光电组大连海事大学

1、目录第一章 引言1第二章方案设计3系统总体方案的选定3系统总体方案的设计3小结4第三章 机械结构调整与优化53.13.2智能汽车车模的选择5智能汽车传感器的安装53.2.1 速度传感器的安装53.2.2 线性 CCD 的安装73.2.3 车模倾角传感器73.2.4 红外终点检测传感器7整体结构调整..5电路板的安装8电池的安装8舵机伺服器的调整8主销后倾9主销内倾10小结103.4第四章 硬件电路方案设计134.1 单片机最小系统模块134.2 电源模块.24.2.3电池使用14稳 5V 电源模块14稳

2、3.3V 电源模块154.3 电机驱动模块154.4 串口通信模块16第五章 图像信息处理175.1 图像175.1.1 图像数据输出简介175.1.2 线性 CCD 工作时序175.2 图像处理17第六章 特殊赛道识别及处理19I识别及处理6.1.2识别19处理206.2 十字识别及处理206.2.1 十字识别206.2.2 十字处理20策略研究21第七章7.1 PID.217.1.1 PID 算法简介217.1.2 PID 参数整定舵机 PD 电机 PI车模差速第八章 开发工具、制作、安装、调试过程258.1 调试过程258.2

3、调试上位机25第九章 车模主要参数279.1 智能汽车外形参数279.2 智能汽车技术参数27第十章 结论29文 献30录31参附考第一章 引言随着电子科技的不断发展，越来越多的自动化设备开始进入到人们的生产生活中，的迅猛发展为智能研究提供了更广阔的平台。在工业生产、科学探索、救灾抢险、军事等方面，人工智能发挥着越来越重要的作用，在此背景下，智能策略变得尤为重要。“恩助项目，以恩”杯大学生杯智能汽车竞赛是教学质量与教学工程资半导体公司生产的 16、32 位单片机为模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应程序，制作一个能够识别道路的汽车模型。因而该竞赛是涵盖了智能、模式识别、传感技术、

4、电气、计算机、机械等多个学科的比赛，对学生的知识融合和实践能力的提高，具有良好的推动作用。本文采用第十一届“恩”杯大学生智能车竞赛的汽车模型作为研究平台，以 32 位单片机 MK60FX512VLQ15 作为主单元，运用 IAR 软件作为开发工具进行智能策略研究。道路信息检测模块普遍采用简单、速度快的数字类线性 CCD。本届车模后置双电机，因此需要对两个电机分别进行速度检测，方向 PID。在电源模块设计中，先采用 TI 公司的 LM2940 作为稳压 5.0V 输出，为蜂鸣器与红外对管供电，此外再将其通过 TI 公司的 LM1117 作为稳压 3.3V 输出，为单片机、线性 CCD、编码器、串

5、口通信模块供电。单片机软件算法部分文论述的重点，主要体现了智能车的智能策略，运用 PID理论完成对车模速度、方向的；继续沿用以往的循迹算法，对新型赛道的识别及处理为我队创新之处。本篇技术报告将从智能车机械结构、硬件电路、图像处理、详细介绍整个准备过程。算法等方面1第二章方案设计本章主要介绍智能汽车系统总体方案的选定和总体设计思路。2.1 系统总体方案的选定本届智能汽车比赛，我队为光电组别。在循迹传感器方面，选用TSL1401CCD。相比于其它类型 CCD 有：硬件上有相对简单、信号传输稳定、能力强等优势。由于采用了 C，车身在循迹前进的过程中，要根据赛道信息进行相应的转向、等处理。测速方面，考

6、虑到 C 车模本身的结构，我们采用了专门用于测速的编码器模块，易于固定，且精确度较高，用于速度闭环反馈。同时采用了红外对管检测了终点线，由于 C对车体姿态的要求不高，但是由于存在坡道等赛道因素，我们采用了 ENC03用于检测车体信息，帮助车更加稳定地前进。陀螺仪，2.2 系统总体方案的设计遵照本届竞赛规则规定，智能汽车系统采用恩公司的 32 位微器。线性MK60FX512VLQ15 单片机作为单元用于智能汽车系统的CCD赛道信息，返回到单片机作为方向的依据。编码器测速模块速度信息 ，用于速度的闭环信号；主控输出 PWM 信号；陀螺仪模块返回的模拟信号作为坡道识别的电机的转速以保持对车速度的和以

