智能车光电传感器和摄像头的选择
第15卷第4期2011年12月
扬州职业大学学报
Journal of Yangzhou Polytechnic College
Vol．15No．4
Dec．2011智能车光电传感器和摄像头的选择
戚玉婕
（扬州职业大学，江苏扬州225009）
摘要：智能车设计综合了光学传感器、硬件电路和软件算法等多方面跨领域的知识技巧。本文针对黑白赛道智能车的赛道光学识别模块，系统地介绍了红外反射式光电传感器、激光传感器和可见光摄像头的实现原理及硬件电路；同时结合实际比较了其优缺点。
关键词：红外反射式传感器；激光传感器；摄像头；智能车设计
中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1008－3693（2011）04－0023－04
Choice of Photoelectric Sensor and Camera in Intelligent Car
QI Yu-jie
（Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou225009，China）
Abstract：Intelligent car designing is a modern and effective way in science and technology teaching．It in-tegrates some interdisciplinary skills，such as design and choice of optical sensor，hardware circuit and algo-rithm．In view of the benefit of designing the optical recognition module，the working mechanism and hardware design of several optical system，including infrared photoelectric sensor，laser sensor and camera are intro-duced in this article．Furthermore，combined with practical experience in teaching，pros and cons of the three alternative sensors are discussed to help teaching activities in intelligence car designing．
Key words：infrared photoelectric sensor；laser sensor；camera；intelligent car designing
智能车也称无人车，是一个集环境感知规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。1953年，世界上第一台无人驾驶牵引车诞生，这是一部采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车。如今，随着传感技术的不断进步，无人驾驶车发展也越来越快。智能车的光学传感器模块起到了至关重要的作为。光学传感器将获得的道路信息、测速传感器将现行车速信息传递至系统，系统对获得的图像和数据信息进行分析处理，经过特定的控制算法计算得出最佳速度和舵机转角，这是智能车系统的基本工作原理。
传感器是智能车的“眼睛”，必须能够真实、快速地反馈赛道信息。光电传感器和摄像头是两种工业应用最广泛的光学传感器。光电传感器包括红外传感器、激光传感器等，广泛应用于无人生产线，自动巡逻等领域；摄像头则广泛应用于汽车安全的智能技术中，如视觉增强系统、前照灯自动调整系统、转向监视系统等。本文结合我校开展智能车设计的经验，介绍了智能车设计中用到的光电传感器和摄像头，并比较两者的性能差别。
1光电传感器智能车道路识别系统设计
光电传感器（反射式）的光源有很多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管和激光二
收稿日期：2011－09－26
作者简介：戚玉婕（1985—），女，扬州职业大学电子工程系助教，硕士。
极管，前两种光源容易受到外界光源的干扰，识别效果和工作环境有一定限制；而激光二极管发出的光的频率较集中，传感器只接收很窄的频率范围信号，不容易被干扰，但价格较贵。在智能车系统中，常用的反射式光电传感器包括红外反射型和激光反射型两种。
1.1红外反射式光电传感器的设计
红外反射式光电传感器检测路面信息的原理是由光外线发射管发射一定波长的红外线，照射地面收集道路信息，之后反射到接收管。其关键原理在于红外线在黑白两色上的反射系数不同，黑色道路上大部分红外线被吸收，而白色道路上的大部分红外线被反射回接受传感器。传感器接口电路将接收到的红外线光强按正比转化为电压输出信号，即可以将黑白路面区分开来［1］。红外反射式传感器由1个红外发射管（发射器）和1个光电二极管（接收器）构成。测量原理是将发射信号经调制后送到红外管发射，光敏管接收反射回来的红外信号。对于同一张反射面物质，反射光强度I是反射面与传感器之间距离x的非线性函数，其关系如图1所示。传感器接口电路的输出电压V
out
与光强I成正比。对于特定的距离
x，设定一个阈值电压V
X ，如果输出电压V
out
＞
V
X
，则认定为白色道路；反之认定为黑色道路。
阈值电压V
X
是距离x的函数
。
图1反射光强度与距离的关系
电路设计的过程中，考虑到小车体积不易过大，可选择漫反射式光电传感器RPR－220，其电路如图2所示［2］。反射型光电探测器RPR－220最佳探测距离为6 8mm，如图3所示，在此区间其具有最大的反射强度。此传感器具有较好的滤光性能，其内置的可见光过滤器可减小离散光、可见光对传感器的影响，如图4所示，其接受器的响应波长集中在760nm－850nm左右的红外波段。实际电路中为了增加探测距离，减低外界光线中红外线的影响，使用单片机的PWM模块产生38kHz的脉冲信号，对发射电路和接收电路进行调制，共同构成传感器模块。在智能车的实际设计中，在智能车的头部装备多个（比如八个）接受传感器，利用光线的漫反射效应，形成线型传感器阵列，并根据此多个传感器的探测数据计算前方黑路白路的范围和界限［3］
。
另一种可选的红外传感器件为FS－359F反射红外传感器，采用048W型封装。该封装形状规则，便于安装。在约40mA的发射电流，没有强烈日光干扰（在有日光灯的房间里）的情况下，探测距离能达8mm，基本满足探测距离要求。
42扬州职业大学学报第15卷
1.2激光传感器的设计
激光传感器与普通的光电传感器的基本原理是一样的，但是其前瞻能力远大于普通的光电传感器，可以达到40 50cm，是光电传感器的50倍以上。激光传感器由发射部分和接受部分构成，如图5所示。发射部分（LED2）由一个振荡管发出180kHz频率的振荡波后，经三极管放大，激光管发光；接收部分由一个相匹配180kHz的接收管（LED1）接收返回的光强，经过电容滤波后直接接入单片机，检测返回电压的高低［4］。智能车设计时，同样使用多个激光传感器并“一”字排布以识别道路［1］
