1、第七屆飛思卡爾智能車(chē)大賽傳感器解決方案（光電組）院系名稱(chēng) ：電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí) ：電氣1103班 學(xué)生姓名 ：周偉偉 協(xié) 會(huì)： 電子科技協(xié)會(huì)光電組 傳感器解決方案今年的第七屆飛思卡爾智能車(chē)大賽與前幾屆比賽最大的區(qū)別就是賽場(chǎng)的改變，以往我們都采用中間黑線的賽道，今年是第一次用兩邊黑線的賽道。本次比賽中，光電組車(chē)模改裝完畢后，車(chē)模尺寸可以達(dá)到350mm寬。而上屆比賽要求是尺寸不能超過(guò)250mm 寬，并且賽道寬度由原來(lái)不小于50cm改為現(xiàn)在不小于45cm。車(chē)變寬，道變窄，我覺(jué)得這都是給賽道轉(zhuǎn)型一個(gè)過(guò)渡。盡管如此，新的規(guī)則在難度上還是有很大的提升，以往的很多經(jīng)驗(yàn)不能再直接拿過(guò)來(lái)用。查閱了近幾年來(lái)飛思

2、卡爾智能車(chē)大賽的視頻和技術(shù)報(bào)告，我發(fā)現(xiàn)在光電組中凡是名次靠前的隊(duì)伍，全部用的是的激光來(lái)作為光電傳感器。相對(duì)于紅外傳感器來(lái)講，在前瞻和視野上，激光傳感器有著自身極大的優(yōu)勢(shì)。由此我認(rèn)為在智能車(chē)比賽中激光傳感有完全替代紅外傳感的趨勢(shì)，并且這次賽道的改革定會(huì)加快這一趨勢(shì)，使得激光傳感的優(yōu)勢(shì)更加明顯。雖然我校是全國(guó)最早參加飛思卡爾智能車(chē)大賽的學(xué)校之一，并且在河南省高校中此項(xiàng)目處于領(lǐng)先位置，但是我們也不得不去注意我們與大賽排名靠前的院校的差距。就光電組來(lái)講，我們學(xué)校歷年來(lái)一直采用傳統(tǒng)的紅外傳感，更多注重算法的運(yùn)用，對(duì)硬件的重視程度并不是很突出。對(duì)于激光傳感、搖頭循跡這面的技術(shù)還處于初級(jí)水平，并未得到實(shí)際的

3、運(yùn)用。此次賽道的改革，定將引起各大院校的技術(shù)改革，面對(duì)新的規(guī)則，大家再一次站到同一起跑線。這對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，更是一個(gè)機(jī)遇。同時(shí)我也希望可以在這次挑戰(zhàn)和機(jī)遇中和大家一起努力，學(xué)到更多知識(shí)，提升自己水平。說(shuō)實(shí)在，以前沒(méi)有接觸過(guò)智能車(chē)，對(duì)此根本不了解。只能根據(jù)所查的資料進(jìn)行分析，設(shè)定以下幾種方案，可能都存在其弊端，望諒解。我的方案分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是基于紅外傳感，因?yàn)槲覀儗W(xué)校對(duì)于紅外傳感的使用有著較長(zhǎng)的歷史，有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)上比較嫻熟。另一類(lèi)是基于激光傳感，因?yàn)榧す鈧鞲杏兄陨淼膬?yōu)勢(shì)，為提高車(chē)速增加了空間。方案A1：紅外循雙邊今年雖然賽道變窄，車(chē)體變寬，但是賽道最小寬度為45cm，賽車(chē)

4、最大寬度為35cm，要想用紅外傳感器來(lái)保證賽道兩邊的黑線都在傳感器之下是不肯能做到的。我這里所說(shuō)的循雙邊是講在賽車(chē)的前進(jìn)中兩邊的黑線都能利用到，但實(shí)際上并沒(méi)有將任何一根黑線壓在傳感器之下。也就是說(shuō)，賽車(chē)實(shí)際實(shí)在白色的賽道上前行，如果是直道且賽車(chē)并未偏離賽道時(shí)，所有傳感器都不會(huì)檢測(cè)到黑線。只有當(dāng)賽車(chē)在遇到轉(zhuǎn)彎或者偏離中心位置時(shí)，傳感器才發(fā)揮其作用。如果這樣安裝傳感器的話，賽車(chē)在直道上行駛時(shí)并不能準(zhǔn)確的判斷自己的位置，因?yàn)榧词官愜?chē)在賽道中心，最靠邊的傳感器至少也要距黑線5cm，一旦在高速行駛的情況下遇到彎度較大的大S彎道時(shí)，來(lái)不及減速轉(zhuǎn)向，很容易沖出賽道。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我在保證賽車(chē)的穩(wěn)定性為前

5、提下，通過(guò)將傳感器排布成倒“八”字來(lái)提高賽車(chē)前瞻性，這樣賽車(chē)可以較早的發(fā)現(xiàn)彎道，做出相應(yīng)的減速，防止沖出跑道。但是這個(gè)僅僅只是個(gè)理論，可行與不可行只有通過(guò)實(shí)際測(cè)試才能知道。這是我最早的構(gòu)想，因?yàn)閭鞲衅鬟@樣的安裝類(lèi)似于我們以往的方案，只不過(guò)是黑線檢測(cè)的方式變了些。但對(duì)于這個(gè)方案，我自己感覺(jué)其中有很多不確定因素。例如：賽車(chē)在行進(jìn)過(guò)程中距離黑線有一定距離，如果賽車(chē)在進(jìn)入彎道前處于彎道內(nèi)側(cè)黑線附近，那么進(jìn)入彎道后它就不能即使檢測(cè)到彎道，會(huì)與彎道外側(cè)黑線形成一個(gè)較大的夾角，因而降低轉(zhuǎn)彎效率。在遇到交叉口時(shí)，由于四周全無(wú)黑線，以白色為準(zhǔn)的賽車(chē)會(huì)很容易失控。對(duì)于這些，我完全沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)，還望給予指導(dǎo)，或許用

