它作为本次小车的金属传感器,简单易行、准确且抗干扰性能优越;本系统中采用方案二;9.电动机驱动调速方案比较方案一、采用电阻网络或数字电位器 ,调整电动机的分压,从而达到调速的目的; 但是电阻网络只能实现有级调速,而数字电阻的元器件价格比较昂贵;更主要的问题在于一般电动机的电阻很小,但电流很大;分压不仅会降低效率,而且实现很困难;方案二、采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整;这个方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高;方案三、采用由达林顿管组成的H型PWM电路;用控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电动机转速;这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下,效率非常高;H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制;电子开关的速度很快,稳定性也极强,是一种广泛采用的PWM调速技术;基于上述理论分析,拟选择方案三;10.路面黑线探测方案比较探测路面黑线的大致原理是:光线照射到路面并反射,由于黑线和白纸的反射系数不同,可根据接收到的反射光强弱判断是否到达黑线;方案一、可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路;这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰,一旦外界光亮条件改变,很可能造成误判和漏判;虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰,但这又将增加额外的功率损耗;方案二、不调制的反射式红外发射-接收器;由于采用红外管代替普通可见光管,可以降低环境光源干扰;但如果直接用直流电压对管子进行供电,限于管子的平均功率要求,工作电流只能在1OM左右,仍然容易受到干扰;方案三、脉冲调制的反射式红外发射-接收器;考虑到环境光干扰主要是直流分量,如果采用带有交流分量的调制信号,则可大幅度减少外界干扰;另外,红外发射管的最大工作电流取决于平均电流,如果使用占空比小的调制信号,在平均电流不变的情况下,瞬时电流可以很大50-100mA,这样也大大提高了信噪比;基于上述考虑,拟采用方案三;11.车轮检速及路程计算方案比较方案一、采用霍尔集成片;该器件内部由三片霍尔金属板组成,当磁铁正对金属板时,由于霍尔效应,金属板发生横向导通,因此可以在车轮上安装磁片,而将霍尔集成片安装在固定轴上,通过对脉冲的计数进行车速测量;方案二、受鼠标的工作原理启发,采用断续式光电开关;由于该开关是沟槽结构,可以将其置于固定轴上,再在车轮上均匀地固定多个遮光条,让其恰好通过沟槽,产生一个个脉冲;通过脉冲的计数,对速度进行测量;以上两种都是比较可行的转速测量方案;尤其是霍尔元件,在工业土得到广泛采用;但是在本题中,小车的车轮较小,方案一的磁片密集安装十分困难,容易产生相互干扰;相反,方案二适用于精度较高的场合,可以车轮上加较多的遮光条来满足脉冲计数的精度要求,因此拟采用方案二;12.电源选择方案比较方案一、所有器件采用单一电源6节M电池;这样供电比较简单;但是由于电动机启动瞬间电流很大,而且PWM驱动的电动机电流波动较大,会造成电压不稳、有毛刺等干扰,严重时可能造成系统掉电,缺点十分明显;方案二、双电源供电;将电动机驱动电源与以及其周边电路电源完全隔离,利用光电藕合器传输信号;这样做虽然不如单电源方便灵活,但可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消除,提高了系统稳定性;我们认为本设计的稳定可靠性更为重要,故拟采用方案二;13.小结经过一番仔细的论证与比较,我们决定了系统各个主要模块的最终方案如下:电动机驱动与调速模块:采用达林顿管的H型PWM电动机驱动电路;车轮检速模块:采用光电断续开关构成的光电感应系统;路面黑线检测模块:采用调制的反射式发射-接收器; 电源:双电源供电6节M电池+1节9V方型电池;六、完成课题的工作方案及进度计划本课题首先对前台页面的制作,在对新闻发布系统和论坛的制作,具体的进度计划如下：第一周——第二周：收集资料,确定毕业设计的课题第三周——第四周：整理材料,编写文献综述和开题报告第五周：巩固以前学习的编程知识第六周：学习单片机的相关知识第七周：学习相关接口技术的知识第八周：熟悉传感器,学习自动控制技术第九周：设局电路图,并根据电路图进行仿真设计第十周——第十一周：完成电子智能小车的制作第十二周：对设计进行检测调试第十三周：撰写课程设计说明书,准备毕业答辩材料。
智能汽车_百度百科
清 华 V 型 。
此外，西安交通大学搭建了Spingrobot智能车实验平台，并于2005年10月成功完成在敦煌“新丝绸之路”活动中的演示。同济大学2006年研发了一辆无人驾驶清洁能源电动游览车，最高时速为50km/h，可应用于人们观光旅游。吉林大学和中科院沈阳自动化所在无人驾驶智能车方面也研究较早，取得不少成果。
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《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。
飞思卡尔智能车摄像头组技术报告 (2)
第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文设计的智能车系统以K60微控制器为核心控制单元，基于CCD摄像头的图像采样获取赛道图像信息，提取赛道中心线，计算出小车与黑线间的位置偏差，采用PD方式对舵机转向进行反馈控制。
使用PID控制算法调节驱动电机的转速，结合特定算法分析出前方赛道信息实现对模型车运动速度的闭环控制。
为了提高模型车的速度和稳定性，我们用C++开发了仿真平台、蓝牙串口模块、SD卡模块、键盘液晶模块等调试工具，通过一系列的调试，证明该系统设计方案是确实可行的。
