[发明专利]一种双线循迹智能车控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人智能车领域，特别是一种双线循迹智能车。

背景技术

全球第一辆无人智能驱动车的研发制造出现在1953年，该类型智能车借助于埋线电磁感应技术实施路径跟踪服务。当今随着传感器技术不断进步,更基于智能算法的持续优化，使得无人控制智能车的设计技术与水平一路走高，愈发高度的集成化技术也渐渐显现，同时，全国大学生“飞思卡尔”智能车竞赛是教育部倡导的信息领域六大学科赛事之一。比赛以快速跑完规定赛道为目标，尽可能提高车模速度，这不仅需要智能车有可靠的硬件，还更需要良好的算法作支撑。智能车在连续的赛道上行驶，需要平滑连续的控制才能保证智能车的稳定性和快速性，三次样条插值算法能保证插值点两侧轨迹的连续性，具有稳定性和平滑性，已应用于机器人的步态规划等领域。

发明内容

针对上述存在的问题，提供一种双线循迹智能车，避免了智能车易于偏离预定轨道的问题的发生而能以良好路径稳定可靠行进，且能以尽可能快的速度抵达目的地，验证了三次样条插值方法在智能车路径优化中应用的有效性。

一种双线循迹智能车控制系统，包括路径检测传感器模块、SD卡模块、电机驱动模块、微控制器模块、拨码开关和按键等参数调节模块。其特征在于：图像采集分三个步骤：开始曝光，曝光，读取AD值图像数据。

该研究涉及的智能汽车采用TSL1401线阵CCD传感器作为路径检测采集模块，飞思卡尔16位微控制器MC9S12XS128作为控制核心，欧姆龙500线编码器作为速度采集模块。

一种双线循迹智能车控制系统，图像边界提取及偏差求取方法：从图像的中心向两边搜线，即搜线起点坐标为固定的中心，往左边找到相邻两个像素点不同即为左边界，同理往右找到右边界。

一种双线循迹智能车控制系统，PD算法结合三次样条插值的舵机转向控制，首先要寻找各种半径需要的对应偏差，从而对线性CCD采集到的信息处理得到的偏差设置相应的离散舵机占空比值。速度控制采用PID算法结合三次样条插值来控制。只根据当前舵机偏转角度输出值确定速度的方法，这种方法的直道进弯减速效果不那么明显，但稳定性好，实际能达到的平均速度优于之前的速度给定方法。

作为本发明图像边界提取及偏差求取方法的一种优选方案，采用动态的中心值往两边搜线，即定义一个二位数组middle2，提取的边界的中心值middle1作为这一次往两边搜线的起点，从而解决了弯道丢线的问题。偏差bias的求取即为左右边界的坐标值和减去（线性CCD的总像素点），这种偏差的计算方法可以避免赛道宽度的影响。

有益效果：本发明最大程度上使用了单片机自身资源，通过三次样条插值规划出各种半径对应的期望舵机占空比和设定的速度脉冲值，结合PD算法来控制舵机转向，结合PID算法控制电机速度，避免了智能车易于偏离预定轨道的问题的发生而能以良好路径稳定可靠行进，且能以尽可能快的速度抵达目的地。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图中标记：1-舵机、2-拨码开关、3-电机、4-速度检测模块、5-SD模卡、6-PC机、7路径检测模块-、8-CPU。

具体实施方式

一种双线循迹智能车控制系统，包括路径检测传感器模块、SD卡模块、电机驱动模块、微控制器模块、拨码开关和按键等参数调节模块，由微控制器采集并分析当前传感器模块传送过来的赛道信息计算出舵机打脚和电机速度等参数，从而使智能小车能在跑到上快速稳定的行驶，其特征在于：图像采集分三个步骤：开始曝光，曝光，读取AD值图像数据，用中断实现曝光延时，这样可以在曝光阶段处理其他任务。图像处理：首先采取动态阈值对图像二值化，白色值为250，黑色值为0，然后再提取二值化图像的信息。总体流程为系统先初始化，再采样并二位化处理，确定位置，先后开始舵机控制和电机控制，最后重复下个周期。

一种双线循迹智能车控制系统，其特征在于：图像边界提取及偏差求取方法：从图像的中心向两边搜线，即搜线起点坐标为固定的中心，往左边找到相邻两个像素点不同即为左边界，同理往右找到右边界。另一种方法是采用动态的中心值往两边搜线，即定义一个二位数组middle[2]，提取的边界的中心值middle[1]作为这一次往两边搜线的起点，从而解决了弯道丢线的问题，偏差bias的求取即为左右边界的坐标值和减去128（线性CCD的总像素点），这种偏差的计算方法可以避免赛道宽度的影响。