攝像頭組川工第一漂技術(shù)報(bào)告飛思計(jì)劃第七屆智能車比賽西部賽區(qū)

本人完全了解第七屆“飛思”杯大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽關(guān)保留、使用技術(shù)報(bào)告和研究的規(guī)定，即：參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人，比賽組委會(huì)和飛思半導(dǎo)體公司可以在相關(guān)主頁上收錄并公開參賽作品的設(shè)計(jì)方案、技術(shù)報(bào)告以及參賽模型車的、圖像資料，并將相關(guān)內(nèi)容編纂收錄在集中。 第一 引 編的安 K60DN512板設(shè) 第八章總結(jié)與展 第九章致 附 第一章引言受教育部高等教育司委托，由教育部高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分主賽，是面向大學(xué)生的一種具有探索性工程實(shí)踐活動(dòng)，是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)本工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)大學(xué)生從事科學(xué)研究與探索的和潛能，穎而出創(chuàng)造條件。該競(jìng)賽由競(jìng)賽處設(shè)計(jì)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)硬軟件技術(shù)平臺(tái)，競(jìng)賽參賽選手須使用競(jìng)賽處統(tǒng)一指定的競(jìng)模套件，采用飛思半導(dǎo)體1.1.2須采用飛思半導(dǎo)體公司的8位、16位、32位處理器作為唯一的微控參加頭賽題組可以使用光電管作為輔助檢測(cè)；如果車模中改動(dòng)的部件發(fā)生損壞，需要使用相同型號(hào)的部件替換；攝像頭組車模改裝完畢后，車模尺寸過：250mm寬和400mm長(zhǎng)。光電組完畢后，車模尺寸寬度不超過250mm，長(zhǎng)度沒有限制。競(jìng)賽分為分賽區(qū)（省賽區(qū)）和總決賽兩個(gè)階段。其中，總決賽階段是在競(jìng)賽處指導(dǎo)下，與決賽承辦學(xué)校共同成立競(jìng)賽執(zhí)行委員和分賽區(qū)（省賽區(qū)）競(jìng)賽組織工作人員，包括技術(shù)評(píng)判組及現(xiàn)作，不得任何有失公允競(jìng)賽的信息。在現(xiàn)場(chǎng)比賽的時(shí)候，可以聘請(qǐng)分賽區(qū)和總決賽的比賽規(guī)則相同，都具有電磁組、光電組和頭組三個(gè)則也基本相同的。三個(gè)賽題組分別獨(dú)立進(jìn)行成績(jī)。1)硬件（不包括微控制器）進(jìn)行調(diào)整。第二輪比賽在同一賽道沿逆向進(jìn)行。在每輪比賽中，選手首先將放置在起跑區(qū)域內(nèi)賽道上，至少靜止兩秒鐘后自動(dòng)啟動(dòng)。對(duì)于電磁組不要求靜止兩秒鐘啟動(dòng)。每輛在賽道上跑一圈，以計(jì)時(shí)起始線為計(jì)時(shí)點(diǎn)，跑完一圈后需要自動(dòng)停1每輛以在兩個(gè)單輪成績(jī)中較好的一個(gè)作為最終初賽成績(jī)；計(jì)時(shí)由電子計(jì)時(shí)器完成并實(shí)時(shí)顯示。根據(jù)參賽隊(duì)伍數(shù)量，由比賽根據(jù)成績(jī)選取一定比例的隊(duì)伍晉級(jí)決賽。晉級(jí)決賽的在決賽前有10分鐘的調(diào)整時(shí)間。在此期間， 對(duì)全部晉級(jí)的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)檢查， 器材限制規(guī)定的(指本規(guī)則之第一條)即可取消決賽資格，由后備首名晉級(jí)代替。由裁判組申報(bào)組織批準(zhǔn)公布決賽。全部車模在整個(gè)比賽期間都統(tǒng)一放置在車模的展示區(qū)內(nèi)。3靜止兩秒鐘。應(yīng)該在30秒之內(nèi)離開出發(fā)區(qū)，沿著賽道跑完一圈。由計(jì)時(shí) 通過合理的處理控制算法，同時(shí)加上各高精度模塊的檢測(cè)與控制，能夠很頭通過面成像，可以對(duì)車前方足夠的賽道信息進(jìn)行，有利于行駛時(shí)對(duì)前方賽道進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)路徑的選擇。頭圖像的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤其在高速行駛準(zhǔn)備入彎時(shí)表現(xiàn)得突出，它可以精確判斷出不同的彎道從而可采用不同的行駛策略，這對(duì)于舵機(jī)反應(yīng)的滯后性有很大的改進(jìn)。單獨(dú)采用頭檢測(cè)路徑的缺點(diǎn)是頭路面信息的頻率較低，容易的干擾較少而且的信息可靠，還可以獲得很高的檢測(cè)頻率，彌補(bǔ)了頭 頭的效果要好很多。但是CCD 有100mA左右。并且CMOS頭出來直接是數(shù)字信號(hào),便于K60I/O管腳直接獲取。綜上所述，我們采用CMOS數(shù)字頭和重心的調(diào)整也是我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)要考慮的問題。對(duì)速度的控制主要有兩種方控制傳感器主要是采用旋轉(zhuǎn)編，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的時(shí)候形成脈沖，由采用速度閉環(huán)控制的來說通過斜坡就像是通過普通的直道一樣的簡(jiǎn)單，不實(shí)時(shí)性。舵機(jī)的響應(yīng)速度與驅(qū)動(dòng)電壓和控制舵機(jī)的波脈沖寬度有聯(lián)系，通舵機(jī)的波周期調(diào)整為20ms，把舵機(jī)臂長(zhǎng)加長(zhǎng)，舵機(jī)的響應(yīng)速度有了很大表2.1主要技術(shù)參（ 0asm1117/2ov7620/1（3.1主銷內(nèi)傾角是前輪主銷在水平面內(nèi)向內(nèi)傾斜的角度，雖然增大內(nèi)傾角也可以增大回正的力矩，但增大內(nèi)傾角會(huì)在轉(zhuǎn)向的過程中，增大與路面的1°，前輪外傾角是前輪的上編在安裝時(shí)主要考慮其能否和電機(jī)齒輪很好的咬合，速度較快時(shí)不至于出現(xiàn)速度檢測(cè)的現(xiàn)象。我們把編齒輪通過差速輪傳動(dòng)和電機(jī)齒輪直

