第四屆「飛思卡爾」杯全國大學生
智慧型汽車邀請賽
技術報告
學校： 大連理工大學
隊伍名稱： 飛馳隊
參賽隊員： 朱政和
郝帥夏天祥
帶隊教師： 吳振宇
關於技術報告和研究**使用授權的說明
本人完全了解第四屆「飛思卡爾」杯全國大學生智慧型車邀請賽關於保留、使用技術報告和研究**的規定，即：參賽作品著作權歸參賽者本人，比賽組委會和飛思卡爾半導體公司可以在相關主頁上收錄並公開參賽作品的設計方案、技術報告以及參賽模型車的**、影象資料，並將相關內容編纂收錄在組委會出版**集中。
參賽隊員簽名：
帶隊教師簽名：
日期：本智慧型車系統以freescale16位微處理器作為核心控制晶元，基於數字影象感測器採集**影象，通過對採集的影象進行處理分析，獲取道路資訊，自主識別行駛路線，並結合測速反饋實現對車體的閉環控制，使智慧型車能夠在規定的跑道上安全、快速地行駛。
**的主要工作如下：
首先，針對控制要求對智慧型車系統的機械結構進行改造。結合現代汽車的相關理論，通過實驗的方式對智慧型車前輪定位引數、齒輪傳動機構、後輪及差速器進行了調整；討論了影象感測器的安裝原則與位置校正；分析了轉向舵機對智慧型車系統產生的影響，為影象感測器與轉向舵機設計出了合理、可靠的安裝方式。
其次，文章對智慧型車系統的硬體電路進行了設計。分別對核心控制模組、電源管理模組、影象採集模組、電機驅動模組、舵機驅動模組、測速功能模組等部分的電路進行設計，保證智慧型車具有良好、穩定的硬體支撐。
最後，在智慧型車系統的軟體設計中，介紹了影象採集的流程，對影象處理及路徑識別的演算法進行了分析，在此基礎上，提出了智慧型車的方向控制策略和速度控制策略。
關鍵詞：路徑檢測；智慧型車；控制策略；影象處理
目錄摘要 3
1.1 智慧型車製作情況 6
1.2 技術報告內容安排說明 6
第二章機械部分 7
2.1 車模系統改裝 7
2.1.1 前輪主銷後傾角 7
2.1.2 前輪主銷內傾角 7
2.1.3 前輪前束 7
2.1.4 底盤離地間隙 8
2.1.5 舵機安置 8
2.1.6 差速器的調整 8
2.1.7 系統板和電池的安裝 8
2.2 攝像頭的選擇與安裝 8
2.2.1 攝像頭的選擇 8
2.2.2 攝像頭的固定 9
2.3 測速模組選擇與安裝 9
第三章電路設計部分 9
3.1 電路整體設計思路 9
3.2 電機驅動電路設計 10
3.3 撥檔開關 10
第四章軟體部分 12
4.1 主函式控制流程 12
4.2 資料採集和處理 12
4.2.1 **影象的採集 12
4.2.2 **影象的處理 13
4.3 速度資訊的採集和處理 13
4.3.1 速度的測量 13
4.3.2 電機的pid控制和引數選擇 14
4.4 決策演算法 14
4.4.1 模糊控制建模 14
4.4.1.1 根據看到賽道資訊以及轉角大小建立速度控制表 15
4.4.1.2 根據小車的位置和轉角的大小建立彎道角度模糊控制表 16
4.4.1.3 模糊控制的微控制器實現 16
4.4.2 整體角度和速度聯合控制 17
4.4.2.1 賽道累計偏差量 17
第五章開發工具、製作、安裝、除錯過程說明 23
5.1 開發工具 23
5.2 製作、安裝、除錯過程 23
第六章結論 24
6.1 模型車的主要技術引數說明 24
6.1 總結 24
參考文獻 25
第一章引言
本小組成員學習了自動控制理論、感測器技術、汽車電子、電氣、計算機、機械等多個學科的相關知識，不斷實踐，最終搭建成乙個各方面效能都比較優化的智慧型車。
我們小組成員分工負責，將智慧型車分為機械模組、硬體電路模組、軟體演算法模組。對於小車的機械部分我們巧妙的將舵機的力臂加長，使小車的轉彎更加靈活，攝像頭的安裝採用單根鋁合金杆在保證攝像頭穩定的同時，智慧型車的重量也得到了很大的減輕；我們自己設計和製作了智慧型車的主控制板，將所有的電子元器件集中到一張電路板上，極大的降低電路之間的相互干擾，提高了系統的穩定性；控制策略上我們採用了神經網路和遺傳演算法相結合的控制思路，基於賽道的整體資訊，而不是將賽道進行型別分類，提高小車的自適應能力。