关键词：K60，CCD摄像头，二值化，PID控制，C++仿真，SD卡AbstractIn this paper, we will design a intelligent vehicle system based on MC56F8366 as the micro-controller unit. using the CCD image sensor sampling to the track image information to extract the track line center, to calculate the positional deviation between the car with the black line, the use of PD on the rudder. The machine turned to the feedback control. We use PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor, combined with specific algorithms to achieve closed-loop control of the movement speed of the model car in front of the track. In order to improve the speed and stability of the model car, we use the C++ to develop a simulation platform, Bluetooth serial module, SD card module, keyboard, LCD modules, debugging tools. Through a series of debugging, the system design is feasible.Key words: K60，CCD_camera, binaryzation, PID control, C++ simulation, SD card目录第1章引言................................................................................... - 1 - 第2章系统总体设计................................................................ - 2 - 2.1 系统分析..................................................................................... - 2 - 2.2 车模整体布局............................................................................. - 3 - 2.3 本章小结....................................................................................... - 4 - 第3章系统机械设计及实现................................................... - 5 - 3.1 前轮定位的调整......................................................................... - 5 -3.1.1主销内倾..............................................................................- 6 -3.1.2 后倾角.................................................................................- 6 -3.1.3 内倾角.................................................................................- 7 - 3.2 舵机安装....................................................................................... - 8 -3.2.1 左右不对称问题的发现与解决........................................- 10 - 3.3 编码器的安装............................................................................ - 10 - 3.4 摄像头安装.................................................................................- 11 -3.4.1 偏振镜的使用......................................................................- 12 -3.4.2 摄像头的标定......................................................................- 12 - 3.5 摄像头的选用.............................................................................- 13 - 3.6 红外接收装置.............................................................................- 14 -3.7 防止静电复位.............................................................................- 15 - 3.8 本章小结.......................................................................................- 15 - 第4章硬件电路系统设计及实现 ...................................... - 16 -4.1 硬件设计方案............................................................................- 16 - 4.2 电源稳压......................................................................................- 17 - 4.3 电机驱动......................................................................................- 18 - 4.4 图像处理部分............................................................................- 19 -4.4.1 摄像头升压电路.............................................................- 19 -4.4.2 视频分离电路.................................................................