圖3.2 電路板是智能車上的部分，在安裝時(shí)，考慮到電路板的穩(wěn)定性和模型安裝頭時(shí)，要考慮的因素很多。安裝過高時(shí)視野寬，黑線變得很細(xì)甚至在圖像的遠(yuǎn)端根本不到黑線。同時(shí)受到的干擾和抖動(dòng)都很強(qiáng)烈，重心高素管支撐頭，并通過車模自帶的后輪寬度調(diào)節(jié)塊固定碳素管，安裝的高度電源管理模塊為系統(tǒng)各個(gè)模塊提供所需要的電源，可靠的電源方案是整個(gè)硬件電路穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中，除了需要考慮電壓范圍和電流大小等7.2V2000mAhNi-cd蓄電池提供。由于電路中的不壓要求穩(wěn)定、噪聲小，電流容量大于500mA穩(wěn)壓主要有線性穩(wěn)壓和開關(guān)穩(wěn)壓兩種。電機(jī)和舵機(jī)的突然啟所以系統(tǒng)的電源必須有一定的能力。鑒于開關(guān)電源紋波比較大，而線性LM29401A,足以提供整個(gè)

4.25V電流達(dá)1A,輸出精度高。

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321單片機(jī)是整個(gè)智能車系統(tǒng)的部分。我們所采用的單片機(jī)為飛思公K60DN512是Kinetis系列K60子系列的典型，是Kineits系列中集成度最高的。K60MCUIEEE1588USB2.0OTG（1）ARMCortexM4（2）32路DMA供外設(shè)和器使用，大大提高CPU利用率（4）512KFlash128K（6）33416AD，212DASD，6UART，IIC，IISIEEE1588MIIRMII1.71V~3.6V，100GPIOGPIO5V 壓器件ASM1117提供3.3V電壓。

ADJ

圖4.4板電

（MultipurposeClockGenerator，MCG）模塊，用于將晶振輸入時(shí)鐘倍頻至振。本系統(tǒng)時(shí)鐘使用50MHz有源晶振，RTC時(shí)鐘使用32.768KHz無源晶

圖4.5主時(shí)鐘電

Kinetis使用的是ARMCortex-M4內(nèi)核，該內(nèi)核內(nèi)部集成了（JointTestActionGroup）接口，通過JTAG接口可以實(shí)現(xiàn)程序和調(diào)試功能。JTAG調(diào)試電路如下圖：