6、程序可以彌補(bǔ)這些缺陷。方案A2：紅外循單邊如果說(shuō)我的上一個(gè)方案是改變算法但不改變車(chē)型的話，那么我這個(gè)方案就是改變車(chē)型但不改變算法。雖然賽道改成了兩邊黑線，但是兩條黑線中的任意一條都是貫穿整個(gè)賽道，我們可以只使用賽道上其中的一條黑線，利用賽車(chē)寬度增加這個(gè)優(yōu)勢(shì)，將所有傳感器置于賽車(chē)的一側(cè)，通過(guò)確定確定中心傳感器的位置來(lái)確定賽車(chē)的位置。在賽車(chē)行進(jìn)時(shí)，就像以往幾界比賽一樣，如果中間的傳感器檢測(cè)到黑線，就證明賽車(chē)在賽道的正中心，同樣也可以根據(jù)檢測(cè)到黑線的不同傳感器來(lái)計(jì)算賽車(chē)的偏離位置和彎道曲率。在這個(gè)方案中，循跡方式和傳統(tǒng)的紅外循跡類(lèi)似，所以以往的部分經(jīng)驗(yàn)仍可以移植過(guò)來(lái)。但是這個(gè)僅僅只是個(gè)理論，可行與不

7、可行只有通過(guò)實(shí)際測(cè)試才能知道。由于傳感器都安裝在賽車(chē)的一側(cè)，不對(duì)稱(chēng)的車(chē)身除了影響美觀外，更重要的是賽車(chē)的重心將會(huì)發(fā)生偏移。為了更好的循跡，傳感器做的很長(zhǎng)，力矩自然增大，為了使賽車(chē)重心不發(fā)生太大偏移，需要在另一側(cè)安裝配重，這無(wú)疑增加了賽車(chē)自身的重量。還有就是較長(zhǎng)的傳感器跟容易發(fā)生抖動(dòng)和如何讓賽車(chē)順利穿過(guò)交叉口，也是需要我們解決的問(wèn)題。方案B1：激光循雙邊我相信今年大多學(xué)校會(huì)選擇激光作為主要傳感器，當(dāng)然也會(huì)用紅外作為輔助判斷起跑線。這種情況下，重點(diǎn)發(fā)展激光是必要的。參考了網(wǎng)上其他學(xué)校的激光排布，我做了這套方案。由于激光可以通過(guò)分時(shí)點(diǎn)亮實(shí)現(xiàn)多對(duì)一，即多個(gè)發(fā)射管發(fā)射激光，一個(gè)接收管接收，所以大大的提高

8、了傳感器的利用率，再加上激光可以達(dá)到60cm左右，用激光做到雙邊循跡不成問(wèn)題。傳感器板子可以做成“八”字形，使得激光可以照射在賽道兩端的黑線上。為了車(chē)子有更好的前瞻性，我們可以將激光的照射點(diǎn)打向賽車(chē)前方40cm，在這距離內(nèi)，我們用5mW的激光管可以穩(wěn)定的工作。為了防止賽車(chē)在過(guò)彎道時(shí)信號(hào)丟失，和確保車(chē)子的靈活性，可以采用在賽車(chē)上加裝一個(gè)舵機(jī)來(lái)控制激光照射方向，保證時(shí)刻雙邊都在黑線之上，通過(guò)判斷舵機(jī)的角度，來(lái)判斷彎道的曲率。但是這個(gè)僅僅只是個(gè)理論，可行與不可行只有通過(guò)實(shí)際測(cè)試才能知道。這個(gè)過(guò)程中，激光的調(diào)試，搖頭舵機(jī)的控制，新算法的應(yīng)用，這些都是有待我們?nèi)W(xué)習(xí)的東西。方案B2：激光循單邊這里的單邊意思是將兩條黑線分成兩條單一的黑線利用，而不是只利用一條黑線。這個(gè)方案是借鑒以往比賽中有些院校采用雙排激光循跡的方法，一條遠(yuǎn)觀，一條近看，從而省去了用舵機(jī)來(lái)防止丟線的問(wèn)題。相對(duì)于上個(gè)方案，在左右兩排激光的安裝位置上有所改變，我們可以將一側(cè)的激光照射的遠(yuǎn)一點(diǎn)，保證賽車(chē)的前瞻性，將另一側(cè)的激光照射的近一點(diǎn)，保證賽車(chē)的穩(wěn)定性。賽車(chē)在直道上高速行駛時(shí)，可以通過(guò)靠前的激光判斷是否到達(dá)彎道以及彎道曲率，在進(jìn)入彎道之后，賽車(chē)則可以通過(guò)靠后的激光穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎，當(dāng)然在整個(gè)過(guò)程中這兩組激光是相互配合相互彌補(bǔ)的。但是這個(gè)僅僅只是個(gè)理論，可行與不可行只有通過(guò)實(shí)際測(cè)試才能知道。這個(gè)方案中靠前的激光檢測(cè)