。
图5激光传感器发射与接收电路
1.3红外反射式传感器与激光传感器的比较
红外反射式光电传感器对反射光强进行测量，虽然部分器件会通过频率调制、滤波等方法提高其精度，但其测量结果的可靠性和准确性仍有待提升。而激光传感器得益于激光的波长单一性，并且接收管只能接受相同频率的反射光，因而可以有效防止可见光对反射激光的影响，其信噪比、可靠性均大大高于红外光传感器。
在探测距离方面，红外反射式传感器反射距离一般在1cm以下，其在自主式寻迹、避障机器人上的近距离传感的应用是可行的。在智能车的黑白赛道的探测上，必须安装在小车的底盘下，保证探测环境都在阴影之下，不易受到日光的干扰同时保证距离范围。激光传感器探测距离可以达到40 50cm，因而前瞻性更好，更适合用在竞速的智能车上，当然价格也较贵。
2摄像头智能车道路识别系统设计
摄像头采集部分一般由CCD摄像头、视频同步信号分离芯片、单片机处理器等部分构成。其中CCD图像传感器分为线阵式与面阵式两种。线阵式图像传感器应用于系统对检测精度有特殊要求的场合，一般价格较昂贵。面阵式图像传感器应用于普通的视频检测，价格较便宜。一般竞赛用智能车选用面阵式CCD图像传感器即可，输出格式为PAL电视信号。为实现路径识别，只需提取画面的灰度信息，而不必提取其色彩信息，所以一般均使用CCD黑白摄像头。
具体而言，如图6，摄像头连续地扫描图像上的一行，输出一段连续的视频信号，该电压信号的高低起伏正反映了该行图像的灰度变化情况。当扫描完一行，视频信号端输出一个低于最低视频信号电压的电平（如0.3V），保持一段时间然后扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的信号，发出场同步脉冲，标志着新的一场的到来。摄像头一般每秒扫描25帧图像，每帧又分奇、偶两场，故每秒扫描50场图像
。
图6摄像头视频信号
对于CCD扫描得到PAL制式信号，需要通过封装组合电路（PAC）或者模数转换A/D等硬件通过计算提取赛道信息，目前主要有两种方法：微分边缘检测和二值化阈值比较检测法。微分边缘检测即通过对CCD图像电信信息做微分，取微分值较大部位赛道边界；此方法对直线赛道原处的处理可信度较低，而且近处也可能出现丢失赛道的边缘的情况。二值化算法的基本思路，是设定一个阈值，对于视频信号矩阵中的每一点，若像素值大于或等于阈值则判定为白色赛道；反之则判定黑色引导线［5］。
3结论
整体来讲，光电传感器的优点是采样速度快，电路设计相对简单。缺点是检测精度较低，耗电量较大，需要充分调试后才能提高抗干扰性能。激光传感器的准确度、可信度和前瞻距离均有优势，但价格较高，设备比较复杂。摄像头的优点是检测前瞻距离远，范围宽，道路参数多，算法完善，抗干扰性能强。缺点是采样速度低，需要处理的数据量大，电路相对复杂，不适用在小体积系统中
52
第4期戚玉婕等：智能车光电传感器和摄像头的选择
使用，并且还涉及图象采集、图象识别等领域。
智能车的设计涉及到传感器、硬件电路及相应的算法，锻炼学生和教师的综合应用能力。通过对光电传感器和摄像头的原理和硬件电路设计的介绍，学校便于在已有的硬件条件下选择不同的传感器，进行相继的智能车教学实践和研究。
当然，单一传感器获得的信息非常有限，由于传感器受到自身性能的影响也带有不确定性。随着传感器种类的增多，一个强大的智能系统应该是一个多传感器系统。比如电磁传感器在智能车竞赛中特定的赛道上，也有出色的发挥。另外，同种传感器可以用于传感不同的信息，比如在以往的教学中，我们使用红外反射式光电传感器在自动寻迹的往返小车上，以及用于障碍的判断和主动轮的测速上。在开放性教学实践中，应该拓宽学生的思路，努力创造条件。这样不仅可以提高学生的学习兴趣，巩固书本知识，更能增强学生的创新能力和社会适应能力。
参考文献：
［1］朱海星，方小坤，刘铮．两种基于单片机的自动小车设计［J］．微型机与应用，2010（11）：22－23．
［2］GHOSAL S，MEHROTRA R．Orthogonal Moment Op-erators for Subpixel Edge Detection［J］．Pattern Rec-
ognition，1993，26（2）：295－306．
［3］王玲，孙波．红外光电传感器自动寻迹智能车的设计与实现［J］．沈阳理工大学学报，2010（2）：57－
60．
［4］严林，甘男，练丁榑．第四届智能车竞赛技术报告［J］．电子产品世界，2010（8）：57－58．
［5］黄娴，张曦煌，陆冬磊．基于摄像头的智能车路径识别系统的设计［J］．电脑知识与技术，2010（10）：
8083－8085．
（责任编辑：江涌）
62扬州职业大学学报第15卷
智能车光电传感器和摄像头的选择
第15卷第4期2011年12月 扬州职业大学学报 Journal of Yangzhou Polytechnic College Vol．15No．4 Dec．2011智能车光电传感器和摄像头的选择 戚玉婕 （扬州职业大学，江苏扬州225009） 摘要：智能车设计综合了光学传感器、硬件电路和软件算法等多方面跨领域的知识技巧。本文针对黑白赛道智能车的赛道光学识别模块，系统地介绍了红外反射式光电传感器、激光传感器和可见光摄像头的实现原理及硬件电路；同时结合实际比较了其优缺点。 关键词：红外反射式传感器；激光传感器；摄像头；智能车设计 中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1008－3693（2011）04－0023－04 Choice of Photoelectric Sensor and Camera in Intelligent Car QI Yu-jie （Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou225009，China） Abstract：Intelligent car designing is a modern and effective way in science and technology teaching．It in-tegrates some interdisciplinary skills，such as design and choice of optical sensor，hardware circuit and algo-rithm．In view of the benefit of designing the optical recognition module，the working mechanism and hardware design of several optical system，including infrared photoelectric sensor，laser sensor and camera are intro-duced in this article．