- 19 -4.4.3 硬件二值化.....................................................................- 19 - 4.5 灯塔电路......................................................................................- 21 - 4.6 本章小结......................................................................................- 21 -第5章系统软件设计.............................................................. - 22 -5.1 软件流程图...............................................................................- 22 - 5.2 算法新思路...............................................................................- 23 -5.2.1中心线提取.......................................................................- 23 -5.2.2 直角检测........................................................................... - 24 -5.2.3 单线检测......................................................................... - 24 - 5.3 舵机控制.....................................................................................- 25 - 5.4 速度控制.....................................................................................- 26 - 5.5 PID算法....................................................................................- 26 - 5.6 路径优化.....................................................................................- 31 -第6章系统联调...................................................................... - 33 - 6.1 开发工具.................................................................................... - 33 - 6.2 无线调试蓝牙模块及蓝牙上位机..........................................- 33 - 6.3 键盘加液晶调试......................................................................- 34 - 6.4 TF卡调试模块.........................................................................- 34 -6.4.1 TF卡.............................................................................- 34-6.4.2 SDCH卡 .........................................................................- 35 -6.4.3 软件实现.......................................................................- 36 - 6.5 C++上位机设计........................................................................- 36 - 6.6 电源放电模块...........................................................................- 38-6.6.1 镍镉电池记忆效应…………………………………….. - 39-6.6.2 放电及电池性能检测设备…………………………….. - 39- 6.7 本章小结....................................................................................- 40 - 第7章模型车技术参数........................................................ - 41 - 第8章总结............................................................................... - 42 - 参考文献...................................................................................... - 44 -第1章引言在半导体技术日渐发展的今天，电子技术在汽车中的应用越来广泛，汽车智能化已成为行业发展的必然趋势。
智能汽车与智能交通系统融合发展：行业报告
技术进步：人工智能、 物联网、5G等技术的 不断进步，为智能汽车 与智能交通系统的融合 提供了技术支持。
智能汽车与智能交通系统融合发展 的关键技术
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自动驾驶技术
感知与感知融合技术 决策与控制技术 高精度地图与定位技术 5G/V2X通信技术
车路协同技术
定义：车路协同技术是指通过先进的无线通信和传感器等技术，实现车 与车、车与路侧设备、车与云端系统等之间的实时信息交流和协同决策
城市交通拥堵与环境污染问题
城市交通拥堵现状及对人们生活的影响 环境污染问题对人类健康和生态环境的危害 智能汽车与智能交通系统融合发展是解决这些问题的必然选择 智能汽车与智能交通系统融合发展对于提高交通效率和安全性、降低环境污染的积极作用