7、及舵机转转向的过程向的。由于赛道存在很多角度比较大的弯道，因此为了保证中能平稳通过，弯道是非常必要的，保持必要的差速也是稳定车体的必要因素；同时，在直道上的能减少总体的时间。根据以上系统方案设计，共包括六大模块：MK60FX512VLQ15 主控模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块和辅助调试模块。各模块的作用如下：MK60FX512VLQ15 主控模块，作为整个智能汽车的“大脑”，将线性 CCD、陀螺仪和编码器等传感器的信号，根据算法做出决策，驱动两个直流电机完成对智能汽车的；传感器模块，是智能汽车的“眼睛”，通过调整一定的前瞻，提前感知前方的赛道信息，为智能车的处理器做出决

8、策提供必要的依据和充足的反应时间；我3第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告们使用红外对管检测终点线，使用编码器测速用于，使用陀螺仪对坡道识别以便进一步处理；车行进过程中速度的闭环电源模块，为整个系统提供合适而又稳定的电源；电机驱动模块，驱动直流电机以实现智能汽车的电机输出；速度检测模块，检测智能汽车的转速，用于速度的闭环；辅助调试模块，主要用于智能汽车系统的功能调试、状态。2.3 小结本章重点分析了智能汽车系统总体方案的选择，并介绍了系统的总体设计和总体结构，简要地分析了系统各模块的作用。在之后的章节中，将对整个系统的各个模块进行详细介绍。4第三章 机械结构调整与优化智能汽车各系统的都是在机械

9、结构的基础上实现的，因此在设计整个软件架构和算法之前一定要对整个模型车的机械结构有一个全面清晰的认识，然后建立相应的数学模型，从而再具体的设计方案来调整的机械结构，并在实际的调试过程中不断的改进优化和提高结构的稳定性。本章将主要介绍 C 车模的机械结构和调整方案。3.1 智能汽车车模的选择本届比赛光电组只使用 C 车模，因此我们选用了 C 车模。图 3.1 智能汽C 车车模3.2 智能汽车传感器的安装车模中的传感器包括有：速度传感器（编码器测速模块），红外对管终点检测传感器，车模姿态传感器（陀螺仪）以及 CCD。下面分别介绍这些传感器的安装。3.2.1 速度传感器的安装速度编码器我们采用了光电

10、编码器，安装方法如下：将网店上编码器时配套的支架安装在车模的固置，再将编码器通过螺丝固定在支架上。5第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告图3.2 编码器安装在安装编码器时应注意编码器齿轮与电机齿轮的咬合，安装时应注意调整好齿轮间隙。同样的，电机齿轮与车轮的咬合也很重要。齿轮传构对车模的驱动能力有很大的影响。齿轮传动部分安装位置的不恰当，会大大增加电机驱动后轮的负载，会严重影响行驶。调整的原则是：两传动齿轮轴保持平行, 齿轮间的配合间隙要合适，过松容易打坏齿轮，过紧又会增加传动阻力，浪费动力；传动部分要轻松、顺畅，不能有迟滞或周期性振动的现象。齿轮传动是否良好的依据是，听一下电机带动后轮空转时。

11、声音刺耳响亮，说明齿轮间的配合间隙过大，传动中有撞齿现象；声音闷而且有迟滞，则说明齿轮间的配合间隙过小，或者两齿轮轴不平行，电机负载变大。调整好的齿轮传动噪音很小，并且不会有碰撞类的杂音，后轮如图 2.3 所示。齿轮机构就基本上调整好了，动力传递十分流畅。图3.3 电机安装6第三章 机械结构调整与优化3.2.2 线性 CCD 的安装为了降低整车重心，需要严格线性 CCD 的安装位置和重量，我们采用3D 打印技术自行设计了轻巧的夹持组件,并采用了碳管作为安装线性 CCD的主桅，这样可以获得最大的质量比，整套装置具有很高的精度和，使线性 CCD 镜头便于拆卸和维修。3.2.3 车模倾角传感器车模倾

12、角传感器为陀螺仪。为贴片元器件，将其焊接在主控板上可以保持测量情况与车体的当前状况一致，从而保证检测数据的可靠性。3.2.4 红外终点检测传感器红外终点检测模块包括红外传感器和固定底座，考虑到终点线的情况，我们把红外传感器及其电路集成到一块面积不大的方块电路板上，然后通过3D 打印设计的支架，使其固定到 C 车车头部位，以便于准确地检测终点线和减少误判的可能性。图3.4 终点检测系统的安装7第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告3.3 整体结构调整重心的高度是影响智能车稳定性的因一。当重心高度偏，智能高速转弯过程中会发生抬轮现象，严重时甚至翻车。因此，从小车稳定性考虑， 我们尽量降低重心高度，从

