第六届飞思卡尔智能车广东工业大学-速龙队技术报告

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车竞赛

技 术 报 告

学 校：广东工业大学

队伍名称： 速龙队

参赛队员：陈聪 朱贤彬 陈银宝

带队教师： 王日明 曹江中

I

关于技术报告和研究论文授权的使用说明 本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关于保留、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

摘 要 ............................................................. I

第一章 引 言 ...................................................... 1

1.1研究背景 .................................................... 1

1.2智能汽车竞赛简介 ............................................ 1

1.3 本文结构安排 ................................................ 2

第二章 智能汽车控制系统总体设计 ................................... 4

2.1 系统工作原理 ................................................ 4

2.2 系统硬件结构 ................................................ 4

2.3 系统软件结构 ................................................ 5

2.4 本章小结 .................................................... 5

第三章 模型车机械设计说明 ......................................... 7

3.1 赛车基本参数 .............................. 错误！未定义书签。

3.2 车模机械结构调整 .......................... 错误！未定义书签。

3.3 本章小结 .................................................... 9

第四章 智能汽车控制系统硬件电路设计 .............................. 10

4.1 硬件电路总体结构框图 ....................................... 10

4.2 核心控制模块 ............................................... 11

4.3 电源模块 ................................................... 12

4.4 路径识别模块 ............................................... 16

4.5 舵机驱动模块 ............................................... 22

4.7 本章小结 ................................................... 25

第五章 图像处理和算法设计 ........................................ 26

5.1图像采集方案设计 ........................................... 26

5.2图像预处理算法设计 ......................................... 27

5.3赛道信息提取算法设计 ....................................... 28

5.4 路况判断算法设计 ........................................... 29

5.5 舵机控制算法设计 ........................................... 29

5.6 电机控制算法设计 ........................................... 29

5.7 本章小结 ................................................... 30

第六章 系统调试 .................................................. 31

6.1 开发工具 ................................................... 31

6.2 硬件调试 ................................................... 33

6.3 本章小结 ................................................... 36

第七章 期望与展望 ................................................ 37

参考文献 ......................................................... 34 附录一：控制系统核心代码 ......................... 错误！未定义书签。

III

摘 要

本文介绍了队员们在准备第六届“飞思卡尔” 杯智能车竞赛过程中设计的基于视觉引导的智能汽车控制系统。智能车的车模采用大赛组委会统一提供的仿真车模，硬件平台采用带MC9S12XS128 处理器的S12 环境，软件平台为CodeWarrior IDE 开发环境。文中介绍了智能车控制系统的软硬件结构和开发流程。

整个智能车系统的设计与实现包括了车模的机械结构调整、传感器电路的设计与信号的处理、控制算法和策略优化、系统调试等多个方面。通过对比不同方案的优缺点，在保证提高智能赛车的行驶速度和可靠性，我们最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。

关键字：S12,智能车，图像处理，路径识别

第一章 引 言

1.1 研究背景

1885年，德国工程师卡尔·本茨在曼海姆制造成世界上第一辆装有0.85马力汽油机的三轮车。而几乎同时，德国工程师戈特利布·戴姆勒也成功研制成一辆公认的以内燃机为动力的四轮汽车，因其使用重量轻、转速快的汽油发动机做动力,可以说是现代意义上的汽车。汽车从上世纪末诞生以来，已经走过了百年多的风风雨雨，从卡尔·本茨造出的第一辆汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100每小时公里只需要三秒多一点的超级跑车，汽车发展的速度是如此惊人！

汽车已然已经从一种实验性的发明转变为关联产业最广、工业技术波及效果最大的综合性工业。为了占领未来汽车市场，如今已有许多公司把各种先进技术和装备，如微型电子计算机、无线电通讯、卫星导航等技术、新设备和新方法、新材料广泛应用于汽车工业中，汽车正在走向自动化和电子化。汽车作为现代人类的交通工具，改变了人们的生活方式，推动了社会经济的发展和人类文化的进步，成为社会不可缺少的交通工具。

随着汽车保有量的日益增加，汽车也带来诸如环境污染、能源消耗、交通安全等社会问题，其中汽车道路交通安全问题尤为突出，世界上每年道路交通事故死亡约120万人。由于汽车事故不断出现，造成重大的社会危害，引起了世界各国的重视，汽车驾驶的安全问题已成为全球性的社会问题。

通常对车辆的操作实质上可视为对一个多输入、多输出、输入输出关系复杂多变、不确定多于干扰源的复杂非线性系统的控制过程。驾驶员既要接受环境如道路、拥挤、方向、行人等的信息，还要感受汽车如车速、侧向偏移、横摆角速度等的信息，然后经过判断、分析和决策，并与自己的驾驶经验相比较，确定出应该做的操纵动作，最后由身体、手、脚等来完成操纵车辆的动作。因此在整个驾驶过程中，驾驶员的人为因素占了很大的比重。一旦出现驾驶员长时间驾车、疲劳驾驶、判断失误的情况，很容易造车交通事故。

第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告

为了降低和避免交通事故的发生，提高汽车驾驶的安全性，很多发达国家已经开始关注自主驾驶智能车辆的研究，智能汽车已成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。智能汽车是一种正在研制的新型高科技汽车，不需要人去驾驶，是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高科技综合体。