政策推动与技术进步的促进
政策推动：国家出台相 关政策，推动智能汽车 与智能交通系统融合发 展。
不同行业之间的技术标准不统一 缺乏有效的商业模式和利益分配机制 跨行业合作与协同发展需要政府、企业等多方共同参与推进 需要加强行业间的沟通协调，共同推进智能汽车与智能交通系统融合发展。
加强人才培养与创新支持
培养专业人才：加强智能汽车与智能交通系统相关专业的教育和培养，提高人才素质。
鼓励创新：加大对智能汽车与智能交通系统融合发展的创新支持，推动技术突破。 国际合作：加强国际合作，共同推进智能汽车与智能交通系统融合发展，分享经验与技术。
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智能汽车的自动驾驶技术可以实现车辆自主导航、障碍物识别和避障、 道路交通协同等功能，提高驾驶安全性和舒适性。
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智能汽车的发展对于未来交通系统具有重要意义，可以提升道路交通效 率、减少交通事故和交通拥堵等问题。
智能交通系统的概念及其构成
智能交通系统 的定义
全国电子设计大赛智能小车报告
全国电子设计大赛智能小车报告一、引言随着科技的不断进步，智能化已经成为人们日常生活中的关键词之一、智能化的产品不仅能够给我们的生活带来便利，更能推动社会和经济的发展。
本文报告的主题为全国电子设计大赛中的智能小车设计与制作。
在本报告中，我们将介绍我们团队设计并制作的智能小车的具体细节，并探讨一些设计过程中遇到的挑战以及解决方案。
二、设计目标我们的智能小车设计目标是能够自主导航、避障、遥控操控以及具有图像识别功能。
通过这些功能，智能小车能够在各种环境中安全行驶并完成既定任务。
三、硬件设计智能小车的硬件设计主要包括底盘、电机驱动模块、传感器模块、图像识别模块和通信模块。
1.底盘设计：我们选择了一款坚固耐用、稳定性强的底盘作为智能小车的基础。
该底盘具有良好的承载能力和抗震性能，可以保证小车稳定行驶。
2.电机驱动模块：我们使用了直流无刷电机作为智能小车的动力源，并配备了电机驱动模块来控制电机的转速和转向。
通过对电机驱动模块的精确控制，小车能够实现自主导航和遥控操控。
3.传感器模块：为了实现避障功能，我们使用了红外传感器、超声波传感器以及巡线传感器。
这些传感器能够及时感知到前方障碍物的距离，从而通过控制电机驱动模块来避免碰撞。
4.图像识别模块：为了实现图像识别功能，我们使用了摄像头作为图像输入的设备，并搭建了图像识别系统。
通过对摄像头采集到的图像进行处理和分析，我们能够实现小车对特定物体的识别和追踪。
5.通信模块：为了实现遥控操控功能，我们使用了无线通信模块来远程控制小车的运动。
通过与遥控器的通信，我们可以实时控制小车的方向和速度。
四、软件设计智能小车的软件设计主要包括嵌入式控制程序和图像处理算法。
1.嵌入式控制程序：我们使用C语言编写了嵌入式控制程序，该程序负责控制小车的运动、避障和遥控操控等功能。
通过与硬件的紧密配合，控制程序能够实现对小车各个部分的精确控制。
2.图像处理算法：为了实现图像识别功能，我们使用了计算机视觉技术和机器学习算法。
飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告_摄像头组
第十届"飞思卡尔"杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：电子科技大学摘要本文设计的智能车系统以MK60DN512ZVLQ10微控制器为核心控制单元，通过CMOS摄像头检测赛道信息，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。
关键字：MK60DN512ZVLQ10，CMOS，PIDAbstractIn this paper we will design a smart car system based on MK60DN512ZVLQ10as the micro-controller unit. We use a CMOS image sensor to obtain lane image information. Then convert the original image into the binary image by the analog comparator circuit in order to extract black guide line for track identification. An inferred sensor is used to measure the car`s moving speed. We use PID control method to adjust the rotate speed of driving electromotor and direction of steering electromotor, to achieve the closed-loop control for the speed and direction.Keywords: MK60DN512ZVLQ10，CMOS，PID目录摘要 (II)Abstract (III)目录............................................................................................................................ I V 引言.. (1)第一章系统总体设计 (2)1.1系统概述 (2)1.2整车布局 (3)第二章机械系统设计及实现 (4)2.1智能车机械参数调节 (4)2.1.1 前轮调整 (4)2.1.2其他部分调整 (6)2.2底盘高度的调整 (7)2.3编码器的安装 (7)2.4舵机转向结构的调整 (8)2.5摄像头的安装 (9)第三章硬件系统设计及实现 (11)3.1 MK60DN512ZVLL10主控模块 (12)3.2电源管理模块 (12)3.3 摄像头模块 (14)3.4电机驱动模块 (15)3.5测速模块 (16)3.6陀螺仪模块 (16)3.7灯塔检测模块 (16)3.8辅助调试模块 (17)第四章软件系统设计及实现 (19)4.1赛道中心线提取及优化处理 (19)4.1.1原始图像的特点 (19)4.1.2赛道边沿提取 (20)4.1.3推算中心 (21)4.1.4路径选择 (23)4.2 PID 控制算法介绍 (23)4.2.1位置式PID (24)4.2.2增量式PID (25)4.2.3 PID参数整定 (25)4.3转向舵机的PID控制算法 (25)4.4驱动电机的PID控制算法 (26)第五章系统开发及调试工具 (27)5.1开发工具 (27)5.2上位机图像调试 (27)5.3SD卡模块 (27)5.3.1SD卡介绍 (27)5.3.2 SPI总线介绍 (28)5.3.3软件实现 (28)第六章模型车的主要技术参数 (30)结论 (31)参考文献 (I)附录A：电原理图 (II)附录B：程序源代码................................................................................................... I V引言随着科学技术的不断发展进步，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。
