南6 华南赛区摄像头组中南大学比迪金牛座2014 技术报告.doc

第九届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 中南大学 队伍名称： 比亚迪金牛座2014 参赛队员： 章敏 刘昊 李志华 带队教师： 王 击 董 密  关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、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： 带队教师签名： 日 期： 目 录 第一章 引言 1 1.1 背景介绍 1 1.2 整车设计思路 1 1.2.1 设计思路 1 1.2.2 控制系统 2 1.2.3 赛车整体结构设计 3 1.3 章节安排 3 第二章 机械结构调整 4 2.1总体思路 4 2.2齿轮润滑 4 2.4摄像头支架的设计安装 4 2.5 电路板安装 5 2.6 本章小结 5 第三章 硬件设计 6 3.1总体方案 6 3.2传感器模块 6 3.2.1摄像头的选择 6 3.2.2编码器测速模块 7 3.2.3电池的安放 7 3.3 倾角及角速度传感器 7 3.4 MCU主控模块 8 3.5电源模块 9 3.5.1主电机供电与单片机供电分离电路 9 3.5.2 单片机和摄像头供电电路 9 3.6 电机驱动模块 10 3.6 本章小结 10 第四章 软件设计 11 4.1 软件框架 11 4.2 各部分算法 11 4.2.1 直立控制 11 4.3 黑线的提取和图像中心的计算 13 4.3.1原始图像的特点及校正 13 4.3.2黑线的提取和中心的计算 14 4.4方向控制方案 15 4.4.1 方向控制数据的选取 16 4.4.2 道路形状精确识别算法 16 4.4.3 特殊赛道的判别 18 4.5分类进行方向控制算法 19 4.5.1 普通赛道的方向控制算法 19 4.5.2 “小S型”道的方向控制算法 19 4.5.3 人字弯的方向控制算法 19 4.5.4障碍的方向控制算法 20 4.6速度控制方案 20 4.6.1 速度控制的算法设计 22 4.8 PID控制算法 23 4.8.1 数字PID控制算法 23 4.9 经典PID算法实现速度的控制 24 4.9.1 经典PID算法实现速度控制的计算机仿真 24 4.9.2 PID参数调节 24 4.10 本章小结 24 第五章 仿真与调试 25 5.1 调试阶段 25 5.1.1 调试板 25 5.1.2 SD卡和上位机 25 5.1.3 软件系统调试 25 5.2 本章小结 26 第六章 赛车主要技术参数 27 第七章 总结与展望 28 7.1 总结 28 7.2 展望 28 谢 辞 29 参考文献 30 程序附录 31 第一章 引言 1.1 背景介绍 全国大学生智能汽车竞赛是在统一汽车模型平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位、32位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、设计电机驱动电路、编写相应软件以及装配模型车，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械及车辆工程等多个学科的科技创意性比赛。 全国大学生智能汽车竞赛已经成功举办了八届，比赛规模不断扩大、比赛成绩不断提高。通过比赛促进了高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。 我们队历时10个月左右时间，经历了机械构造、硬件方案、算法思路的不断创新，这些创新体现在设计理念上，也贯穿赛车制作过程的始终。由于这些创新，赛车各方面综合性能得到提升，并且获得了良好的赛场表现。本技术报告将详细介绍我们为第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛而准备的智能车系统方案。 1.2 整车设计思路 1.2.1 设计思路 图1.1 整车设计思路图 我们从常规的硬件、机械、软件上对总体制作进行把握，它们之间互相渗透、互相影响、紧密相连。从一个方面是为了有效的分工和有序进行制作而进行的一种划分。 整体设计思路如图1.1所示，从总体设计思路上，硬件是实现智能车的控制的底层基础，其稳定性和优良性能是保证智能车实战性的重中之重。这一部分也是我们在制作