Furthermore，combined with practical experience in teaching，pros and cons of the three alternative sensors are discussed to help teaching activities in intelligence car designing． Key words：infrared photoelectric sensor；laser sensor；camera；intelligent car designing 智能车也称无人车，是一个集环境感知规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。1953年，世界上第一台无人驾驶牵引车诞生，这是一部采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车。如今，随着传感技术的不断进步，无人驾驶车发展也越来越快。智能车的光学传感器模块起到了至关重要的作为。光学传感器将获得的道路信息、测速传感器将现行车速信息传递至系统，系统对获得的图像和数据信息进行分析处理，经过特定的控制算法计算得出最佳速度和舵机转角，这是智能车系统的基本工作原理。 传感器是智能车的“眼睛”，必须能够真实、快速地反馈赛道信息。光电传感器和摄像头是两种工业应用最广泛的光学传感器。光电传感器包括红外传感器、激光传感器等，广泛应用于无人生产线，自动巡逻等领域；摄像头则广泛应用于汽车安全的智能技术中，如视觉增强系统、前照灯自动调整系统、转向监视系统等。本文结合我校开展智能车设计的经验，介绍了智能车设计中用到的光电传感器和摄像头，并比较两者的性能差别。 1光电传感器智能车道路识别系统设计 光电传感器（反射式）的光源有很多种，常用的有红外发光二极管，普通发光二极管和激光二 收稿日期：2011－09－26 作者简介：戚玉婕（1985—），女，扬州职业大学电子工程系助教，硕士。
智能汽车自主驾驶控制系统
智能汽车自主驾驶 控制系统
智能汽车自主驾驶控制系统 文献综述 姓名：杨久州班级：机电一班学号： 7631 前言 20 世纪末以来，随着世界智能交通系统(ITS)和无人化武器装备系统的发展，共同对新一代智能交通工具提出了迫切的需求。智能车辆技术迅速成为具有前瞻性的高新技术研究课题，受到了学术界和企业界的广泛关注。当前，智能交通系统(ITS)作为一个能够较好地解决世界性的交通拥堵、大量的燃油消耗和污染问题的先进体系吸引了大量学者的关注。一般来说，ITS 由智能车辆、运营车辆管理系统、旅行信息系统和交通监控系统组成，智能车辆作为其核心部分，扮演着至关重要的角色。没有高度发达的智能车辆技术，就不能实现真正意义上的智能交通系统。 智能车辆(Intelligent Automotive)，又称自主车辆(Autonomous Vehicle)或无人地面车辆(UGV)，集成了车辆技术、传感技术、人工智能、自动控制技术、机电一体化和计算机技术等多学科强交叉科学技术，它的发展水平反映了一个国家的工业实力。在近十年间，智能车辆技术的研究吸引了世界范围内大量高校、企业以及相关科学家的关注，各国政府和军事部门也对其表现出强烈的兴趣，智能车辆技术因此在短期内得到了飞跃性的
发展。 1.智能汽车自主驾驶技术的发展现状 汽车自主驾驶技术研究是从两个不同研究领域发展起来的。 从1%0年开始,为了改进汽车的操控性能,美国ohio大学的一些研究工作者开始进行汽车侧向跟踪控制和纵向跟踪控制研究,该项研究持续了二十多年,取得了一系列研究成果。 另一方面,二十世纪六十年代美国stanfoul研究所在进行人工智能研究中,开发了Shakey移动机器人,作为人工智能研究工作的试验平台。1973一1981年间由Hans.Moravec在Stanford研究所领导的stanford。art工程则第一次实现了自主驾驶。 进入二十世纪八十年代以后,军方和一些大型汽车公司对自主驾驶技术表现出了浓厚的兴趣。美国军方先后组织了多项车辆自主驾驶的研究项目,其中包括DARPA的ALV项目,DARPA的DEMo一H计划、DEMo一111计划等。这一系列的研究都试图将自主驾驶技术应用到军事上去,以提高部队战斗力。其它包括英国、法国、德国等在内的一些国家 也都在进行自主驾驶技术在军事应用领域的相关研究。大型汽车公司则更加注重汽车自主 驾驶研究,以期提高汽车性能。
基于摄像头的自主循迹小车系统设计
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摘要 “飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车邀请赛属教育部主办的全国五大竞赛之一，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科。根据大赛的技术要求，设计制作了智能车控制系统。在整个智能车控制系统中，如何准确地识别道路及实时地对智能车的速度和方向进行控制是整个控制系统的关键。 本文首先对智能车的硬件进行设计，达到了低重心、大前瞻、高稳定性的目标。其次对系统的软件部分进行设计，利用动态阈值法分割处理采集到的图像，得到赛道信息，从而得到智能车的偏航角和偏航距离。综合偏航角和偏航距离两个控制量对舵机进行控制，实现了入弯走内道，S弯直线冲过的目标，大大提高了智能车的弯道运行速度。用光电编码盘检测智能车的运行速度，再根据赛道信息给定智能车的运行速度，运用增量式PID算法调节驱动电机转速，实现了电机的快速响应。 整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略优化等多个方面。经过大量测试，最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。 关键字：智能车；图像传感器；阈值分割；路径识别；
Abstract Freescale Cup National Undergraduate Smart Car Competition is sponsored by the National Ministry of Education, one of the five contests, their professional knowledge related to control, pattern recognition, sensor technology, automotive electronics, electrical, computer, machinery and many other disciplines. According to the technical requirements of the contest, we design the intelligent vehicle control system. In the entire control system of the smart car, how to accurately identify the road and