智能车项目实验报告(3篇)
第1篇一、项目背景随着科技的飞速发展，智能车技术已成为现代交通运输领域的重要研究方向。
本项目旨在设计和实现一款具备自主导航、避障和路径规划功能的智能车，以提高交通运输的效率和安全性。
通过本项目的研究与实验，旨在探索智能车技术在实际应用中的可行性和有效性。
二、项目目标1. 设计并实现一款具备自主导航、避障和路径规划功能的智能车；2. 评估智能车在不同复杂环境下的性能和稳定性；3. 探索智能车在现实场景中的应用前景。
三、实验内容1. 硬件平台搭建本项目选用STM32单片机作为核心控制器，搭载激光雷达、毫米波雷达、摄像头等传感器，以及电机驱动模块和无线通信模块。
具体硬件配置如下：- 单片机：STM32F103C8T6- 传感器：激光雷达、毫米波雷达、摄像头- 电机驱动：L298N- 无线通信模块：蓝牙模块2. 软件平台开发本项目采用C语言进行软件开发，主要包括以下模块：- 控制模块：负责处理传感器数据，实现避障、路径规划和导航等功能；- 传感器数据处理模块：对激光雷达、毫米波雷达和摄像头等传感器数据进行处理和分析；- 电机驱动模块：控制电机驱动模块，实现智能车的运动控制；- 无线通信模块：实现与上位机或其他设备的通信。
3. 实验步骤（1）环境搭建：搭建实验场地，布置激光雷达、毫米波雷达、摄像头等传感器，并连接单片机。
（2）传感器标定：对激光雷达、毫米波雷达和摄像头等传感器进行标定，确保数据准确。
（3）编程实现：编写控制模块、传感器数据处理模块、电机驱动模块和无线通信模块等程序。
（4）调试与优化：对智能车进行调试，优化各项功能，提高性能和稳定性。
（5）测试与评估：在不同复杂环境下对智能车进行测试，评估其性能和稳定性。
四、实验结果与分析1. 避障功能在实验过程中，智能车能够有效识别和避开障碍物，包括静态和动态障碍物。
避障效果如下：- 静态障碍物：智能车能够准确识别并避开障碍物，如树木、电线杆等；- 动态障碍物：智能车能够识别并避开行人、自行车等动态障碍物。
智能汽车观察实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着科技的飞速发展，智能汽车已成为全球汽车产业的重要发展方向。
我国在智能汽车领域也取得了显著的成果，成为全球智能汽车产业的重要参与者。
为了深入了解智能汽车的技术特点和应用前景，我们开展了本次智能汽车观察实验。
二、实验目的1. 了解智能汽车的基本概念、技术特点和发展趋势。
2. 探究智能汽车在实际道路中的应用情况。
3. 分析智能汽车对交通安全、环保、出行方式等方面的影响。
三、实验内容1. 智能汽车基本概念智能汽车是指具备智能感知、智能决策、智能控制等功能的汽车。
它能够通过搭载的各种传感器、摄像头、雷达等设备，实现与环境的信息交互，实现自动驾驶、车联网等功能。
2. 智能汽车技术特点（1）感知技术：通过激光雷达、毫米波雷达、摄像头等设备，实现对周围环境的感知，获取车辆、行人、道路等信息。
（2）决策技术：基于感知信息，结合地图数据、交通规则等，实现对车辆行驶轨迹、速度、方向等决策。
（3）控制技术：根据决策结果，实现对车辆的动力、转向、制动等控制，确保车辆安全行驶。
3. 智能汽车应用情况（1）自动驾驶：智能汽车能够实现自动驾驶功能，包括自动泊车、自动跟车、自动变道等。
（2）车联网：智能汽车通过车联网技术，实现与车辆、道路、交通设施的互联互通，提高交通效率。
（3）智能座舱：智能汽车配备智能座舱系统，提供个性化、舒适、便捷的乘坐体验。
4. 智能汽车对交通安全、环保、出行方式等方面的影响（1）交通安全：智能汽车能够有效降低交通事故发生率，提高道路通行效率。
（2）环保：智能汽车采用清洁能源，减少尾气排放，有利于环境保护。
（3）出行方式：智能汽车为人们提供更加便捷、舒适的出行方式，改变人们的出行习惯。
四、实验方法1. 文献调研：查阅相关文献，了解智能汽车的基本概念、技术特点、应用情况等。
2. 实地考察：参观智能汽车生产企业、实验基地，了解智能汽车的生产、研发、测试等情况。
3. 数据分析：收集智能汽车相关数据，分析其发展趋势、市场前景等。
(完整word版)飞思卡尔智能车技术报告
集成化的设计思路的好处是原件密度高，系统可以小型化一体化，通过综合考虑各方面因素，在确定了系统最终硬件方案不做大的更改的情况下，在确保了系统可靠性的前提下，最终选择了一体化，集成化的硬件设计思路。使车体硬件电路布局紧凑，稳定可靠。
3、大前瞻，高分辨率方案。
在光电传感器的安装不影响赛车行驶的前提下，尽可能的提高传感器前瞻，更大的前瞻，能为赛车提供更多的信息，更能让赛车提前作出决策。
3.5.2主销内倾角
主销内倾角是指主销在汽车的横向平面内向倾斜一个角度，即主销轴线与地面垂直线在汽车横向断面内的夹角。主销内倾角也有使车轮自动回正的作用。通常汽车主销内倾角不大于80。
2.5.3前轮外倾角
通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角称为“前轮外倾角”。轮胎呈现“八”字形张开时称为“负外倾”，而呈现“V”字形张开时称为“正外倾”。一般前轮外倾角为10左右。
4.5速度检测模块
为了使车在跑的过程中能快速加速，及时减速除了要有好的算法来控制，还依赖于速度闭环返回的速度脉冲值的可靠度和精确度，因此为了提高检测精度，最后选用了精度较高的光电编码器，光电编码器使用5V-24V电源，输出12.5%-85%VCC的方波信号。
9.2存在的不足
9.3可改进的方法
第十章参考文献
第一章引言
1.1方案介绍
系统硬件设计可以说是整个智能车设计的基础和重中之重。正确的硬件设计方向与思路，是系统稳定可靠的基础，功能强大的硬件系统，更为软件系统的发挥提供了强大的平台。、
1、整车低重心设计。
通过以往几届比赛的经验我们看到，往往重心低，体积小巧，布局紧凑的赛车更能取得好的成绩。、于是，我们通过合理布局电路板和各种传感器，尽可能地降低整车重心。在不影响传感器前瞻，或者不过度牺牲传感器性能的情况下，尽量降低光电传感器的高度，以提高赛车的侧翻极限。
第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
10.4设计中存在的问题……………………………………………26.