13、而保证小车可靠稳定；同时，尽量使小车机械结构稳定，车的重心位于车体的中心位置，避免过于靠后增加电机负担或者过于靠前增加舵机的负担。3.3.1 电路板的安装为了使小车具有较好的稳定性及转向性能，我们在搭建小车时尽量选择降低重心，因此我们选择将主控板和驱动板分别安装到车底盘的中部靠前的位置以及车的后方位置，从而实现降低重心，提高小车的稳定性。3.3.2 电池的安装同样为实现降低重心，提高小车稳定性的目的，我们对底盘进行了适当的打磨，来达到以很低的高度牢固地固定电池的目的，虽然这样使车身刚性程度大幅度下降，但一定程度的降低了小车的重心。图3.5 电池的安装3.3.3 舵机伺服器的调整舵机的灵活转向则

14、依赖于机械系统中各个零部件间协调运行。为提高智能车的整体协调性能，一定要把握好“车身简捷、底盘低稳、转向灵活、协调匹配”的设计与安装原则。舵机的输出转角通过连杆传动前轮转向，其转角精8第三章 机械结构调整与优化度直接影响到智能车模能否准确按赛道路线行驶，由于舵机从执行转动指令到响应输出需占用一定的时间，因而产生舵机实时的滞后。虽然车模在进入弯道时能够检测到黑色路线的偏转方向，但由于舵机的滞后性，极大限制车模在连续弯道上行驶的最大时速，为了减小舵机响应时间，我们利用杠杆原理，采用加长舵机力臂的方案来弥补这一缺陷。我们通过运用 Solidworks 软件建模进行了一系列的运动，通过，最后确定了采用

15、合适的舵机力臂，使舵机转弯灵活，轻盈，同时又能保证不对舵机损坏。并通过 PCB 制板制作了的舵机力臂图3.6 PCB舵机力臂的安装3.3.4 主销后倾主销：转向轮主销进行旋转，前轴的轴荷通过主销传给转向轮，具备这两点的就叫做主销。主销内倾角和车轮外倾角主要由转向节决定的。从侧面看车轮，转向主销倾倒，其与铅垂线的家教称为主销后倾角。设置主销后倾角后，主销中心线的接地点与车轮中心的地面投影点之间产生距离，使车轮的接地点位于转向主销延长线的后端，车轮就靠行驶中的滚动阻力被拉，使车轮的方向自然朝向行驶方向。设置很大的主销后倾角可以提高直线行驶性能，但是如果主销纵倾移距过大，会使转向沉重。经过大量实验发

16、现，主销后倾 0-4°即可。在模型车中，可以通过在转向轮安装处增加垫片调整主销后倾角度。9第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告图 3.7 主销后倾3.3.5 主销内倾从车前后方向看轮胎时，主销轴向车身内侧倾斜，该角度称为主销内倾角。当车轮以主销为中心回转时，车轮的最低点将陷入地面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向车间位置的效应，因而转向复位容易，增加了转向的灵活性。复到原来中对于模型车，通过调整前桥的螺杆的长度可以改变主销内倾角的大小。但是模型车是金属与接触，因此为了表面调节频繁而造成，最好一次

17、调整好后不要轻易调节。图 3.8 主销内倾3.4 小结本次的光电组使用了 C 车模，由于 CCD 的使用以及车模的特点，车速普遍都比较快，因此，为了跑的过程中保证平稳性，机械结构的搭建变的非常重要，车的性能与机械结构有着非常密切的。良好的机械结构是模型车提高速度的关键基础。在同等的环境下，机械机构的好坏对其速度的影响十分显著。我们非常重视对智能汽车的机械结构的改进，经过大量的理论研究和实践，我们小车的大部分质量都集中在车的中间部位；对舵机结构的优化，使得转弯的时候变的更加平滑与稳定，经过坡道的时候有效地避免了车体过于剧烈的抖动，甚至冲出跑道。10第三章 机械结构调整与优化对车轮胎的调整，使得快

