飞思卡尔智能车竞赛摄像头组比亚迪金牛座技术报告

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1、第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告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八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛有关保留、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11.1背景介绍11.2赛车整体设计思路11.3文章结构2第二章机械结构调整32.1整体思路

2、32.2底盘调整32.3后轮定位调整32.3.1主销后倾角42.3.2主销内倾角42.3.3车轮外倾角42.4舵机安装52.4.1舵机延时分析52.4.2舵机的安装与控制延时解决办法72.5摄像头支架的设计安装92.6电路板安装9第三章硬件设计113.1总体方案113.2电源模块113.3传感器模块133.3.1摄像头的选择133.2.2编码器测速模块133.4主控模块143.5电机驱动模块14第四章软件设计164.1黑线的提取和图像中心的计算164.1.1原始图像的特点及校正164.1.2黑线的提取和中

3、心的计算174.2方向控制方案194.3分类进行方向控制算法204.3.1直道的方向控制算法204.3.2大弯的方向控制算法204.3.3急弯的方向控制算法214.3.4“大S型”道的方向控制算法214.3.5“小S型”道的方向控制算法214.3.8起跑线的方向控制算法224.4速度控制方案224.4.1速度控制的重要性224.4.2速度控制的算法设计234.5棒－棒控制算法254.5.1棒－棒控制算法简介254.5.2棒－棒控制算法用于该赛车系统254.5.3棒－棒控制与PID控制两种方法结合的必要性2

4、54.6PID控制算法264.6.1PID控制算法简介264.6.2数字PID控制算法274.7经典PID算法实现速度的控制294.7.1经典PID算法实现速度控制的计算机仿真294.7.2经典PID算法实现速度控制的具体实现304.7.3PID参数调节304.8控制系统实时性能分析31第五章仿真与调试325.1调试阶段325.1.1摄像头调试325.1.2软件系统调试32第六章赛车具体参数34第七章总结与展望357.1总结357.2展望36致谢37参考文献38程序附录39第一章第八届全国大学生智能汽车竞

5、赛技术报告第一章引言1.1背景介绍全国大学生智能汽车竞赛是在统一汽车模型平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位微控制器作为核心控制模块，通过增加传感器、电机驱动、编写相应软件以及装配模型车，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械及车辆工程等多个学科的科技创意性比赛。全国大学生智能汽车竞赛已经成功举办了七届，比赛规模不断扩大、比赛成绩不断提高。通过比赛促进了高等学校素质教育，培养大学生的综合

6、知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。[1]从20012年9月开始，我们就开始着手准备这项赛事。历时11个月时间，经历了机械构造、硬件方案、算法思路的不断创新，这些创新体现在设计理念上，也贯穿赛车制作过程的始终。由于这些创新，赛车各方面综合性能得到提升，并且获得了良好的赛场表现。本技术报告将详细介绍我们为第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛而准备的智能车系统方案。1.2赛

7、车整体设计思路1.2.1控制系统设计智能车系统是一个相对复杂的反馈系统。CMOS摄像头采集的赛道图像信息、光电编码器采集到的车体运行速度是反馈控制系统的输入量。执行器（直流电机和伺服舵机）以及模型赛车构成反馈系统的装置。飞思卡尔K60系列的32位单片机是系统的控制器。在智能车系统的搭建到赛车快速、稳定地按照赛道行驶的整个过程中，反馈原理是我们分析问题和解决问题的基本原理。1.2.2赛车结构设计第2页第八届全国大学生智能汽车竞赛技术报告关于赛车的整体结构布局（如图1.1所示），我们主要思路是：减轻车体重量，

8、电路板模块化处理，尽量降低并合理调整车体重心。为此，我们将电路板体积做到了最小，在双面板情况下集成度做到了最高；选用轻质单板CMOS摄像头；选用轻质碳素合金支杆安装摄像头；尽可能的降低了摄像头高度；微控制板与大功率驱动板分开安装。图1.1智能车整体结构布局1.3文章结构技术报告分七个章节：第一章节主要是对模型车设计制作的主要思路以及实现的技术方案概要说明，提出技术报告的行文框架。第二章介绍了赛车机械改造的总体思路，并详细说明了