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作者：河南大学 赵环宇 秦明岩 赵文丰

指导教师：高伟 张镭

作品简介

　　摘 要

　　本论文以“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛为背景，介绍了以N286车模为搭建平台的智能车设计与控制。

　　本设计以MC9S12XS128作为唯一的微控制器，进行数据的采集处理和电机、舵机的控制;采用CMOS摄像头为核心路径识别传感器，实现黑线的提取并路径的判别;以基于BTS7940的设计作为电机驱动，实现电机的稳定控制;针对车模的双电机后轮分别驱动模式，我们采用了力求精确的双光电编码盘分别进行速度的测量以及控制，实现了此动力控制系统的闭环控制，更好的满足了系统设计中差速控制的需要。

　　此外，在控制策略算法上，本设计采用了动力系统的PID控制算法，转向系统的PD控制算法。

　　为了更好的分析、调试整个系统，我们借助于24L01无线模块，开发使用了VB上位机、Labview上位机分别辅助调试进行。

　　综合整个系统，结合整体实验结果表明，本方案切实可行。

　　第一章 引言

　　1.1 智能车研究背景

　　随着全球能源问题的日益突出，电动汽车逐渐成为当今世界汽车市场的重要分支，也必将成为未来汽车市场的发展方向和主要力量。此外，科学技术的飞速发展势必将解放人工的课题更多的应用于汽车领域。在这个大环境下，智能汽车逐步进入了现代科技的视野并发展成为现代汽车工业的研究对象。

　　Control Engineering公司通过检测埋在地下的引导导线来控制EA(Electic Vehicle)的运行方向，开发了导线引导系统。Egemin Automation公司的mailmobile机器人则开发了基于三个光电探头的自动循迹系统…… 以上转述只是冰山一角，智能车的技术正在不断发展中。

　　现有的智能车导航方式主要有磁导航和基于机器视觉的到导航两种主要方式。磁导航方式在稳定性较好的优势下也有它先天的不足:运行维护成本较高，功能较为单一，无法对不具有电磁特性的障碍物进行识别。于是基于机器视觉的智能车自动循迹系统越来越多的受到科技界的关注，在近些年逐步发展起来。视觉传感器具信息量大、无噪声、无有害影响、直观性强、扩张性好等特点。在实际应用中,给出机器能有效识别的引导线 ,智能车便可通过视觉导航系统来进行自身的运动控制。相比于安装铺设电磁信号类轨道等方法而言 ,这种方法显然更具有系统的灵活性 ,而且明显降低成本。德国的 Vo rmas2 p 智能车系统、美国的Navlab25 智能车系统都采用了识别高速公路车道标线的方法来实现智能车辆高速自主导航。

　　智能车技术的不断发展势必将在未来的社会中改变人们的生活方式。

　　1.2 智能车大赛背景

　　在教育部“加强大学生工程实践、创新能力的团队精神培养”的精神倡导下，教育部高等教育司研究决定并且授权委托教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办、飞思卡尔半导体公司协办该比赛。首届“飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛”在2005年北京拉开了序幕。此竞赛自此以及圆满举办了五届，在全国高校间起到了不俗的影响。参赛队伍逐年增多，整体水平逐年提高。

　　此竞赛以现代智能汽车研究为背景，在专业技术上涉及了系统自动控制、路径模式识别、图像传感技术、汽车电子控制、电气涉及、计算机辅助设计、机械设计改装等不同领域。良好的推动了当代大学生的动手能力的培养和综合素质的提高，让大学生更好的认识到了团队的配合。为高校展示大学生动手能力培养上提供机会，也为社会创新型人才的展示提供了舞台。

　　大赛按照传感器类别的不同分为三个组别：光电组、摄像头组、电磁组。各组自己设计、选择规则允许内的传感器件，结合赛会指定的微控制器件，进行车辆运行中赛道信息的识别、动力控制、转向控制等具体内容。在赛会规则的允许范围内，最快完成比赛的将取得最好成绩。

　　1.3 技术报告整体布局以及文献综述

　　本技术报告是以智能车设计过程中从硬件到软件、由底层到高层的思路进行展开的。

　　第一章 引言，概括了参加的智能车研究以及智能车大赛的背景知识，并叙述了此技术报告的章节布局和文献综述。

　　第二章 总体设计，概括叙述智能车系统的总体设计思想。

　　第三章 整车布局及机械改装，记录整个车模所承载的各个系统模块的整体布局和与对车的机械方面做的分析和改装。

　　第四章 电路设计，详细讲述整个系统电路部分的设计制作。

　　第五章 程序算法，讲述系统的程序核心部分以及控制算法。

　　第六章 开发工具以及辅助调试。

　　第七章 比赛总结与展望

　　此次比赛是我河南大学物理与电子学院对飞思卡尔杯摄像头组的比赛的首次尝试，因此在准备过程中查阅参考了不少技术资料。所有参阅的技术资料目录将在附件中被详细列举。

　　报告中详细记述了小组成员在机械改装、电路设计、整车布局、程序设计、整车调试等环节中的具体实施与创意，凝聚着小组成员的汗水。在准备过程中我们在老师的指导下广泛涉猎相关的专业内容，汲取相关专业知识，培养了我们的动手能力，锻炼了我们对所学知识的融合。

全文请访问：河南大学-摄像头一队_技术报告.pdf。