基于摄像头导航智能车系统

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1、基于摄像头导航智能车系统　　【摘要】本文设计并研制了一种基于摄像头导航的智能车系统。与采用特殊标志的循迹导航方式不同，本系统采取普通摄像头来采集外部信号，通过辨别设置在道路两旁不同颜色的路标，实现智能车的自动行驶功能。研制的智能车系统可以实现左转，右转，入库等动作。本文详细的介绍了该智能车系统的硬件结构以及软件算法思想。【关键词】智能车系统摄像头导航颜色识别随着时代的发展，人们对车辆的安全性能日益重视，车辆的无人驾驶引起了广泛关注。而实际上，无人驾驶汽车就是一种移动机器人，最早的研究动力是基于军事需求，

2、人们为了减少战争中的伤亡以及寻找代替战士在危害场合执行任务。它主要利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。[1]10无人驾驶汽车在先进制造业、自动化仓储、现代物流场、太空探索等领域有广阔的应用前景。另外，自动导航车还可用于探险、危险品处理、导盲等。有资料表明，在现代制造系统中，各种物流的传输时间占整个生产过程的80%-90%，物料传输与存储费用占整个零部件加工费用的30%-40%，可见，物流传输设备的自

3、动化水平对整个制造系统的性能将有重要影响。[2]而在无人驾驶技术研究中，导航系统是其重要的研究内容。在导航系统的研究中，光电导航又是其中一个非常重要的研究方向。本文设计并研制了一套基于普通摄像头导航的智能车系统，系统的给出了硬件结构以及软件算法，同时在现实中，运用实验车进行了验证。1智能车系统设计原理1.1总体设计方案及功能要求为紧密结合实际生活，所设计智能车应可以完成包括左转、右转、直行和倒车等动作，同时可以进入指定位置的停车位。所设计的智能车系统应具有优良的机械性能，同时还应该拥有良好的环境识别能力

4、和较强的容错性，并能保持较快的速度运行。10因此智能车系统总设计方案包括以下两部分：（1）智能车控制器的硬件电路设计，根据设计要求，调整和改进智能车模的机械结构，使得机械性能和电子控制达到完美的统一，最大限度的发挥小车的性能；（2）结合良好的软件算法设计，使小车能够自适应多种可能出现的条件，智能选取合理的控制模式，做到转向准确、稳定，能够安全通过设定的道路。方案以稳定性为首要前提，保证了智能车的可靠运行；以简洁紧凑为出发点，减轻系统负载，提高了智能车的灵活性，最终实现智能车安全快速运行。将智能车系统分解

5、为Tiny6410ARM开发板系统，12C5A32S2单片机系统，动力系统，导航系统，反馈系统五大系统，系统结构如图1所示。1.2硬件设计方案1.2.1智能车平台该智能车系统选用的智能车车模是市面上常见的遥控车，但只保留了其中的底盘部分以及转向和驱动部分。车模具体参数如表1所示。为防止智能车在运行过程中由于车身颠簸而导致摄像头等部件的相对移动，在车头部位通过一平板安装摄像头，并将所有的电源部件、单片机系统、ARM开发板都放在了车身上部的平台上，以方便后期的调试。智能车采用四轮驱动以及双轮差分驱动相结合。

6、因此在转弯过程中，通过控制减速电机的转速，实现不同轮间的差速，从而完成车体的转向动作。1.2.212C5A32S2单片机系统12C5A32S2单片机系统将12C5A32S2单片机控制，驱动电路以及通信集于一体，同时该系统也可以通过1602液晶屏接口实时查看通信数据和小车运行状态。在12C5A32S2单片机系统上还设计了232电平转换电路，通过该电路，实现电脑与单片机进行通信，将驱动程序上传和下载到单片机中。10另外该系统还拥有RS232接口以实现ARM系统与单片机系统的数据传递。单片机系统的控制面板结构

7、如图2所示，系统资源和IO口地址分配如表2所示。图2中各部分的功能为：（1）1602液晶模块：用来显示小车的实时速度；（2）ISP串口：可以采用USB转TTL的形式，下载单片机程序，或者与其它TTL通信设计进行连接；（3）小车电源接口：为系统板工作提供电压；（4）RS232接口：实现ARM系统与单片机系统的数据传递；（5）左侧电机及右侧电机接口：为智能车的直流减速电机接口，采用系统板上的驱动芯片输出；（6）B1电源输出接口：用于扩展功能使用，此接口为小车电源的经过开关的直接输出接口。1.2.3Tiny6

8、410ARM开发板系统搭载Android2.3.4系统，使用USB摄像头获取图像数据，使用串口通信对单片机发送数据控制电机工作。1.2.4USB摄像头参数：320*240，原始数据格式为RGB565。1.2.5电源部分为保证智能车有足够强的续航能力，方案改进了原遥控车的电源模块，电源模块的参数如表3所示。由于Tiny6410ARM开发板系统所用电源要求为直流5V，而一节18650型号的锂电池电压为7.4V，因此对两节18650型锂电池采取降