real-time control the speed and direction of the Smart Car is the key to the whole control system. This paper first introduces the hardware of the smart car, to achieve a low center of gravity, forward-looking, and high-stability target. The second part of the system is software design, the use of dynamic threshold segmentation algorithm to process images, get track information, yaw and the yaw angle. The steering gear is controlled by the yaw and the yaw angle, when through the turn, the smart car goes inside the road, and when through S bend, the smart car crossed as a goal line, greatly improving speed of the smart car. From the detection with encoder disk we get the speed of the smart car, and then from the track information, we set the expected speed of the smart car, the use of incremental PID algorithm for adjusting drive motor speed to achieve the rapid response to the motor. The entire system is involved in mechanical models of structural adjustment, the sensor circuit design and signal processing, control algorithms and strategies for optimizing many aspects, such as. After extensive testing, and ultimately determine the structure of the system and various control parameters. Keywords：smart car; image sensor; threshold segmentation; road identification
基于某51单片机的智能小车控制系统
工业职业技术学院 毕业设计 课题名称基于51与单片机的智能小车控制系统 系（院）名称电气工程系 专业及班级 学生 学号 指导教师
完成日期年11 月19 日
摘要 随着我国科学技术的进步，智能化作为现代社会的新产物开始越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以涉及到当今许多前沿领域的技术。 整个小车平台主要以51单片机为控制核心，通过无线遥控实现前进后退和转向行驶，通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体，最小系统到无线遥控，红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制，完成各模块设计。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。 关键字：智能小车，单片机，红外传感器。
目录 第一章绪论.............................................................................................................................- 1 - 1.1.1智能循迹小车概述........................................................................................................- 1 - 1.1.2课题研究的目的和意义 ...............................................................................................- 2 - 1.1.3智能循迹小车智能循迹分类.......................................................................................- 3 - 1.1.4智能循迹小车的应用....................................................................................................- 3 - 第二章方案设计 ..........................................................................................................................- 5 - 2.1 主控系统.........................................................................................................................- 5 - 2.2单片机最小系统 ...............................................................................................................- 6 - 2.2.1 STC89C52简介...................................................................................................- 6 - 2.2.2 时钟电路...............................................................................................................- 8 - 2.2.3复位及复位电路....................................................................................................