此技術文件的正文部分大致分為三個部分：機械部分，電路硬體部分和軟體部分。機械部分介紹了我們對智慧型車機械結構所做的改裝；電路設計部分介紹了各個模組的電路設計方案以及採用的相關電路；軟體部分包括攝像頭資料處理、pid控制、以及上層演算法等控制策略的說明。
智慧型車競賽所使用的車模是一款帶有差速氣器的後輪驅動模型賽車，它由大賽組委會同一提供如圖2.1所示。其基本尺寸引數見表2.1
表2.1 車模基本引數
「主銷後傾角」是車輪的主銷縱向平面內與豎直線的夾角。主銷後傾使車輪偏轉後產生乙個回正的力矩。調整主銷後傾角可以角通過增減上橫臂軸上的黃色墊片的數量可以改變其大小。
我們為了使模型車轉向靈活，經過調整將主銷後傾角設為1度。橫臂軸上每側放置兩個黃色墊片，即墊片安裝採用前二後二的方式。
「主銷內傾角」 是主銷在橫向平面內與豎直線的夾角。主銷內傾角也可以使車輪自動回正。當前輪偏轉時，車輪在重力作用下恢復到原來中間位置。
主銷的內傾可以使轉向輕便，同時還可減小從轉向輪傳回來的衝擊力，但是主銷內傾角不宜過大，否則在轉向過程中輪胎與地面間將產生較大的滑動
經過實驗，我們最終確定主銷內傾角為4°。減小了賽道作用於前輪的阻力矩，使舵機轉向更加輕便，同時車輪自動回正的速度加快，直線的指向性更好。
「前輪前束」是指汽車兩前輪的中心面不平行，兩輪後邊緣的距離與前邊緣的距離之差。
前輪前束可以減小由前輪外傾角帶來的不利影響。一般前束值為0~12mm。考慮到前輪前束要與前輪外傾角相匹配，我們採取前束值為8mm。
考慮到攝像頭安置較高，這樣會造成小車的整體重心偏高，為了降低小車的重心，我們極大限度的降低小車底盤的高度 ，防止車翻倒。
對於智慧型車的轉向的靈敏度，舵機的響應速度是乙個很重要的因素，為了加快舵機的響應速度，我們採用肖特基二極體從電池取電，這樣提高了舵機的電源電壓，同時將電池與舵機隔離保證系統的穩定工作。 同時機械部分，我們增加了舵機的力臂，這樣可以使舵機旋轉的角度進行機械放大，提高轉向的靈敏度。
在拐彎時由於彎道內側輪比外側輪的拐彎半徑小，則內側輪比外側輪的速度小，這就使兩輪胎有一定的速度差，稱為差速。為了保證小車能夠平穩過彎，我們仔細調節了後輪的差速器，使其既能平穩過彎，又能保證直線的加速特性。
由於考慮到智慧型車採用的是後輪驅動的方式，因此將電池放在車模的後端可以保證小車直線加速的指向性，可以使小車的直線加速特性更加顯著，使小車可以在直線上以較快的速度行駛，因此我們將電池放置在小車的後面。由於採用的小車主控制板較大，我們將其垂直安裝，這樣就帶來了乙個問題，那就是空氣阻力對小車的影響。我們經過試驗測得小車的極限速度為4.
2公尺每秒，即為28.48公里每小時，而空氣阻力在這一速度範圍以下時不會產生明顯的影響，因此可以忽略這種安裝對小車行駛的影響。
大連理工大學實習報告
學部 院 專業班級 學生姓名 學號帶隊教師 實習單位 實習日期 大連理工大學 填寫說明 1.本實習報告填寫的內容要求學生手寫，不得列印。2.封面標題填寫生產實習或認識實習等實習型別。3.實習內容和時間安排是對實習整體安排的記錄。4.實習日記是在實習過程中記錄現場所觀察到的內容和學習到的知識，必須反映...
大連理工大學自薦信
尊敬的大連理工大學領導 我是 高中高三的一名學生，我的名字叫 性別男，現年18歲。古有毛遂，今有 今天，我鄭重向大連理工大學的領導推薦自己，因為我渴望成為大工校園裡的乙份子，渴望走近那碧海藍天的海濱城市。孩提時代，就有乙份美好的憧憬，就有乙個走進名校的夢想，這份夢想伴隨著我一步步成長，也讓我不斷地努...
大連理工大學封面個人簡歷
姓名 杜宗飛專業 電腦科學與技術 學院 數理資訊學院學歷 本科 手機 e mail 位址 大連理工大學 自薦信尊敬的領導 您好！今天我懷著對人生事業的追求，懷著激動的心情向您毛遂自薦，希望您在百忙之中給予我片刻的關注。我是大連理工大學電腦科學與技術專業的2014屆畢業生。大連理工大學大學四年的薰陶，...