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　　作者：东北大学秦皇岛分校 丁汝涛 殷虎 马冬梅

　　指导教师：孙文义 吕江涛

　　作品简介

　　第一章 引 言

　　1.1智能车的发展意义

　　智能车也称无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一身的综合系统。智能汽车的设计和开发，将从根本上改变现有汽车的信息采集处理、数据交换、行车导航与定位、车辆控制的技术方案与体系结构。随着科学技术的发展，特别是计算机技术、信息技术、人工智能、电子技术的突飞猛进，智能车辆技术有了实现的技术基础。目前智能车辆技术在轿车和重型汽车上主要应用于碰撞预警系统、防撞及辅助驾驶系统、智能速度适应、自动操作等，其在军事上的应用更加广泛和重要。

　　智能车竞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意性比赛。在实物平台基础上，制作一个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上知道识别道路行驶，小车的成绩取决于单圈行驶所用的时间。

　　1.2 电磁车的总体设计思路

　　智能车竞赛已成功举办了六届，第七届电磁组比赛要求车模在直立的状态下以两个轮子着地沿着赛道进行比赛，相比四轮着地状态，车模控制任务更为复杂。所以没有足够的经验可供我们借鉴，对所能找到关于直立小车和以前电磁车循迹的资料的认真分析和总结，找出一种适合直立电磁车的算法，并最终确定我们的设计思路。

　　第一，使小车可以直立行走。为了能够方便找到解决问题的办法，首先将复杂的问题分解成简单的问题进行讨论维持车模直立也许可以设计出很多的方案，本参考方案假设维持车模直立、运行的动力都来自于车模的两个后车轮。后轮转动由两个直流电机驱动。因此从控制角度来看，车模作为一个控制对象，它的控制输入量是两个电极的转动速度。

　　第二，循迹直立行走。通过对不同赛道磁场特性的分析，再加上对上届各队算法的研究，我们发现两个水平线圈就就可以完成循迹。

　　第三，尽量优化行车路径。在赛场上，我们可以看到摄像头车以及光电车可以实现“抄近道”的跑法，所谓“抄近道”，是指智能车并不是严格沿着黑线行进，而是在保证不犯规的情况下，走最短的路径，但是由于传感器的不同，电磁车没有摄像头车及光电车那么远的前瞻，所以“抄近道”对电磁车来说比较难实现，但是通过不断的调节参数就可以完成对相应赛道的路径优化，使小车跑的更加柔和不断提速。

　　在智能车硬件电路的设计上，采用了模块化的设计思想。将整个系统分为最小系统板、信号采集模块、信号初步处理模块等若干模块。每个模块只负责完成特定的功能，与其他模块之间相对独立。这种“分而治之”的模块化硬件设计思想，把复杂的系统分为若干功能模块，方便了小组内进行分工设计。同时，由于进行了模块化划分，电路规模也相对变小了，减小了出错的几率，增大了成功率。在前期开发阶段，可以对各个模块进行单独测试。保持各模块间接口定义不变，各模块可以单独升级换代，具有一定的通用性。同时所有硬件模块均制作了PCB板，减轻了车模的重量，增加了硬件电路的可靠性。

　　1.3 本文结构安排

　　本文讨论以电磁线圈为路径探测传感器的路径识别算法和以陀螺仪和加速度传感器为小车控制小车直立的平衡算法的设计与开发，主要研究电磁线圈对通有交流电的导线的道路检测方法、初步路径识别算法。

　　1) 引言。主要介绍了智能车的发展意义，并针对本文电磁车的总体设计思路。

　　2) 控制系统总体方案设计。本章介绍了组委会对智能车设计的基本要求，系统设计思路，整体方案的设计。

　　3)直立行走的原理。本章介绍直立行走原理，传感器。

　　4)软件编写及调试。本章主要介绍小车行走的软件设计和串口调试。

　　5)总结。

全文请访问：电磁组 东北大学秦皇岛分校 东秦5队 技术报告.pdf。