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作者：哈尔滨工程大学 贺浩 闫小乐 胡佳兴

指导教师：张爱筠 管凤旭

      作品简介

　　摘要

　　本文详细介绍了我们为第七届全国智能车大赛所准备的智能车系统方案，该系统采用飞思卡尔半导体公司的16 位单片机MC9S12XS128MAA 单片机作为本系统的主控制器，采用基于CCD 摄像头的图像采集模块来实时获取赛道信息，通过软件算法从赛道黑线上提取路径，识别出当前所赛道，计算出车体与路径的位置偏差，采用PID 算法对舵机进行控制，通过车身尾部的光电编码器实时采集智能车速度信息，根据返回的数据通过软件算法处理实现系统的速度闭环控制。在调试过程中，我们应用SD 卡模块和自行开发的配套上位机进行辅助调试。智能车会通过算法分析前方的路况，并根据不同路径为智能车分配不同的速度。本文将介绍赛车的机械结构和调整方法，赛车转向模块和驱动模块的设计，参数和相关测试，图像采集模块中摄像头的工作机制以及安装选型，采样电路设计和采集策略。除了智能车系统本身的介绍外，我们还将详细叙述系统该法中所用到的开发工具,软件以及各种调试，测试手段。

　　引言

　　自动寻迹车是一种具备自主判断、决策能力的综合智能系统。它的设计集机械、电子、检测技术与智能控制于一体，在社会生活中有着广泛的应用，例如自动化生产线的物料配送机器人，医院的机器人护士，商场的导游机器人等。

　　智能车大赛以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创新比赛。随着赛事的逐年开展，不仅使参赛学生自主创新能力的提高，对于高校相关学科领域的学术水平的提升也有一定的帮助。目前，此项赛事己经成为各高校展示科研成果和学生实践能力的重要途径，同时也为社会选拔优秀的创新人才提供了重要平台。

　　全国“飞思卡尔”智能汽车车大赛在这样的背景下产生，智能模型车比赛要求利用车上的视觉装置，使智能小车在给定的区域内沿着轨迹自动行进，在确保稳定性的情况下，速度最快者获胜，根据路径判别的原理不同，分为光电组、电磁组和摄像头组三种类型。本文所述智能车为摄像头组设计，采用与白色地面颜色有较大差别的黑色线条引导和CCD 摄像头识别路径，通过舵机驱动前轮转向，采用直流电机驱动后轮前进，并采用PWM 实现电机的调速，使智能车快速、平稳地行驶。

　　第一章 智能汽车整体设计

　　1.1 智能车的路径识别的方案设计

　　1.1.1 摄像头选择

　　由于智能车的车体控制方法是基于对赛道路径的准确提取，判断的前提之下，因此图像传感器的选择对于智能车至关重要。目前市面上常见的摄像头有CMOS 和CCD 两种，CCD 摄像头优点是灵敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、功耗高，需要工作在12V 电压下，因此需要专用的升压电路。这对7.2V 电池供电的智能车来说能耗较大。CMOS 摄像头体积小，耗电量小，图像稳定性较高。并且COMS 摄像头中的数字摄像头类型具有速度快，电路简单等优点。目前常用的数字摄像头为OV7620，OV7670 等，我们选用了OV7620 进行试验，试验中发现OV7620 能够实现直接输出8 路数字图像信号，并且不需要专门的升压电路，减轻了电池的负担，但是由于寄存器设置较为复杂，并且环境适应能力差，易受干扰，最终我们还是沿用前几届的方案，采用CCD 模拟摄像头作为图像传感器。

　　我们选用了采用SONY 1/3" 的CCD 芯片的摄像头，有效像素为有效像素:PAL:500(H)×582(V)，感光面积为4.8mm×3.6mm，信号为PAL(模拟信号)，水平清晰度为420 电视线，奇场在前，偶场在后。

全文请访问：摄像头组-哈尔滨工程大学-极品飞车一号技术报告.pdf。