VSS VSS 111232.2ufR3C6VOUT33104ADC0_DM14PTE3PTE0107106105104103102101100

VSSPTA3PTA2PTA1TPTA0TVSSPTA3PTA2PTA1TPTA0TVDDPTA9PTA8PTA7PTA6VSSVDDPTA5PTA4PTA3PTA2PTA1PTA050VSSVDDVBAT44圖4.8板接口擴(kuò)的導(dǎo)通和關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并通過控制輸入的波的占空比來調(diào)節(jié)電機(jī)兩端的平均電壓，達(dá)到控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速的目的。驅(qū)動(dòng)采用英飛凌公司的半橋式驅(qū)動(dòng)BTS7960。其工作電壓為5-36V，驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)41A，導(dǎo)通電阻典型值為16mΩTTL/CMOS，25KHz。

4.9信號(hào)。我們所選用的頭為OV7620,1/3英寸數(shù)字式COMS圖像傳感輸出8位圖像數(shù)據(jù)；具有自動(dòng)增益和自動(dòng)平衡控制，能進(jìn)行亮度、對(duì)比度、飽合同步等多種同步信號(hào)和像素時(shí)鐘等多種時(shí)序信號(hào)；5V電源供電,工作時(shí) 第三代、、系統(tǒng)、汽車 據(jù)格式包括YUV、YCrCb、RGB三種，能滿足一般圖像系統(tǒng)的要求。5.1 5.25.35.35.4abab。y點(diǎn)a+bxi的 d1=d2=……=dn=0但測(cè)量點(diǎn)不可能都在直線上，這樣只有考慮d1、d2、……、dn為最小，也就現(xiàn)在采取一種等效方法：當(dāng)d12＋d22^……＋dn2a和b，d1d2、……、dn（d12＋d22^……＋dn2）為最小值，求ab令23 4567891011121315161720for SumXY=SumXY+i*BlackCenter[i];}Steer_Slope=((int32)100*(finalrow*SumXY-SumX*SumY))/(finalrow*SumX2-SumX*SumX);控制上我們采用了位置式PD算法。其簡(jiǎn)化：由于圖像近端和小車前輪軸線之間有一定的距離，所以圖像近端出小Car_near=Sum_center-3*Slope/100-VDEIO_CENTER; Car_nearif(Car_near<-30) 其中，Car_near是擬合出的小車前輪軸線上偏離賽道中心的距離。Sum_center5Slope是通過最小二乘法計(jì)算出的整場(chǎng)圖像的斜率。VDEIO_CENTER是視場(chǎng)中心。速度控制策略以跑道識(shí)別結(jié)果和頭有效前瞻作為輸入量，輸出期望速策略，防止系統(tǒng)“盲跑”而導(dǎo)致。6.2PIDΔun en-en-1）+Ki*en en-2en-1+en-種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器{{}elseif(Speed_PID<=0)Speed_PID=0; {{}不至于在賽道彎道中識(shí)別錯(cuò)誤，因此在程序中判斷在直道上行駛時(shí)才進(jìn)行時(shí)，能夠看到整幅圖像，因此兩邊沿黑線應(yīng)該是最大行數(shù)的。又因?yàn)楦咚龠\(yùn)行中，起跑線可能只存在在一兩行中，并且有可能不是一行中左右兩段系統(tǒng)的調(diào)試開發(fā)用到了，IAR6.3開發(fā)軟件，另外為了調(diào)試方便，我們還用MK60DN512，ARMCortex-M4Core，可以用IARSystems公司的IAR6.3Metroworks公司的CodeWarrior10.1作為其開發(fā)軟件。經(jīng)過比較我們選擇IARSystems公司的IAR6.3開發(fā)軟件。IAREmbeddedWorkbench微處理器。許多全球著名的公司都在使用IARSYSTEMS提供的開發(fā)工具，用以開發(fā)他們的前沿產(chǎn)品，從消費(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車應(yīng)用、醫(yī)療、航空航天到應(yīng)用系統(tǒng). 圖7.2運(yùn)行效果支持串口（UART）USBK60PCRS232加了8個(gè)LED作為智能車指示燈，大大提高了調(diào)試效率。歷時(shí)幾個(gè)月，終于到了總決賽的時(shí)候了，無論最終結(jié)果如何，我們都在熬通宵做車，討論算法，其中的酸甜苦辣，堅(jiān)持與放棄，成功后的興在做車之前，我們之又少的動(dòng)手能力和做車經(jīng)驗(yàn)，但是在這個(gè)智能方法。更加明白了學(xué)海無涯學(xué)無止境的道理。在以后人生的道，我們遇到雖然我們?cè)谖鞑抠悈^(qū)中取得了我校參加飛思比賽以來最好的成績(jī)，并順利進(jìn)入總決賽?？墒俏覀儼l(fā)現(xiàn)，我們與傳統(tǒng)強(qiáng)隊(duì)之間任然存在很大的差距，這種差距不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)層面上，還有智能車文化底蘊(yùn)和上。在全的老師和同學(xué)表示深深的謝意。感謝飛思公司和主辦方為我們提供了一個(gè)唐建文.智能小車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].：工業(yè)大學(xué)孫涵，任明武，唐振民等.基于機(jī)器視覺的智能車輛導(dǎo)航綜述[J]易大義,“計(jì)算方法[M]”,浙江大學(xué)，譚浩強(qiáng),“C程序設(shè)計(jì)（第二版）”,,