10.5以后寄语…………………………………………………………27
第一章 引 言
1.1 竞赛背景介绍
受教育部高等教育司托付，高等学校自动化专业教学指导分委员负责主办全国大学生智能车竞赛。该项竞赛已列入教育部主办的全国五大竞赛之一。2007年8月日，在上海交通大学举行第二届全国大学生智能车竞赛。本届的竞赛，第一是在全国五大赛区进行预选赛，之后将有只赛车到上海进行总决赛。在竞赛中，“参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，采纳飞思卡尔16操纵器MC9S12DG128作为核心操纵单元，自主构思控传感器信号采集处理、操纵算法及执行、动力电机驱动、转向舵机操纵等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加场地竞赛。参赛队伍之名次（成绩）由赛车现场成功完成赛道竞赛时刻为主，技术方案及制作工程质量评分为辅来决定”，“须采纳统一提供的车模，须采纳限定的飞思卡尔16位微操纵器 MC9S12DG128 作为唯独操纵处理器，车模改装完毕后，尺寸不能超过：250mm 宽和400mm长，高度无限制”，“跑道宽度不小于600mm，跑道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mm”，同时跑道有坡道。
第二章赛车系统整体设计
2．1系统硬件结构设计
依照激光传感器方案设计，赛车共包括大模块：激光传感器模块
操纵处理芯片MC9S12DG128，舵机驱动模块，电机驱动模块、速度传感器
第三章光电传感器
3．1传感器选型
由于赛道具体信息还不明白，因此必须选择合适的路面信息检测传感器。通过查阅相关资料，了解到目前常用的寻线技术有：光电寻线、磁诱导寻线和摄像头寻线。光电寻线一样由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判定黑白线。在这种方案中，一对收发管只能检测一个点的信息，精度有限。但其优点是电路简单，处理方便。路面磁诱导与智能车辆的车载机器视觉诱导相比，最大优点是完全不受光照变化的阻碍。但这种方式必须以车道中心线上布设的离散磁道钉作为车道参考标记，这违抗了竞赛规则。摄像头寻线通过图像采集，动态拾取路径信息，并对各种情形进行分析。它具有信息量大，能耗低的优点，但对数据的处理相对复杂。作为第一次参加此次大赛，并通过对第一届竞赛的研究，我们决定依旧从光电管入手。
全国大学生智能汽车竞赛技术报告
全国大学生智能汽车竞赛技术报告设计概览2.1整车设计思路智能车主要由三个部分组成：检测系统，控制决策系统，动力系统。
其中检测系统采用CMOS数字摄像头ov7620，控制决策系统采用S128作为主控芯片，动力系统主要控制舵机的转角和直流电机的转速。
整体的流程为，通过视觉传感器来检测前方的赛道信息，并将赛道信息发送给单片机。
同时，通过光电编码器构成的反馈渠道将车体的行驶速度信息传送给主控单片机。
根据所取得的赛道信息和车体当前的速度信息，由主控单片机做出决策，并通过PWM信号控制直流电机和舵机进行相应动作，从而实现车体的转向控制和速度控制。
2.2车模整体造型我们车模的整体设计简洁，轻便，可靠美观。
如下图：2.3智能车软件设计系统硬件对于赛车来说是最基础的部分，软件算法则是赛车的核心部分。
首先，赛车系统通过图像采样处理模块获取前方赛道的图像数据，同时通过速度传感器模块实时获取赛车的速度。
然后S128利用边缘检测方法从图像数据中提取赛道黑线，求得赛车于黑线位置的偏差，接着采用PID 方法对舵机进行反馈控制，并在PID算法的基础上，整合加入模糊控制算法，有利于对小车系统的非线性特性因素的控制。
最终赛车根据检测到的速度，结合我们的速度控制策略，对赛车速度不断进行恰当的控制调整，使赛车在符合比赛规则情况下沿赛道快速前进。
第三章小车的机械设计良好的机械结构将直接影响小车的结构稳定，和车模的高速时的性能。
模型车的机械机构和组装形式是整个模型车身的基础，机械结构的好坏对智能车的运行速度有直接的影响。
经过大量的实验经验可以看出，机械结构决定了智能车的上限速度，而软件算法的优化则是使车速不断接近这个上线速度，软件算法只有在精细的机械结构上才能够更好的提高智能车的整体性能。
3.1 舵机安装舵机转向是整个控制系统中延迟较大的一个环节，为了减小此时间常数，通过改变舵机的安装位置，降低舵机的中心，将舵机的安装尽量低，而并非改变舵机本身结构的方法可以提高舵机的响应速度。
