北航空蛟队技术报告.doc

《北航空蛟队技术报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第一届“飞，鬼卡尔”杯全国大学生智矣皂汽车邀请赛技术报告附件B基于面阵CCD的图像处理研究学校：北京航空航天大学队伍名称：空蛟队参赛队员：张巍陈威关新带队教师：陈博关于技术报告和研究论文使用授权的说明木人完全了解第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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。目录第一章弓丨言5第二章智能汽车硬件平台搭建62.1硬件电路设计62.1.1红

2、外光电传感器部分电路设计62.1.2CMOS图像传感器部分电路设计72.1.3MC9S12DG128开发板扩展板部分电路设计72.1.4电机驱动部分电路设计82.2硬件机械设计92.3创新点102.4小结10第三章智能汽车软件调试、模拟平台搭建113.1CCD控制算法模拟平台介绍113.1.1赛车模型113.1.2CCD/光电管模型123.1.3单片机模型123.1.4赛道模型122.2软件调试平台介绍123.3创新点132.4小结13第四章智能汽车控制算法的研究与程序设计144.1方案的选择144.2智能车控制思想144.2.1自整定PID算法介绍154

3、.2.2弯路控制算法介绍164.3图像处理与赛道识别164.3.1赛道图像的初步处理164.3.2赛道中线的识别174.4智能车系统软件183.4.1智能车系统软件设计思想183.4.2软件构成192.5创新点202.6小结20第五章总结213.1智能汽车技术指标215.2目前尚存在的不足与改进方向21附录一智能车软件程序（主程序部分）24第一章引言以飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128B单片机为核心控制模块，引导改装后的模型汽车按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜，是一次涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技

4、创意性比赛。木次比赛中，我们的车模采用的是CCD/CMOS图像传感器与红外光电传感器相结合的方案：可以单独使用光电传感器，也可以单独使用图像传感器，还可以将图像传感器与光电传感器相结合，我们将根据最终的调试结果选择最住的方案。在整个智能汽车制作过程中，我们主要做了以下工•作：1、硬件平台的搭建：在硬件设计方面，前期我们使用热转印技术自制了电路版。在不违反大赛规则的前提下对舵机进行了机械方面的设计和研究，一定程度上提高了舵机的响应时间。口前我们的硬件电路不仅可以保证整个系统高度的可靠性，还加入了锁相环电机调速、无线调试接口等电路。2、软件调试、模拟平台的搭建

5、：在软件设计方面我们搭建了无线调试平台和控制算法平台。在PC机上搭建的无线调试平台主耍由无线调试软件和无线收发模块构成。我们前期的所有控制算法都在计算机上实现（使用C++Builder）,小车只负责接收调试软件通过无线串口收发器发送的指令，执行转向及车速控制。无线调试平台不仅给程序调试带来了很多方便，可以在计算机上调试各种控制算法的性能，还保证了赛车在调试过程中的运动轨迹的可控性，减少了赛车在调试过程中造成意外撞伤的概率。在PC机上搭建的控制算法仿真平台主耍是为了把设计好的图像处理算法和控制算法先在PC机进行模拟，待模拟成功后再移植到MC9S12DG128

6、B单片机中去。我们编写的基TPC机的控制算法仿真软件可以直观的模拟智能车在不同赛道的运行情况，通过改动相关参数，就可以方便、直观的观察运行效果。该软件给我们算法研究带来了很大的方便。3、控制算法的研究：光电管部分我们采用了动态可变参数的PID控制方法。木技术报告的内容主要是结合木次智能汽车制作过程所做的工作，从硬件平台搭建、软件调试、模拟平台搭建、控制算法的研究等3个方面进行讲解。第二章智能汽车硬件平台搭建硬件是系统的基础，为了给整个系统提供一个稳定、可靠的硬件平台，我们在硬件设计方面做了很多考虑。2.1硬件电路设计除了大赛统一购买的MC9S12DG128

7、开发板以外，我们的电路板主要分四部分：1、红外光电传感器部分；2、CCD传感器部分；3、MC9S12DG128开发板扩展板部分；4、电机驱动部分。5、电源电路2.1.1红外光电传感器部分电路设计红外发射管的种类很多，性能各异。我们选用接收角度小的红外发射管。参考型号：TFK和TCRT5000o为了能够保证对不同材质的赛道和不同的黑白对比度都能够做到正确识别，硬件上选用电位器代替固定电阻。为了得到稳定可靠的信号，我们不仅在硬件上进行信号放大滤波的处理，还在软件编程中增加了去抖动处理。光电传感器的布周是这部分的另一难点，必须要结合控制算法进行。我们将每个红外光

8、电传感器做成一个最小并且独立的单元，可以在实验板上方便的插拔，这样