- 8 - 2.3 电机驱动模块................................................................................................................ - 10 - 2.4 循迹及避障模块............................................................................................................ - 11 - 2.5 机械系统......................................................................................................................... - 11 - 2.6电源模块......................................................................................................................... - 11 - 第三章硬件设计 ..................................................................................................................... - 12 - 3.1总体设计......................................................................................................................... - 12 - 3.1.1主板设计框图..................................................................................................... - 12 - 主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1 .................................................. - 12 -
飞思卡尔智能车摄像头组freescale程序代码
extern int left,w,top,h; extern HDC m_hdc; CBrush brush3(RGB(0,255,0)); CBrush brush4(RGB(255,0,0)); CBrush brush5(RGB(255,255,0)); #else #include
智能小车控制系统设计
智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。
2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。
基于STM32的智能小车摄像头循迹系统
分类号编号 烟台大学 毕业论文（设计） 基于STM32的智能小车 摄像头循迹系统 Intelligent Car Tracking System Based on STM 32 Camera 申请学位：工学学士 院系：光电信息科学技术学院 专业：电子信息工程 姓名：王坤 学号： 200813503229 指导老师：杨尚明（教授） 2012年5 月21 日 烟台大学EDA实验室
基于STM32的智能小车摄像头循迹系统 姓名：王坤 导师：杨尚明（教授） 2012年5 月21 日 烟台大学EDA实验室
烟台大学毕业论文（设计）任务书院（系）：光电信息科学技术学院 姓名王坤学号200813503229 毕业届别2012 专业电子信息工程 毕业论文（设计） 基于STM32的智能小车摄像头循迹系统题目 指导教师杨尚明学历本科职称教授所学专业无线电技术 具体要求(主要内容、基本要求、主要参考资料等)： 主要内容：设计一个抗干扰能力强的智能小车循迹系统。 基本要求：通过对本课程的设计，能够利用OV7670实现黑白线信息采集；并且能够达到一定的抗干扰效果；能够实现实时采集外界环境信息的效果。 主要参考资料： [1]陈启军.嵌入式系统及其应用:基于Cortex-M3内核和STM32F103系列微控制器的系统设计与开发. [M].北京: 同济大学出版社,2008. [2]谭浩强. C语言程序设计. [M].北京: 清华大学出版社,2010. [3]曾星星. 基于摄像头的路径识别智能车控制系统设计[J].湖北汽车工业学院学报, 2008(6): P76-80. 进度安排： 第一阶段：1～4周通过资料、网络、导师了解本设计所需要的知识、资料、相关软件及设计思路方案； 第二阶段：5～8周请教老师查阅资料按要求并由实际情况逐渐得出设计方案及方法；第三阶段：9～11周根据方案在老师的指导下完成相关的软硬件设计； 第四阶段：12～13周撰写论文（分初稿、定稿、审合、打印论文）； 第五阶段：14周进行优化调试达到目标并进行论文答辩。 指导教师（签字）： 年月日 院（系）意见： 教学院长（主任）（签字）： 年月日 备注：
摄像头组-北京邮电大学-北邮摄像头一队-智能车技术报告-华北赛区
第八届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技术报告 学校：北京邮电大学 队伍名称：北邮摄像头一队 参赛队员：何映材 邬仲钧 刘涛 带队教师：高荔
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。 参赛队员签名：何映材 邬仲钧 刘涛 带队教师签名： 日期：
目录 第一章设计概览 (4) 1 设计概述 (4) 1.1 整车设计思路 (4) 1.2 车模整体造型 (4) 图1.2车模整体造型 (5) 第二章硬件设计 (6) 2 硬件设计 (6) 2.1 机械结构 (6) 2.1.1舵机改装 (6) 2.1.2电池固定 (6) 2.1.3电机定位 (7) 2.1.4底盘固定 (7) 2.1.5差速调节 (7) 2.2 硬件电路 (7) 2.2.1电源设计 (7) 2.2.2电池电压检测模块 (8) 2.2.3驱动电路设计 (9) 2.3 摄像头选型 (9) 第三章系统软件设计 (10) 3 软件设计 (10) 3.1 程序整体设计 (10) 3.2 图像提取与处理 (11) 3.3 控制策略 (13) 3.3.1整体控制 (13) 3.3.2PID算法的引入与改进 (13) 3.3.3增量式or位置式 (15) 第四章调试工具 (16) 4 调试工具 (16) 第五章总结 (17) 5 总结 (17) 第六章车模参数 (18) 6 车模规格 (18) 参考文献 (18) 附录 (19)
智能车速度控制系统的设计与实现.