上海交通大学SmartStar队技术报告(节选)
电 机 传 动 摩 擦 力 、道 路 摩 擦 力 和 前 轮 有 的甚 至 达 到 三 十 多 个 。Ｍｅ ｔ ｒ ｏ ｗｅ ｒ ｋ ｓ 转 向 角 度 等 。这 些 因 素 会 造 成 赛 车 运 Ｃ ｏ ｄ ｅ ｗ ａ ｒ ｒ ｉ ｏ ｒ Ｉ ＤＥ 中的 ｍｃ ９ ｓ １ ２ ｄ ｇ １ ２ ８ ＿ ｈ 文 行 不 稳 定 。通 过 速 度 检 测 ，对 车 模 速 件 对 所 有 寄 存 器 对 应 的存 储 映 射地 址 度 进 行 闭 环 反 馈 控 制 ，即 可 消 除 上 述 都 进 行 了宏 定 义 ，开 发 者 在 软 件 开 发
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飞思 卡尔智能车大奖赛
责任 编 辑 ： 李健
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队 技 术 报 告 (节 选 )
带 队教 师 ： 杨 明 王 春 香
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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。
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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。
第二章整体方案设计
模型车设计的总体思路上分为三部分进行，车体结构，硬件电路和控制算法。
2.1车体结构
光电组的竞赛采用线性CCD传感器为智能小车驱动引导信号，车体硬件结构主要采用C车模。
赛道识别传感器采用TSL1401线性CCD（数量2个，视角为56度，未采用广角镜头），车模后轮采用双电机驱动，电机型号为C车模标准电机RN‐260，转向通过前轮舵机转向及后轮电机差速协同控制，舵机为C车模标准舵机
S3010。
后轮转速反馈采用欧姆龙500线双向编码器。
供电采用智能车竞赛专用电池（7.2V2000mA）全车传感器个数少于16个，符合竞赛要求。
2.2硬件电路
本设计的控制器采用了32位的Kinetis（ARM Cortex-M4）的K系列，单片机型号为MK60DN512VLQ。
本次比赛使用小车的电路模块均为自行设计，主控模块、电源模块、电机驱动模块等均采用Altium Designer绘制的PCB电路。
为使整个车身重量较轻，需尽量减小电路板体积较小，因此将全部电路画在同一块板上。
2.3控制算法
程序采用IAR软件进行编译及烧写。
控制算法设计包括对赛道的识别、特殊元素处理、加减速控制、电子差速控制等。
第十一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
第三章机械结构
本设计中车模机械结构均采用比赛规定零件搭建。
为转弯时更加灵活，需降低整个车体中心，因此将电路板安装在较低的位置。
在调试过程中发现经常会撞到周围物体，因此在车前端安装海绵进行防撞。
将CCD装在碳纤维杆上，并在底盘合适的位置打孔，用螺丝固定碳纤维杆的底座。
3.1车模重心调节
重心是影响智能车稳定性速度的关键因素之一。
车模的的重心要尽量低，这样使车子在运行过程中才能更加稳定。
在硬件安装过程中我们尽量使硬件靠近车盘底侧，并且将电路板设计的很精简，从而降低重心。
3.2编码器安装
编码器是速度控制的核心因素，其安装好坏将直接影响小车的运行。
在安装编码器时应注意编码器齿轮与电机齿轮的咬合，安装时应注意调整好齿轮间隙。
第四章电路设计
4.1总述
电路模块主要包括主控模块、电源模块、电机驱动模块等。
4.2电源模块
飞思卡尔竞赛专用电池标准电压为7.2V，通过LM2596设计开关稳压电路，将7.2V输入电压转换为5V，如图4-1所示，
图4-1开关稳压电路
5V电压主要用于舵机供电，电机供电及编码器供电。
将所得的5V电压利用1117线性稳压获得3.3V电压，如图4-2所示，
图4-2线性稳压电路
3.3V电压主要用于CCD、OLED等电路内其他外设供电。
第十一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