18、的速度提供了硬性的保障。行驶的过程中，保证了充足的摩擦力，为更一个好的机械结构能够保障车平稳行驶的过程中获得最大的动力学性能，是进一步提速的关键。11第四章 硬件电路方案设计的硬件电路采用模块化设计方式。主要包括单片机最小系统模块、电源模块、图像分。模块、测速模块、串口通信模块、显示模块、SD 卡模块等部4.1 单片机最小系统模块本设计的器为恩公司生产的 32 位单片机MK60FX512VLQ15。该单片机具有 144 引脚。MK60FX512VLQ15 具有丰富的系统和方便的外部电路接口，其中包括 32 位处理单元，UART 模块，PIT 定时中断模块，IIC 模块，RAM器， FLASH图

19、 3.1 所示。器，EEPROM器，FTM PWM模块。系统板电路模块如图 4.1主控部分原理图13第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告4.2 电源模块4.2.1 电池使用电源模块是系统稳定工作的基础，因此，电源模块输出电压和电流的稳定性在整个智能车系统中起着非常重要的作用。智能车的电池为 Ni-Cd(镍镉)电池，该类型电池具有高效的利用率和稳定的性能，一直被作为各种航模、电动车等的供电设备。为了获得最高的性能和最长的，该充电电池必须以正确的方法来使用。对镍镉电池充电时，通常采用电池容量值的大约两倍来充电，当电池是2000mAh，那么用 0.5 到 1.5 安培来充电是安全的，而且充得比较饱满

20、。通常电流高，电池的爆发力会强些，但未必如电流低时饱满。同时我们也必须注意充电电流不能过高，最好不要超过 1.5A，当电流过，不仅不能提高电池性能，反而会损坏电池，严重时会导致电池起火、安培之间是效果较好。根据经验，一般在 0.5 到 1.5电池充满电时，电压大约为 8V。在电池压小于 7V 时，应注意及时充电，电池过放会对其造成的损害，电压低于 6V 会对电池造成性。4.2.2 稳 5V 电源模块由于编码器的额定工作电压为 5V，LM2940 是 National Semiconductor 公司生产的高性能线性稳压，其使用方便，电路的设计原理如图 3.2 所示。图 4.2稳 5V 原理图1

21、4第四章 硬件电路方案设计4.2.3 稳 3.3V 电源模块由于单片机的额定电压为 3.3V，线性 CCD 供电 3.3V，串口通信、测速供电也均为 3.3V，因此，将电压稳定在 3.3V 并给各模块供电是必不可少的。电路的设计原理如图 3.3 所示。图 4.3稳 3.3V 电路原理图4.3 电机驱动模块本智能车系统车模的电机型号较小，对电机驱动的输出电流的要求并不苛刻，因此本设计的驱动电路由 2 片 HIP4082H 桥。通过MOS 管的导通和关断来实现正反转，并通过输入的 PWM 波的占空比来调节电机两端的平均电压，达到电机的转速的目的，具体电路图如图 3.4 所示。图 4.4电机驱动原理

22、图15第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告4.4 串口通信模块调车的过程中，需要实时的观察变量变化情况，通过线在 Live Watch 窗口中观察变量很受局限，所以采用蓝牙无线通信模块，波特率为 115200，传输速度更快，配合上位机观察超调量，有助于调试各个参数与检测车运行情况，具体电路图如图 3.5 所示。图 4.5串口通信原理图16第五章 图像信息处理智能车图像信息的底层处理算法是整个上层策略的基础，图像的稳定性、图像处理方法、路径识别的准确性都决定着上层策略能否发挥作用，只有准确的识别出路径信息，智能车才能实现高速稳定行驶。我们使用TSL1401CCD 来进行图像处理和识别。5.1 图

23、像5.1.1 图像数据输出简介TSL1401CL 的线性传感器阵列由一个 128×1 的光电二极管阵列，相关的电荷放大器电路，和一个内部的像素数据保持功能，它提供同时集成起始和停止时间所有像素。 该阵列是由 128 个像素，其中每一个具有光敏面积 3,524.3 平方微米。 像间的间隔是 8 微米。 操作简化内部控制逻辑，需要只有一个串行输入端（SI）的信号和时钟。5.1.2 线性 CCD 工作时序TSL1401 线性传感器驱动程序比较简单，只需要 MCUCLK 及 SI 两个引脚安装特定的时序发出方波信号AO 引脚就会依次输出128 个像素点的模拟信号。以下是 TSL1401 线性