智能车速度控制系统的设计与实现 引言 在智能车竞赛中，速度控制不能采用单纯的PID，而要采用能够在全加速、紧急制动和闭环控制等多种模式中平稳切换的“多模式”速度控制算法，才能根据不同的道路状况迅速准确地改变车速，实现稳定过弯。 系统硬件设计 按照竞赛要求，本文设计的智能车速度控制系统，以飞思卡尔 MC9S12DG128 单片机为核心[1]，与车速检测模块、直流电机驱动模块、电源模块等一起构成了智能车速度闭环控制系统。单片机根据赛道信息采用合理的控制算法实现对车速的控制，车速检测采用安装于车模后轴上的光电编码器，直流电机驱动采用了由四个MOS管构成的H桥电路如图1所示，电源模块给单片机、光电编码器和驱动电机等供电。 系统建模 一个针对实际对象的控制系统设计，首先要做的就是对执行器及系统进行建模，并标定系统的输入和输出。为了对车速控制系统设计合适的控制器，就要对速度系统进行定阶和归一化[2]。对此，分别设计了加速和减速模型测定实验。通过加装在车模后轮轴上的光电编码器测量电机转速。编码器齿轮与驱动轮的齿数比为33/76，编码器每输出一个脉冲对应智能车运动1.205mm。车模可以通过调节加给电机的PWM波的占空比进行调速。单片机上的PWM模块可以是8位或16位的，为了提高调速的精度，电机调速模块选用16位PWM，其占空比调节范围从0到65535，对应电机电枢电压从0%到100%的电池电压。 将车模放置在一段长直跑道上，采用开环方式给驱动电机加上不同的电压，记录车模在速度进入稳定后的速度值。然后将所测得的电枢电压与车速进行拟合的曲线如图2所示，由图1可将智能车加速模型近似为线性模型。 根据实验数据可以确定车速执行器系统的零点和增益。车速V与占空比PWM_Ratio的关系见公式1： V = PWM_Ratio×402 + 22000 (1) 其中：PWM_Ratio的取值范围为0-65535 车模减速有三种方法：自由减速、能耗制动和反接制动。自由减速动力来自摩擦阻力，基本认为恒定。能耗制动是将能量消耗到电机内阻上，制动力随着车速的降低而降低，也可通过控制使加速度减小得更快。反接制动通过反加电压实现，制动力与所加的反向电压有关。
智能车摄像头图像畸变矫正的研究
智能车摄像头图像畸变矫正的研究 甄红涛;齐晓慧;白勇博 【期刊名称】《信息技术》 【年(卷),期】2011(035)001 【摘要】The geometric model of smart car camera is built, and the truth of image distortion is discussed. Against the longitudinal distortion and transversal distortion, non-uniform lines collection and linear compensating are proposed, and the conversion of coordinates formula is deduced. The experiment result shows that this image rectifying method is efficient and can supply accurate image information to extract routing parameter for smart car. For the simple theory, high adaptability and ideal effect of this method, it has high-use value on engineering implementation.%建立了智能车摄像头成像的几何模型,并对图像畸变原理进行了分析,针对图像的纵向畸变和横向畸变分别提出了非均匀行采集和线性补偿的矫正方法,并推导出了坐标变换公式.实验证明,这种方法能够对摄像头图像进行有效矫正,为智能车导航路径参数的提取提供了准确的图像信息.该方法原理简单,适应性强,效果理想,在工程上具有较高的实用价值. 【总页数】4页(52-55) 【关键词】智能车;图像矫正;非均匀行采集 【作者】甄红涛;齐晓慧;白勇博 【作者单位】军械工程学院光学与电子工程系,石家庄,050003;军械工程学院光学与电子工程系,石家庄,050003;军械工程学院光学与电子工程系,石家
智能小车运动控制系统
扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告总结 题目：智能小车运动控制系统 课程：电子技术综合课程设计 专业：测控技术与仪器 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
