第九届智能车竞赛 东8 华东赛区-摄像头组-东南大学-蓝色妖姬 技术报告.doc

第九届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校：东南大学 队伍名称：蓝色妖姬 参赛队员： 智向阳 带队教师： 谈英姿 孙 琳 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。 参赛队员签名： 带队教师签名： 日 期：  目录 第一章 引言 - 1 - 第二章　机械结构设计 - 2 - 2.1车模结构 - 2 - 2.2摄像头安装 - 2 - 2.3轮胎 - 3 - 2.4配重 - 3 - 2.5其他传感器的安装 - 3 - 2.6车体主要技术参数汇总 - 4 - 第三章 硬件电路设计 - 6 - 3.1主要传感器选择 - 6 - 3.2最小系统 - 7 - 3.3电源模块 - 7 - 3.4驱动模块 - 8 - 3.5其他 - 9 - 第四章 软件开发 - 11 - 4.1 车模直立控制 - 11 - 4.2 车模速度控制 - 11 - 4.3 图像采集及处理 - 11 - 4.3.1 图像采集 - 11 - 4.3.2 边线提取 - 12 - 4.3.3 引导线提取 - 12 - 4.3.4 障碍识别与处理 - 13 - 4.3.5 人字路识别与处理 - 14 - 4.4 车模转向控制 - 14 - 第五章 开发及调试工具 - 16 - 5.1 开发平台 - 16 - a) SD卡调试平台 - 16 - b) 串口调试平台 - 16 - 第六章 总结 - 18 - 参考文献 - 19 - 附录： - 20 - 第一章 引言 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛是教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，经研究决定，委托教育部高等学校自动化教学指导分委员会主办的每年一度的全国大学生赛事。该项赛事有着很强的综合性，是涵盖了控制、模式识别、电子、电气、计算机和机械等多学科交叉的科技创意比赛。 为了进一步提高全国大学生智能汽车竞赛创造性和趣味性，激发高校学生参与比赛的兴趣，提高学生的动手能力创新能力和接受挑战的能力，组委会在前年电磁直立组和去年光电直立组的基础上继续规定今年摄像头组车模采用直立行走，这项新的改动给我们带来挑战的同时也给了我们新的、更大的动力 我们积极组队参加第九届全国大学生智能汽车竞赛。经过半年多的准备，我们发现相对于四轮车，机械结构在直立车的性能提升中占有很大的比重。在软件架构差不多的情况下，不同的机械结构会使得车子的运行结果又很大的不同， 因此在不断的磕磕碰碰中，我们总结了一些硬件和软件上的经验和教训，将在之后的章节中详细解说。第二章　机械结构设计 2.1车模结构 通过华东赛前对车模的调试及华东赛上各种结构车模的表现，我们发现车模结构对车速的提高、转弯控制及过人字的稳定性有着至关重要的影响。主要集中在以下几点： 重心降低可以使得拐弯的极限速度得到提高。当小车高速拐弯时，会出现内侧轮子离地的现象，从而使得车的方向控制失效，甚至出现侧翻的现象。自然，重心越低，对小车过弯也越有利。 本方案采用车模后仰的设计，重心大幅度降低，相较于传统直立方案的转弯极限速度有所提高，而且更容易通过角度变化控制加速度。 车身上半部分的质量对车过障碍的稳定性影响较大。以往的比赛经验中，我们总是尽量减轻车身重量，但从近期的调车过程中我们发现，车身重量并不是越轻越好。过轻的体重，会使得车与地面的摩擦力减小，不太利于转弯及车身稳定。另外，合理的配重还可以使得车身转动惯量较为适中，在直立控制和速度控制稳定性间达到较好平衡。 图 2-1 车模整体图 2.2摄像头安装 摄像头安装的位置和角度决定了车的前瞻大小及读取到图像的视野。较低的高度可以防止头重脚轻，使得直立更加稳定。但较低的高度同时会使得车在加减速时， 由于车身姿态的改变导致前瞻大幅度变化， 这样不利于转弯算法的稳定。所以我们选择了 35cm，较为适中的高度，并以较轻的空心碳杆固定摄像头，采用软排线尽量减轻车膜上半部分重量，取得较好效果。摄像头镜头使用的是广角镜，120度视角，可以尽量避免丢线情况发生。 图 2-2 摄像头安装 2.3轮胎 通过实际的尝试，我们发现，轮胎不仅决定了拐弯的好坏，同时对过人字路也有较大影响。车模自带的带海绵轮胎弹性较小，在经过人字路时转向角速度较大，比较容易引起车身不稳定。为此我们在轮胎内填充了较有弹性的海绵，使得轮胎类似于充了气一样，有较好弹性，从而更适合转弯、避障和过人字。 另外，为了保证车过弯时的摩擦力，我们磨掉