24、传感器时序图：图 5.1TSL1401 线性传感器时序图5.2 图像处理由于图像处理是路径识别的基础，也是素，因此，本文将对此部分进行详细介绍。策略能否发挥作用的重要影响因17第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告线性 CCD 在软件上通过二值化处理，所以阈值作为程序底层中一个十六进制的数值来体现，这里就不再赘述了。需要注意的是，如果想要获得效果明显清晰的图像，当环境改变时，阈值要做相应的动态调整来适应光线场地，这个是运行上层采线函数获得正确赛道信息的首要条件。我们通过对全局 128 个像素点做权重处理，再通过快速排序算法，得到实时相应的黑白阀值。18第六章 特殊赛道识别及处理本届比赛赛道类型去

25、除了直角弯，保留“小 S”形弯道、十字路口及起跑线，坡道较往届难度有所下降。所以，经考虑，我队在正常循迹的基础上着重对“小S”形弯道、起跑线、十字进行图像识别，并采取正确的行驶策略。6.1识别及处理6.1.1识别，最开始采用识别其本身的方法，因为颜色为黑色，在白色赛道上出现一块黑域，此为，虽然表面上没有什么问题，但实际上存在许多误判，特别是在转弯时，会将底的部分误判为，最终不得不放弃此方案，尝试其他方法。结合车模本身循迹方法，经过观察发现，息：有如下有效信1、前一米内，必定为直道2、存在的地方，赛道宽度会大幅度减少3、存在的地方，偏差变化率很大，且边的斜率会较直道部分斜率小基于以上 3 条特点

26、，加上范围阈值的实际调试，的识别，误判率很低。图 6.1示意图19第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告6.1.2处理我队的正常循迹时会沿着拟合好的中线行驶，也就是说，在 PID 参数保持不变时，中线的位置决定了车模的轨迹。基于以上事实，我队在识别后，在中线的位置添加了向左或向右的偏移量（根据的位置而定），并对偏移量做了滞后处理，如此车模便会顺利绕过。6.2 十字识别及处理6.2.1 十字识别因为往届已经存在了十字路口，所以在算法识别上并无太多新意，十字的特点也特别明显、简单，就是没有黑边。性 CCD的图像中，存在，也可以说是6.2.2 十字处理检测到十字，采取直走的方法。图 6.2十字示意图2

27、0第七章策略研究7.1 PID7.1.1 PID 算法简介PID即比例、微分，该方法在工程实际中应用相当广泛。PID算法具有结构简单、工作可靠、便于调整、性能稳定等优点。当被控对象的性能、结构等一系列参数无法得知，而且建模等方法亦无从下手时，我们便可以应用 PID技术，但是，系统器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定。当我们全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用 PID技术。PID，实际中也有 PI 和 PD。PID器就是根据系统的误差，利用比例、微分计算出量进行的。图 7.1 为 PID系统原理图。比例+r(t)e(t)+u(t)c(t)执行机构对象

28、+-微分图 6.1PID系统原理图PID 函数的一般形式为：U(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)；其中 kp 为比例系数，TI 为时间，TD 为微分时间常数。比例是一种简单实用的方式。该方法的输出与输入误差成比例关系。比例系数越大，调节作用亦越大，减少误差的过程则越迅速，但是比例系数如果过大，则系统的稳定性会大大下降。对于，器的输出与系统的输入误差信号的成正比关系。积，随着时间的分项的引入是为了消除稳态误差，项对误差取决于时间的增加，它推动项会增大。这样，即便误差很小，项也会随着时间的增加而加大，器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。21第十一届大学生智能汽车邀请赛技术报告

29、微分中，方法的输出与输入误差的变化率成正比关系。智能车系统由于存在有较大惯性，其变化总是落后于误差的变化自动系统，在克服误差的调节过程中可能会出现振荡，严重时会导致不稳定。为了充分解决此问题，我们需要提前抑制误差的变化作用，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能误差变化的趋势，作用等于零，甚这样，具有比例+微分的器，就能够提前使抑制误差的至为负值，从而避免了被控量的严重超调。7.1.2 PID 参数整定PID算法中 PID 参数的整系统设计的内容。该过程是根据被控过程的特性确定