7.2VInput

GND

AA-1AA-1IBB

B-B-

C DMA初始化服務(wù)程 每次有PCLK來觸發(fā)一次DMA 返回值 void{;//鐘 //DMA通道0對(duì)應(yīng)50號(hào)DMA請(qǐng)求，即PORTB //0

//0素 1);// //DMA0 //DMA0斷} 功能說明：DMA中斷服務(wù)程序 返回值 void{ } 返回值 void{ //初始化DMA主要是初始化地址的 //初始化行類似于放在數(shù)組的 //使能B口行中斷，B10行中斷 //清除通道0中斷 //使能DMA通道0完成中斷} 返回值 void{ {}else { }}void{uint16i,j,k,flagdelaystop,time,runtime,stoptime;uint8flagstopstop=0,stopstoptime=0; enable_irq //使能A口中斷，A24場(chǎng)中斷準(zhǔn)備像{if(send_flag){ //圖像完成標(biāo)志清0} // }}}if(runtime==70) 速}elseif(runtime>=80){//速 } }}}

findcentercenter();{{}}}} 圖像做二值化尋找頭的實(shí)際圖像左 入左右rightline leftline {uint8i,j,k,flagzeroright1,flagzeroleft1,flagzeroleft2,flagzeroright2; }} }}} **輸入?yún)?shù) ，rightline[i]， uint8 況}}}{} //end }else}}} 3]==250)){leftzero2=leftline[0];1]==250)){zerowhite++;}else }}} rightzero2)>5)){teshupoint2=2;}rightzero1)>5)){teshupoint1=1;})){ //7.4}

}}//end}*輸入?yún)?shù): 注：use是用來確定此處理是參照還是實(shí)際要用的1要用的0參 上一行的黑線的列坐標(biāo) lookleft(uint8cen,uint8line,uint8use){uint8 i,j,k,flagrl; lastleft,lright,lleft; }} }}

//@@@可能這兒剛好{}}if(Blackwhite[i][k]==5){ 啊不然就一直找到底去了}}}if(Blackwhite[i][j]==5){}}//flagrl j{ if(Blackwhite[i+1][j]==5){}}//flagrl j +){if(Blackwhite[i+2][j]==5){}}//flagrl j } //if(flagrl==0)}//結(jié)束if(flagrl==0) //結(jié)束if(flagrl==0)}//7.5}}}}//結(jié)束 }*輸入?yún)?shù): 注：use是用來確定此處理是參照還是實(shí)際要用的1要用的0參 上一行的黑線的列坐標(biāo) lookright(uint8cen,uint8line,uint8use){uint8i,j,k,flaglr;uint8lastright,tright,tleft;uint8tlrr;uint8 //界 if(use==0){tright=}} }}if(Blackwhite[i][k]==5) } }} }} j結(jié) 3){ ){ }} j結(jié) ){if(flaglr==0){}} j { }}//結(jié)束 }//結(jié)束if(i<image_row-} 結(jié)束 }}}} }*輸入?yún)?shù)Blackwhite[i][j] 注：flagimage=1 flagimage=3; flagimage=4; flagimage=5; 類似直到或者小S uint8i,j,flagrl,leftzero,flaglr,centerlast;uint8lastleft,lastright,tright,tleft,rright,rleft; {{

} {}} j結(jié) {{{ }{}}} j結(jié) BlackCenter[i]=centerlast; i[1])/2;for(i=2;i<76;i++){

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if(leftrow<rightrow){}}//結(jié)束 }//結(jié)束 }//結(jié)束if(i<image_row-} 結(jié)束 結(jié)束 if(rleft>image_line) //右邊過數(shù)組的邊了}}if(Blackwhite[i][j]==5){}}//flagrl j if(Blackwhite[i+1][j]==5){}}//flagrl j for(j=rright;j<rleft;j++){if(fif(Blackwhite[i+2][j]==5){}}//flagrl j if(leftrow>rightrow){}(leftrow==rightrow){flag}}if(flagrl==0)結(jié)束if(flagrl==0) //結(jié)束if(flagrl==0) //結(jié)束 }} //修改了哈位置，更真實(shí)的反應(yīng)圖上信息7.3 {flagimage=1;