《电子技术综合课程设计》任务书 一、课程设计的目的 本课程实在学完《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》之后，集中两周时间，进行的复杂程度较高、综合性较强的设计课题的实做训练。主要包括：方案论证，系统电路分析、单元功能电路设计、元器件选择、安装调试、计算机辅助设计、系统综合调试与总结等。通过本课程设计可培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。真正实现了理论和实际动手能力相结合的教学改革要求。 二、课程设计的要求 1、加强对电子电路的理解，学会查寻资料、方案比较，以及设计计算等环节，进一步调高分析解决实际问题的能力。 2、独立开展电路实验，锻炼综合应用所学电子技术知识，分析、解决电子电路问题的实际本领，真正实现由知识向技能的转化。 3、独立书写课程设计报告，报告应能正确反映设计思路和原理，反映安装、调试中解决各路问题。 三、课程设计进度安排
目录 1、任务及要求 (4) 2、整体方案设计 (5) 2.1 各器件模块说明 (5) 2.2 系统控制框图 (6) 3、程序编写与设计 (7) 3.1 主控芯片模块程序设计及仿真波形 (7) 3.2 PWM模块程序设计及仿真波形 (9) 3.3 运动控制模块程序设计及仿真波形 (10) 3.4 系统总的设计图 (12) 4、最终成果 (13) 5、心得体会 (14) 6、参考文献 (16) 7、附录 (16)
1.任务及要求 任务：（1）小车可完成启动、停止控制； （2）小车可完成前进、后退、转向等行驶方向； （3）小车可完成调速控制行驶; （4）可通过遥控器控制小车的运行。 要求：（1）课题要求用可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）设计实现; （2）在试验箱上或印刷电路板上安装、调试出所设 计的电路； （3）在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿 真； （4）写出设计、调试、总结报告。
智能车模拟摄像头图像采集方法详解
本帖最后由 superyongzhe 于 2009-11-16 23:24 编辑 我想大家肯定还遇到一个问题，那就是如何知道自己采集的图像是否正确呢？可以使用串 口，大家把我那个程序里面的printp.c 复制到你的工程里，再把includes.h里面的声明添加到你的程序里，在串口初始化程序里 设置好波特率（如何设置可参考《单片 机嵌入式在线开发方法》一书中的相关内容，也可以看芯片资料）。上位机可以使用“串口 助手就可以了”，很简单的。如果大 家还有什么问题就赶快提出来把，我尽量给大家解决，因为这里面前车的东西比较繁杂，我 一下说不清楚。最好有个电视机，能 够看到摄像头摄在那里，这样会更容易校对 近几天看到论坛里有很多网友遇到CCD图像采集的麻烦，我在最开始的时候也为这个烦恼过，由于本人比较菜，在度过大概半个月的绝望日夜后，在刚准备放弃时突然发现我已经采集到正确的图像了。特再次分享，希望能解决大家当前遇到的麻烦。 在采集图像之前，我们首先要知道摄像头输出信号的特性。目前的模拟摄像头一般都是PAL制式的，输出的信号由复合同步信号，复合消隐信号和视频信号。其中的视频信号才是真正的图像信号，对于黑白摄像头，图像越黑，电压越低，图像越白，电压越高。而复合同步信号是控制电视机的电子枪对电子的偏转的，复合消隐信号是在图像换行和换场时电子枪回扫时不发射电子。由于人眼看到的图像大于等于24Hz时人才不会觉得图像闪烁，所以PAL 制式输出的图像是25Hz，即每秒钟有25幅画面，说的专业点就是每秒25帧，其中每一帧有625行。但由于在早期电子技术还不发达时，电源不稳定，容易对电视信号进行干扰，而交流电源是50Hz所以，为了和电网兼容，同时由于25Hz时图像不稳定，所以后来工程师们把一副图像分成两场显示，对于一幅画面，一共有625行，但是电子枪先扫描奇数场1，3，5.....，然后再扫描2,4,6.....，所以这样的话，一副图像就变成了隔行扫描，每秒钟就有50场了。其中具体的细节请参考这个网站 电视原理与系统 /zjx/zjx09/zjx090000.htm 只用看前面的黑白全电视信号和PAL制式就可以了（当然如果感兴趣可以全部看完）。 通过上面的内容如果你对PAL制式信号了然于心，那么就可以开始图像的采集了，PAL 输出的信号有复合同步信号，复合消隐信号和视频信号。那么我们首先就是要从这三种信号中分理出复合同步信号，复合消隐信号和视频信号，以便我们对AD采样到的值进行存储，
