北航空蛟队技术报告

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1、第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能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42第一届全国大学生智能汽车邀请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

2、版论文集中。参赛队员签名：张巍参赛队员签名：陈威参赛队员签名：关新带队教师签名：陈博日期：2006.8.942第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告目录第一章引言5第二章智能汽车硬件平台搭建72.1硬件电路设计72.1.1红外光电传感器部分电路设计72.1.2CMOS图像传感器部分电路设计82.1.3MC9S12DG128开发板扩展板部分电路设计82.1.4电机驱动部分电路设计92.2硬件机械设计102.3创新点112.4小结11第三章智能汽车软件调试、模拟平台搭建133.1CCD控制算法模拟平台介绍133.1.1赛车模型133.1.2CCD

3、／光电管模型143.1.3单片机模型143.1.4赛道模型143.2软件调试平台介绍143.3创新点153.4小结15第四章智能汽车控制算法的研究与程序设计174.1方案的选择174.2智能车控制思想174.2.1自整定PID算法介绍184.2.2弯路控制算法介绍194.3图像处理与赛道识别194.3.1赛道图像的初步处理194.3.2赛道中线的识别204.4智能车系统软件214.4.1智能车系统软件设计思想214.4.2软件构成224.5创新点234.6小结23第五章总结255.1智能汽车技术指标2542第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报

4、告5.2目前尚存在的不足与改进方向25附录一智能车软件程序（主程序部分）2942第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告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创意性比赛。本次比赛中，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

5、选择最佳的方案。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。目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：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要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

6、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要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MC9S12DG128B单片机中去。我们编写的基于PC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

7、、控制算法的研究：光电管部分我们采4、5、用了动态可变参数的PID控制方法。本技术报告的内容主要是结合本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。42第一届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告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

8、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TCRT