自主式探测小车.pdfVIP

自主式探测小车 ――在智能公交系统中的应用 参赛号：D10460 参赛者：邱雪松，冯春阳，金皓纯 职业：本科生 电子邮件：hase_lu@tongji.edu.cn 推派单位：同济大学 Motorola 控制器教学实验室 指导老师：严隽薇，曹立明，陆杰 【1．摘要】 本文介绍了一个自主式的小车模型在智能公交系统中的运用。小车以 Motorola 公司的 MC9S08GT32 作为核心控制器，以脉宽调制(PWM)控制方式控制电机，采用电场传感器 MC33794 等传感器件对周围环境进行感知，采用红外寻迹走法，利用 PID 控制算法对小车 的转向进行控制修正，并通过RF 无线通讯模块将小车的位置实时传输回控制室（PC 机）。 同时，该系统中还包括远程调度和远程监控，实现真正的自主式公交智能系统 关键词： 自主式寻迹；智能公交系统；MC9S08GT32 ；MC33794；里程推算法（Dead－Reckoning） PID 反馈算法；RF 无线传输 【2 ．引言】 从机器人诞生到上世纪 80 年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到了 90 年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，人类活动领域的不断扩 大，机器人应用也开始从制造领域向非制造领域发展。原先只是在航空军事项目中才使用的 自主式机器人也开始进入到人们的日常生活中来了。 随着我国国民经济的飞速发展，城市建设日新月异，城市交通和环境保护问题日益严重， 已成为严重影响许多大中城市发展的重点问题之一。显然，大力发展公共交通，实现公共交 通的电气化，实现数字化、智能化城市公交管理，已成为现代化大中城市发展的必然要求。 本文所介绍的自主式智能公交系统主要由两部分组成：自主式电动公交车和远程智能监 控调度系统。 首先是自主式电动公交车。不同于工业机器人，其主要特点是工作环境的非结构化和不 确定性，因而对系统的要求更高，需要系统具有自主行动功能，对外感知能力以及局部的自 主规划能力等。基于以上背景考虑，我们就是利用一片 MCU 来制作完成一辆自主式电动公 交车。我们的电动公交车模型采用电池驱动，PWM 波调速。公交车可以在不完全确定的道 路环境下，通过自我判断，对周围环境进行探测，并做出相应的反映（如红绿灯的判断，十 字路口的转向判断，遇障处理，车站停车的判断等等）。通过无人驾驶可以减少因司机长途 驾车的疲劳或驾驶失误造成的交通事故。不同于目前采用在机器人上多为超声波传感器，红 外传感器等，本项目尝试应用 motorola 的 mc33794 电场传感器，来完成对周围环境功能的 感知。此外，公交车还需有良好的导航和定位系统。本项目公交车采用相对定位法和寻迹的 导航方式。 其次就是远程智能监控调度系统。该系统可以由两个系统组成：数据采集系统和公共交 通调度系统。在数据采集中，一个重要的部分就是对公交车现有位置数据的采集。我们所使 用的是基于里程计的公交车定位系统。它有以下特色：首先，相对于那些 GPS 定位系统， 我们的定位系统简单，易于使用且价格低廉。其次，由于可以在每个车站中进行重新定位， 所以即使在长距离运行时，也不会产生很大的累计误差。这样我们可以在对公交车进行最小 改动的前提下，完成一个相对较为准确的定位，做到既经济又实用。而在公交调度系统中， 由于我们已经采集了诸如定位数据、客流量、站点间行程时间数据、公交车发车间隔数据， 因而可以很轻松地通过调度室来完成对整个公交系统调整。 综上所述，自主式探测小车也是一个很好的试验模型，对各个层次的研究，仿真都有一 定的参考价值。本方案所设计的智能公交系统是一个集环境感知、路线规划、动态决策、行 为控制、实时反馈于一体的多功能综合系统。 【3 ．设计目标】 1．实现公交车在公路上稳定的寻迹行驶 2 ．实现公交车对基本路面情况的判断，如十字路口，红绿灯，车站等 3 ．实现公交车对紧急情况的处理，如遇障等 4 ．实现公交车与调度室的通信 5．用公交车上的摄像头完成对公交车的远程监控 6 ．用基于里程计的公交车定位系统实现对公交车的实时定位 7 ．用 PC 完成对公交车发回的信息处理 8．用 PC 实现