全国智能汽车大赛-恩智浦杯-江西科技学院-汽车信标组.docx

第十一节全国大学生智能汽车邀请赛技术报告

第十一届全国大学生智能汽车技术报告

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目录

TOC\o1-3\h\z\u引言 1

比赛任务 2

第一章 方案设计 1

1.1系统总体方案的设计 1

1.2系统总体方案设计图 1

1.3小结 2

第二章 机械设计 3

2.1整车布局 3

2.2机械安装及改造 4

2.2.1电机的安装 5

2.2.2舵机的安装 5

2.2.3防撞设计与安装 6

2.3传感器的设计安装 8

2.3.1摄像头的安装 8

2.3.2编码器的安装 9

2.4重心位置调整 10

2.5小结 11

第三章 硬件电路设计 12

3.1模块设计 12

3.1.1电源管理模块 12

3.1.2电机驱动模块 13

3.2单片机及其其他电路部分设计 14

第四章 软件系统设计 16

4.1程序流程图 16

4.2速度与转向pid控制 17

4.3寻灯算法 18

4.4偏差中心值 19

4.5旋转半径的优化 22

4.6避障处理 24

第五章 主要技术参数说明 26

结论 26

参考文献 28

附录：程序源代码 29

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引言

智能汽车的行驶控制一直以来是自动化、汽车等学科研究的目标，首届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车大赛以邀请赛的方式使更多的学校和同学有了探索的机会。现在历经十一届，每一届都较前一届无论是速度还是稳定性都有新的突破。为了追求小车的高速和稳定的目的，人们对人工智能与机器人技术，汽车技术，自动控制技术各方面都进行了更广泛、更深入的层面展开研究，这样无疑对学术研究和生产应用都有很强的实际意义。比赛涉及到的专业知识有自动控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，对学生的知识融合和实践动手能力的培养有重大的意义，对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的长期推动作用。

在这份报告中，我们主要通过对整体方案、机械、硬件、算法等方面的介绍，详细阐述我队在此次智能汽车竞赛中的思想和创新。具体表现在机械的创新设计、算法以及辅助调试模块等方面的创新。我队成员涉及电子、机械、计算机等专业，在准备比赛的过程中，队员查阅了大量的专业资料，反复地调试汽车模型的各项参数。所有队员都为此次智能汽车竞赛付出了艰苦的劳动。这份报告凝聚着江西科技学院智能汽车队全体队员的心血和智慧。

比赛任务

选手制作的车模开始位于发车区域内，此时所有的信标都是熄灭状态。开始比赛后，比赛系统自动会点亮第一个信标，点亮的信标会以10Hz的频率发送红色和红外闪烁光。此时选手的车模能够识别确定信标的方位并做定向运动。当车模上安放的磁标进入信标附近的感应线圈后，比赛系统会自动切换点亮到下一个信标，车模随机前往第二个点亮的信标。此过程将会进行10次左右。最终比赛时间是从当一个信标点亮，到最后一次信标熄灭为止。在此过程中，需要车模能够避免冲撞信标，以免造成车模行动受阻甚至损坏。车模冲撞信标并不进行判罚。相对于其它赛题组，信标越野组在完成任务时有它自己的优势和劣势。该组别的优势在于场地内的信标会发出强烈的红色和红外光线，所以车模只需要借助于红外滤光片便可以滤除掉大部分可见光的干扰，便于准确检测到信标的位置。建议采用鱼眼镜头或者全向反射镜来扩大检测范围。信标组的劣势在于它不像其它组别都是进行局部赛道检测，而是进行全局信息检测，相对检测信息量大，检测精度低。并且在车模运行过程中，还需要对于运行轨迹进行优化，并检测其它信标避免碰撞。车模需要安装计时磁标。车模制作完成后，长度（包括传感器）没有限制，比赛计时控制系统发车区宽度不超过25cm，高度不超过40cm。

方案设计

本章主要介绍智能汽车系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能汽车控制系统进行深入的介绍和分析。

1.1系统总体方案的设计

智能车系统采用大赛组委会提供的C型车模，以飞思卡尔半导体公司生产的32位微控制器K60作为核心控制器，在IAR开发环境中进行软件开发。智能车所处的赛道信息是由车体上方的摄像头和CCD等传感器采集，经K60接收处理后，用于赛车的运动控制决策，通过PWM控制直流电机对智能车的加速和减速，以及伺服舵机对智能车进行转向控制，使赛车在赛道上能够以最短的时间最快的速度跑完全程。此外还加了LCD显示屏来显示摄像头和CCD的反馈图像，便于更好的控制智能车的速度以及转