30、 PID器的比例系数、时间和微分时间的大小。PID器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定。该方法需要依靠一定的数学模型，即通过一定的模型进行理论计算，最后确定控制器参数。但是，理论计算的方法所得到的数据常常是不能够直接运用到实际中的，其必须通过实际工程进行验证，并进行调整和进一步修改。二是工程经验整定。该方法主要依赖工程经验，直接在系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。工程整定方法中的 PID 参数整定主要有临界比例法、衰减法、反应曲线法。三种方法各有其特点，每法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。此外，其共同点都是通过试验，然

31、后按照工程经验公式对器参数进行整定。进行 PID器参数的整定步骤一般如下：1、预选择一个足够短的采样周期让系统工作；2、仅加入比例环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；3、在一定的度下通过公式计算得到 PID器的参数；4、根据实际运行情况对计算出的 PID器的参数进行调整。的 PID 参数为通过上位机调试得来，具体调试方法为：先将 PID 参数设置为经典参数，然后通过上位机观察速度曲线，不断改变 PID 参数，直至观察速度曲线发现其加时间很短，超调量很少，则说明此时的 PID 参数已的一组 PID 参数。经基本比较合适，这样就确定出适合22第七章策略

32、研究7.2 舵机PD对于车体的转向，我队通过 PD舵机的打角，实现弯道的过度，但是考虑到整个赛道的弯道曲率是有差异的，因此，我们选择用动态 PD 系数来控制舵机的打角，同时，根据赛道中心线来确定动态 PD 的范围，利用多次测量和用拟合的方法，确定了舵机 PD 参数的函数关系，因此在过比较大的弯道的时候，车子也能有比较好的路径。7.3 电机PI由于 RS260 电机扭力小，很难在短时间内通过 PI达到加的效果，我们采用了 bang-bang 法结合 PI的方法，一定程度上加快了响应速率，再根据上位机细调各个参数，达到了满意的跟随效果。使整个速度的鲁棒性。系统有较好7.3 车模差速由于本届采用的是

33、 C，车模速度相对往届都比较高，但是，当速度快的时候，弯道如果仅仅依靠舵机打角是不够的，这时，制约速度进一步上升的主要问题就是车的机械结构，我们在多次跑赛道的时候发现，当度的时候，车模在弯道打角会迟缓，因此会在弯道冲出赛道。达到一定速所以，我们注意到 C 车模是双电机驱动的结构，并且，没有自身的机械差速结构，所以我们采用了软件电机达到车速的目的。传统汽车使用机械差速器来完成差速，机械差速器的基本运动规律是：无论转弯或直行，两侧驱动车轮的转速之和始终等于差速器壳转速的 2 倍。常用的对称式锥齿轮差速器，其内摩擦力矩很小，实际上可以认为无论左右驱动轮转速是否相等，两边扭矩总是平均分配，这样的分配比

34、例对于车辆在良好路面上直行或转弯时，其运行状态都是满意的。在电动汽车中，由于使用两台电机直接驱动后轮，不用安装机械差速器，但是在转弯时着差速问题。因此如何解决电动汽车转弯时的差速问题，成为电动汽车发展的关键问题。目前较为流行的方案有两种：基于转速调节和转矩调节。基于比赛要求，我们选择了基于转矩调节的方法。利用定理，我们实验计算出了多组数据，最后通过拟合出了合适的转角曲线公式。23第八章 开发工具、制作、安装、调试过程8.1 调试过程我们用的是 IAR 编译软件，IAR Systems 是全球领先的系统开发工具和服务的供应商。公司成立于 1983 年，提供的和服务涉及到系统的设计、开发和测试的每

35、一个阶段， 通过 IAR 编译软件强大的调试功能，可以得到大量的信息，为智能汽车的调试提供了很大的帮助。在智能汽车的调试过程中，有性的开发一个便于人机交互的上位机系统，通过简单明了的可视化界面直观的显示智能汽车的状态对调试有很大帮助。我们开发了用于监测智能汽实时状态的实时监测系统，大大提高了调试效率。图 8.1 IAR 功能示意图8.2 调试上位机基于摄像头图像数据的复杂性，我们采用了山外公司编写的上位机软件，该上位机软件，包括了虚拟示波器，显示 CCD 图像等等功能，给我们调车模参数提供了很大的便利；下图是该软件部分界面：1.虚拟示波器功能25第十一届届大学生智能汽车邀请赛技术报告图 8.2

