傳感器與智能車路徑識別67077

1、傳感器與智能車路徑識別傳感器與智能車路徑識別摘要：摘要：路徑識別是體現(xiàn)智能車智能水平的一個重要標(biāo)志，而傳感器是智能車進(jìn)行路徑識別的關(guān)鍵檢測元件。針對智能車在特殊路徑與傳感器數(shù)目限制的條件下的路徑識別，提出了基于紅外傳感器的路徑識別方案與基于圖像傳感器的路徑識別方案，并對兩種方案的應(yīng)用性能進(jìn)行了比較。通過將基于面陣圖像傳感器的路徑識別方案應(yīng)用于第一屆“飛思卡爾”杯全國智能車競賽并取得優(yōu)異成績，驗證了該方案的可行性與有效性。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：路

2、徑識別；智能車；紅外傳感器；圖像傳感器引言引言“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能車競賽是在飛思卡爾半導(dǎo)體公司資助下舉辦的以HCS12MCU為核心的大學(xué)生課外科技競賽。組委會提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的汽車模型、直流電機(jī)和可充電式電池，參賽隊伍要制作一個能夠自主識別路線的智能車并在專門設(shè)計的跑道上自動識別道路行駛，其中比賽限制規(guī)則之一就是傳感器的總數(shù)不能超過16個。由于路徑識別在本智能車控制系統(tǒng)中的重要地位，而路徑識別結(jié)果的好壞又與傳感器的選擇、傳感器的數(shù)

3、量有直接關(guān)系，因此，本文針對應(yīng)用于路徑識別的傳感器進(jìn)行討論。傳感器概述傳感器概述光電傳感器與CCDCMOS圖像傳感器是較為常見的應(yīng)用于路徑識別的傳感器。光電傳感器由于本身物理結(jié)構(gòu)、信號處理方式的簡單而被廣泛應(yīng)用，但存在檢測距離近的弱點。CCDCMOS圖像傳感器能更早的感知前方的路徑信息，但存在著復(fù)雜的信號輸出方式所導(dǎo)致復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理方式，從而使很多研究者望而卻步。但是隨著計算機(jī)技術(shù)、高級人工智能技術(shù)的發(fā)展，CCDCMOS圖像傳感器識別方

4、案的研究也逐漸深入，將CCDCMOS圖像傳感器應(yīng)用于智能車的路徑識別是智能車研究的發(fā)展趨勢。紅外傳感器的輸出可分為數(shù)字式與模擬式紅外傳感器兩種。數(shù)字式紅外傳感器具有與微處理器相對應(yīng)的接口，使得硬件電路簡單，但是存在采集路徑信息粗糙、丟失路徑信息的缺點。模擬式紅外傳感器輸出的模擬信號，通過將多個模擬式紅外傳感器進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，可以再現(xiàn)賽道路徑的準(zhǔn)確信息。在使用多個模擬式紅外傳感器的情況下需占用微處理器較多的AD端口。CCDCMOS圖像傳感

5、器可分為線陣式與面陣式兩種。線陣式圖像傳感器常常應(yīng)用于系統(tǒng)對檢測精度有特殊要求的場合，由于具有較高的精度，一般價格較昂貴。面陣式圖像傳感器常被應(yīng)用于普通的視頻檢測，價格較便宜。在實際應(yīng)用中，常選用面陣式圖像傳感器。然而，由于常用的CCDCMOS圖像傳感器可分為USB接口與電視信號接口兩種類型，需要使用者根據(jù)微處理器的處理能力進(jìn)行選擇。對于HCS12單片機(jī)的處理能力，在這里只能選用CCDCMOS圖像傳感器的信號輸出格式為電視信號。設(shè)計方案

6、設(shè)計方案針對第一屆全國大學(xué)生智能車競賽的賽道特色，基于上述對傳感器的說明，下面討論紅外傳感器與CCDCMOS圖像傳感器的路徑識別方案。1.基于數(shù)字式輸出的光電傳感器陣列的智能控制基于反射式紅外傳感器的數(shù)字光電傳感器陣列的路徑檢測方法具有較高的可靠性與穩(wěn)定性，且單片機(jī)易于處理。雖然本次大賽限制的傳感器為16個，但是仍不足以解決精度問題，而且光電傳感器本身存在著檢測距離近的問題，不能對遠(yuǎn)方的路徑進(jìn)行識別，降低了對環(huán)境的適應(yīng)能力，影響了智能車

7、的快速性和穩(wěn)定性。2.基于模擬式輸出的光電傳感器陣列的智能控制基于反射式紅外傳感器的模擬式輸出的光電傳感器陣列的路徑檢測方法，具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。它利用傳感器對白色和黑色的反射率大小把最大、最小值之間分為n個index區(qū)間，通過對各個傳感器index值的組合基本能夠確定智能車的位置從而對位置和行駛方向都能做較精確的控制。但這種方法對識別道路的計算量大，計算時間較長，且檢測距離也不是很遠(yuǎn)[1]。3.基于圖像傳感器的智能控制基于CCD

8、CMOS圖像傳感器的路徑檢測方法具有探測距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢，能夠盡可能早的感知前方的路徑信息以進(jìn)行預(yù)判斷，再現(xiàn)路徑的真實信息。利用CCDCMOS圖像傳感器的特點在小車前方虛擬出24個光傳感器每場的數(shù)據(jù)變換成一個20行、24列的一個二維數(shù)組.由于微處理器HCS12DG128B的AD默認(rèn)參考電壓為5V左右，而視頻信號的白電平為1.2V左右、黑電平0.5V左右，為了體現(xiàn)白黑的巨大差異，這里將AD采集的參考電壓調(diào)整為1.5V，從而使得AD采集的正常結(jié)

9、果通常是在85～204之間.圖3給出了圖像傳感器所采集的部分原始路徑數(shù)據(jù)值.圖3圖像傳感器采集的直線部分的原始數(shù)據(jù)結(jié)論結(jié)論本文從傳感器與路徑識別的關(guān)系出發(fā)，討論了紅外傳感器與CCDCMOS圖像傳感器識別方案的優(yōu)缺點并從中優(yōu)選出CCDCMOS圖像傳感器用于智能車的路徑識別與傳感。通過將基于面陣CCDCMOS圖像傳感器的路徑識別方案應(yīng)用于第一屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能車競賽，并從眾多使用紅外傳感器的參賽隊伍中脫穎而出，從而證明了該方案較