模型汽车自动跟踪行驶系统的研究.pdfVIP

第29卷第4期 河南科技大学学报：自然科学版 V01．29No．4 2008年8月 JournalofHenan ofScienceand Science Aug． 2008 University Technology：Natural 模型汽车自动跟踪行驶系统的研究 万玉琼1，梁霄2 (1．洛阳理工学院机电工程系，河南洛阳471023；2．东华大学信息工程系，上海201620) 摘要：论述了利用PID控制策略实现模型汽车自动跟踪行驶的一种方法，主要介绍了自动跟踪行驶系统的硬 ‘件组成及相应的控制技术，并着重分析了PID控制策略在该类系统中的实现思想，以及相应控制软件的设计 过程。 关键词：模型汽车；单片机；自动跟踪行驶系统；红外传感 中图分类号：U469；TP273 文献标识码：A U 刖茜 现代信息技术的迅速普及正在有力地推动汽车设计的变革，其中智能化是一个大方向，智能汽车这 一概念内容较广，可以从很多方面实现智能化，其中，基于道路特征识别的智能汽车自动驾驶是各国研 究的一个热点。在道路特征识别中，一个很重要的方面就是道路边界的识别，识别的方法有多种，一种 方法是采用CCD摄像机获取运动目标图像序列，用基于背景重建的运动变化，对运动目标检测，通过运 动分割并求运动梯度计算出物体运动方向，利用目标的短时相似性，完成对目标的跟踪与识别，这是一 种机器视觉技术；另一种方法是通过对环境景物的理解，识别人造或自然的路标，以完成智能汽车的定 位‘1。21。 本文主要介绍模型汽车通过跟踪人工设置标识，完成自动驾驶的一种实现方法，模型汽车自动驾驶 需要解决的关键问题是：用传感器实现对路面信号的精确采集，使汽车能够自主识别路线；有效处理检 测信号，通过合适的控制策略来“教”会汽车怎样根据不同的路线信号灵活应变；根据处理信号，有效地 控制执行部件，实现行走驱动电机和转向舵机驱动的控制。按照实现功能可以将系统大致分成以下几 个环节：路面信号检测环节，输出驱动电机舵机环节，控制算法执行环节，作为示例的模型汽车采用 Freescale HCSl2单片机作为控制中枢，人工设置的道路标识为与白色路面轴线重合的黑色引导线。 1 硬件部分及其实现 模型汽车硬件部分由光电传感器、单片机、舵机、电源、系统电路板、驱动电机、车身等组成，如图I 所示。 路面探测选用8个LMl650红外光电传感器，该型传感器由一个红外线发射二极管和一个基极光 控的接收三极管组成。红外线进行道路上黑 单片机(HCSl2MCU 色引导线和白色路面的判定，从而控制舵机 转向和驱动电机变速。 系统电路板r—_1车轮驱动电 模型汽车控制方向用舵机为伺服电机， 光电传感器 舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些 皇望J 电气部分 需要角度不断变化并可以保持的控制系统。 机械部分 它可以在微机电系统和航模中作为基本的输 出执行机构，其简单的控制和输出使得单片 机系统非常容易与之接口。基于单片机的舵 图1 模型汽车系统组成 作者简介：万玉琼(1956一)，女．四JII成都人，副教授 收稿日期：2007—12—23 万方数据 ·24· 河南科技大学学报：自然科学版 2008正 机控制系统有简单、精度高、成本低、体积小的特点，并可根据不同的舵机数量加以灵活应用，HCSl2单 片机具有编程实现脉宽调制输出(PWM)的功能，舵机可接收单片机PWM端口输出的、一定周期内具有 一定占空比的脉冲信号而转向。