智能车的控制系统设计毕业论文设计
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行
研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 河南理工大学 毕业设计（论文）任务书 专业班级学生姓名
(完整版)智能车的控制系统设计毕业设计论文
毕业设计（论文）任务书 专业班级学生姓名 一、题目智能车控制系统设计 二、起止日期年月日至年月日 三、主要任务与要求 指导教师职称 学院领导签字（盖章） 年月日
毕业设计（论文）评阅人评语 题目智能车控制系统设计 评阅人职称 工作单位 年月日 河南理工大学 毕业设计（论文）评定书 题目智能车控制系统设计 指导教师职称 年月日 河南理工大学 毕业设计（论文）答辩许可证 答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料： 1、设计（论文）说明共页
2、图纸共张 3、指导教师意见共页 4、评阅人意见共页 经审查，专业班同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。 指导教师签字（盖章） 年月日根据审查，准予参加答辩。 答辩委员会主席（组长）签字（盖章） 年月日 河南理工大学 毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议电气院（系）自动化专业班 同学的毕业设计（论文）于年月日进行了答辩。 根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕
业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。 一、毕业设计（论文）的总评语 二、毕业设计（论文）的总评成绩： 三、答辩组组长签名： 答辩组成员签名： 答辩委员会主席：签字（盖章） 年月日 摘要 本文主要介绍了智能小车控制系统的软硬件设计及开发过程。车模系统的简单工作原理是单片机收集红外传感器返回来的赛道信息，通过相应运算后，软件判断其有效性，结合控制算法控制随动舵机给出合理舵值，控制前轮舵机转向，单片机再给出合适的PWM波占空比以控制电机转速。 小车设计主要包括硬件电路设计和软件控制设计两大部分。此智能车系统采用模块化设计思想，完成了系统硬件电路的设计，其主要包括核心控制模块、电源管理模块、电机驱动模块、舵机控制模块、车速检测模块、路径识别模块等。本系统以16位微处理器
智能汽车自主驾驶控制系统
智能汽车自主驾驶控制系统 文献综述 姓名：杨久州班级：机电一班学号：20137631 前言 20 世纪末以来，随着世界智能交通系统(ITS)和无人化武器装备系统的发展，共同对新一代智能交通工具提出了迫切的需求。智能车辆技术迅速成为具有前瞻性的高新技术研究课题，受到了学术界和企业界的广泛关注。目前，智能交通系统(ITS)作为一个能够较好地解决世界性的交通拥堵、大量的燃油消耗和污染问题的先进体系吸引了大量学者的关注。一般来说，ITS 由智能车辆、运营车辆管理系统、旅行信息系统和交通监控系统组成，智能车辆作为其核心部分，扮演着至关重要的角色。没有高度发达的智能车辆技术，就不能实现真正意义上的智能交通系统。 智能车辆(Intelligent Automotive)，又称自主车辆(Autonomous Vehicle)或无人地面车辆(UGV)，集成了车辆技术、传感技术、人工智能、自动控制技术、机电一体化和计算机技术等多学科强交叉科学技术，它的发展水平反映了一个国家的工业实力。在近十年间，智能车辆技术的研究吸引了世界范围内大量高校、企业以及相关科学家的关注，各国政府和军事部门也对其表现出强烈的兴趣，智能车辆技术因此在短期内得到了飞跃性的发展。 1.智能汽车自主驾驶技术的发展现状 汽车自主驾驶技术研究是从两个不同研究领域发展起来的。 从1%0年开始,为了改善汽车的操控性能,美国ohio大学的一些研究工作者开始进行汽车侧向跟踪控制和纵向跟踪控制研究,该项研究持续了二十多年,取得了一系列研究成果。 另一方面,二十世纪六十年代美国stanfoul研究所在进行人工智能研究中,开发了Shakey移动机器人,作为人工智能研究工作的试验平台。1973一1981年间由Hans.Moravec在Stanford研究所领导的stanford。art工程则第一次实现了自主驾驶。 进入二十世纪八十年代以后,军方和一些大型汽车公司对自主驾驶技术表现出了
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