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作者：国防科学技术大学  孟德远  季明江  秦键

指导教师：李炎  杨云  赵海洋

      作品简介

　　摘要

　　本文以第六届全国大学生智能汽车竞赛为背景，设计并实现了基于主动式电磁传感器的电磁小车。整个系统涉及由交变电流产生的空间磁场建模分析，车模机械结构调整，驱动电路、主控器电路和传感器电路设计，信号处理，位置算法设计，控制算法设计和整车联合调试等多个方面。 本文主要创新点如下：
       1．提出了基于三次多项式曲线拟合的位置解算算法。该算法采用三次多项式来拟合通电导线周围磁场强度变化曲线，从而解算出小车相对赛道的偏移距离。该算法在满足实时性与检测精度的前提下，对复杂赛道具有很强的适应性。

       2．给出了基于赛道曲率的“阿克曼转向”控制算法。该算法通过位置偏差计算出赛道曲率，然后应用“阿克曼转向模型”计算出转角控制量。该转向控制算法能适应各种曲率的赛道，克服了已有方法在大半径赛道中的抖动现象。

关键词：智能车；电磁导航；多项式曲线拟合；阿克曼转向模型

第1章 绪 论 1.1 背景介绍
1.1.1 智能小车竞赛背景
       教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已举办的全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大竞赛的基础上，经研究决定，委托教育部高等学校自动化专业教学指导委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛，并成立了由教育部、自动化分教委、清华大学、飞思卡尔半导体公司等单位领导及专家组成的组委会。全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛同其他体育竞技比赛一样，前四届比赛设立了光电组与摄像头组两个赛题组别，而第五届新增加了电磁组。该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神。

       摄像头组是指赛车使用透镜成像原理进行道路检测，光电组主要是使用光电传感器如红外传感器采集路径信息，电磁组则主要通过采用通电导线产生的电磁场对智能车进行引导。参赛车辆分别按照不同技术组别进行开发，分组竞争。该竞赛涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械及车辆工程等多个学科的科技创意性比赛。

       比赛使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，光电组使用的是A型车模，电磁组使用的是B型车模，摄像头组使用的是C型车模。采用飞思卡尔公司提供的8位或16位微控制器作为核心控制单元，以各组限定的传感器感知赛道信息，自主构思控制方案及系统设计，包括处理器选型、传感器系统设计、硬件系统设计和软件系统设计。最终，使改装后的车模沿着赛道自主行驶，在最短的时间内到达终点完成比赛。

全文请访问：国防科技大学（电磁）-铁军二师技术报告.pdf