4.3主控模块
主控模块采用MK60144管脚实现，如图4-3所示。
图4-3主控模块
4.4驱动模块
驱动模块采用BTN7971B实现，共4个，对双电机进行供电。
以左侧驱动电桥为例，原理图如图4-4所示。
图4-4驱动模块
4.5PCB图绘制
利用Altium Designer软件将原理图绘制为PCB图。
PCB文件铺铜层如图4-5所示。
图4-5PCB文件部分图层
第十一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
第五章算法设计
5.1概述
控制算法是智能车设计的最核心部分。
本章主要包括赛道识别算法和速度控制算法两个方面。
5.2赛道识别算法
5.2.1阈值选取
阈值的选取包括动态阈值方式及静态阈值方式，由于实验室调车场地，及华东赛区比赛场地光线较好，因此选用了静态阈值的方式。
当控制周期为10ms时，黑色赛道边缘及蓝色背景的亮度值始终小于50，而白色跑道的灰度值始终大于200，因此采用中值法，设定（200+50）/2=125为阈值。
5.2.2巡线算法
TSL1401共有128个像素点，因此，第[128/2]个点为视野中心点，即预瞄中心点。
从第[128/2]个点开始，分别向左、向右遍历，当读取到灰度值小于阈值的点时停止遍历，记录从高于阈值跳变到低于阈值的点的编号，左端为left，右端为right。
设定赛道中心mid=（left+right）/2。
将得到的预瞄中心与赛道中心做差，令e=[128/2]-mid，即为预瞄中心与赛道中心的偏差。
记录当前e值及上一次的e_last，设定舵机偏转角度为dir，通过PD方式可以求得dir=P*e+D*（e-e_last）。
通过调整P和D参数直至当赛车转弯时前轮始终与赛道边缘平行，此时给赛车设定一个基本速度，即可实现基本赛道元素的巡线。
5.2.3特殊元素处理
十字弯处理：根据十字弯图像特性，会出现一次left<2和right>127的情况，当出现这种情况时，我们将舵机输出值定位0，则可以顺利通过十字弯。
障碍物处理：根据原有的寻迹算法，当小车前方为障碍物时，会自动将障碍物与赛道的边界判定为新的left和right，这时便会自动绕过障碍物。
当车速较快时可能存在判断不及时的情况，这时可以通过减小控制周期的方式加以改善。
终点线处理：终点线有较为明显的图像特征，我们采用数黑白转换跳变边沿个数的方法来确定终点线，当跳变沿个数大于5时即判定为终点线。
5.3速度控制算法
5.3.1加减速控制
速度整体速度控制思想为，直线加速，弯道减速。
首先已匀速方式通过所
有弯道，然后逐渐提速，以确定每种弯道的最大速度。
然后测出每种弯道的偏差值e，然后根据e来确定速度。
当e在-2~2之间时，判定为直道，此时速度最大。
5.3.2电机PID控制
小车通过BTN7971B电桥输出不同大小的PWM值实现对电机的控制。
通过编码器测量到的转速信号可以形成速度闭环。
核心步骤包括：假定期望速度为
exp_speed，编码器示数为taoch，电机的输出PWM值为pwm，定义期望速度与编码器示数差为error，令sum为每次error的总和，last_error为上一次的差值，则有pwm=P*error+I*sum+D*last_error。
通过整定P、I、D参数，使exp_speed 与taoch示数保持基本一致，则完成电机的PID控制。
5.3.2电子差速处理
由于C车模后轮为双电机控制，因此利用后轮的两个电机的差速可以辅助转弯。
根据弯道时编码器示数设定偏差比例k，转弯时，左轮输出为pwm_L=pwm*（1+k*dir）；右轮输出为pwm_R=pwm*（1-k*dir）；则可实现后轮的差速控制。
第十一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
第六章总结
通过不断地算法改进及参数调试，车模最终可以实现稳定的通过直道、弯道、连续弯道、十字路口、障碍物、坡道等道路元素，并可以在终点线后3m停车区域内停车。
平均速度可达2.6m/s以上，且具有较好的稳定性。
第七章主要技术参数
赛题组别光电
供电电池7.2V2000mAh
车模几何尺寸（长*宽*高）（厘米）280*160*320前轮驱动舵机型号S3010
微型处理器型号和个数MK60DN512VLQ;1个
线性CCD;TSL1401;2个传感器种类及个数
编码器；2个。