36、虚拟示波器功能示意图2. CCD 图像功能图 8.3 CCD 图像功能示意图26第九章 车模主要参数9.1 智能汽车外形参数经过改装后，智能汽车的外形参数为：车长：300mm；车宽：160mm；：330mm；车重：1.5kg9.2 智能汽车技术参数智能汽车相关技术参数如表 9.1 所示：表 9.1智能汽车技术参数27项目参数车模轴距/轮距（毫米）200/150车模平均电流（匀速行驶）(毫安)300电路电容总量（微法）800传感器种类及个数摄像头×1编码器传感器×2 红外终点检测×5陀螺仪×1新增加伺服电机个数0赛道信息检测空间精度（毫米）10赛道信息检测

37、频率（次/秒）125主要集成电路种类/数量2/3第十章 结论在这份竞赛报告中，我们主要从智能车机械结构、硬件电路、图像处理、控制算法等方面介绍准备比赛的整个过程，大体上还是继承了前辈们的精髓，同时也新的比赛规则研究出应对策略，创新之处大体归为以下三点：1、线性 CCD 的选取：我队采用 TSL1401CCD，且在软件方面进行了动态二值化处理，图像度提升，可以将精力放在上层图像处理的。2、特殊赛道识别：因为前人的基本循迹程序已基本完备，我们只是拿来稍微改动，并无太多创新、改良的地方，的是对赛道的识别；但是，每届比赛的规则都会发生变化，通过不断的改良代码、尝试新方法，终于研究出准确度高、误判率低的

38、完备算法。希望未来参加智能车竞赛的同学能够在理解这些代码的基础上，推陈出新，将其焕发出新的生命。3、运用多种问题的解决。进行人机交互，站在车的问题上思考出现的问题，有助于一年的过程中，我们从零开始，学会了很多，也存在很多不足，比如轮胎的处理一直没有合适的方案，RS260 电机性能的不足也没有找到合适的弥补方法， 车身的连接策略没有达到最满意的效果。这些问题我们会在今后的学习过程中一步步改进。恩杯智能汽车大赛是培养大学生综合动手能力的一个很好的且成平台，在这里，鼓励学生们进行创新，培养了我们的，让我们对系统、图像识别与处理等方面进行了的认识，尤其是大大加深了我对 ARM 单片机的了解，以及对恩单

39、片机系统的深刻理解；于此同时，在这里每个人都会所得，做有所获，懂得团队的重要性，学会合作分工，找到擅长的一面，弥补的不足。希望这篇技术文档会对未来参与智能车这项比赛的同所帮助。29第十一届届大学生智能汽车邀请赛技术报告参 考 文 献12345678，学做智能车北京：北京航空航天大学实时操作系统LCOS-(第 2 版)M. 北京 2007.2004.数字电子技术基础M.北京:高等教育.C 程序设计M.北京:,1998.,2005.,.数据结构基础M.大连：大连理工大学，1994.单片机.自动应用的开发方法M.北京:,2004.原理(第六版)M.科学,2014.2005Fuzzy Control

40、Research In The Courses Of Smart春汽车理论M北械工业9 YUAN Quan,ZHANG YunZhou,WU Hao,.CarC. Machine Vision and Human-Machine Interface (MVHI), Kaifeng,China, 2010:764-767.10.采用模糊 PID律的舵机系统设计J.航空兵器，2006,2(1):7-9.11 LU Zhenlin,LI Jingjiao,Zhang.Intelligent Control Research based on theSmart CarC. Advanced Compu

41、ter Control (ICACC),Shenyang,2010:292-29730附录附录 A：程序源代码#include "include.h"void Flash_Write()uint8 Hang=0;LCD_P8x16Str(20,0,"Turn_P");LCD_P8x16Str(20,3,"Target"); LCD_P8x16Str(20,5,"Break ");/ LCD_P8x16Str(25,5," ");LCD_SignleNumber5(70,0,(int)(Turn_

42、P_tableSpeed*100); LCD_SignleNumber5(70,3,targe_near);while(1)Run_count=0; End_Line=0; if(gpio_get(PTD13)=0)systick_delay_ms(90); if(gpio_get(PTD13)=0)if(Hang=0) Hang=1;else if(Hang=1) Hang=2;else if(Hang=2) Hang=0;if(Hang=0)LCD_P8x16Str(5,0,"*");LCD_P8x16Str(5,3," ");LCD_P8x16Str(5,5," ");if(gpio_get(PTD14)=0)systick_delay_ms(90); if(gpio_get(PTD14)=0)/保持不发车/选择要调什么/调节转向 P 档Tur