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第二届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车邀请赛 技 术 报 告 附件B 面阵CCD图像处理与赛道识别研究 学 校：北京航空航天大学 队伍名称： 北航一队 参赛队员：关新 陈威 唐振宇 带队教师： 陈博 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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 TOC \o 1-3 \h \z \u 第一章 引言 4 第二章 智能车硬件设计 5 2.1机械设计 5 2.1.1 CCD支架 5 2.1.2 测速发电机支架 6 2.1.3 舵机安装 6 2.1.4 车模参数调节 7 2.2硬件电路设计 7 2.2.1 电源电路 7 2.2.2视频图像电路 9 2.2.3电机控制电路 10 2.3 创新点 11 2.4 小结 12 第三章 智能车软件设计 13 3.1 CCD控制算法仿真平台 13 3.1.1 仿真平台的搭建 13 3.1.2 控制规律研究 16 3.2 软件调试平台介绍 18 3.3 创新点 19 3.4 小结 19 第四章 控制算法的研究 20 4.1 智能车控制思想 20 4.2 图像处理与赛道识别 20 4.3 智能车系统软件 20 4.3.1 智能车系统软件设计思想 20 4.3.2 软件构成 21 4.4 创新点 23 4.5 小结 23 第五章 总结 24 5.1 智能汽车技术指标 24 5.2 目前尚存在的不足与改进方向 24 第一章 引言 在第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车比赛中，我们采用面阵CCD作为路面检测信息的传感器，以飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128B作为核心控制模块，引导改装后的模型汽车按照规定路线行进。 整个智能汽车制作过程中，我们主要做了以下工作： 1、硬件平台的搭建：首先对模型车进行了机械部分的改造和调节，在不违反大赛规则的前提下对舵机进行了机械方面的设计和研究，一定程度上提高了舵机的灵敏度。在硬件电路方面，精心设计了CCD图像采集和驱动电机电路；同时，为了调试方便和根据场地等外界环境需要，设计了人机交互的键盘输入和LCD输出硬件电路，并且加入了无线调试的硬件接口电路。 2、软件平台的搭建：在软件设计方面我们搭建了无线调试平台，主要包括无线视频模块和无线数据传输模块两部分。前者提供CCD获取的图像信息，可以录制智能车在赛道上的图像信息，便于分析研究控制算法；后者通过无线串口收发器发送的指令，执行转向及车速控制。无线调试平台不仅给程序调试带来了很多方便，可以在计算机上调试各种控制算法的性能，还保证了赛车在调试过程中的运动轨迹的可控性。 3、控制算法的研究：通过对CCD图像传感器所摄取的路面图像进行处理，从而获得准确的赛道信息。同时，在PC机上搭建了控制算法仿真平台，可以把设计好的图像处理算法和控制算法先在PC机进行模拟，待模拟成功后再移植到MC9S12DG128B单片机中去。我们编写的基于PC机的控制算法仿真软件可以直观的模拟智能车在不同赛道的运行情况，通过改动相关参数，就可以方便、直观的观察智能车运行效果。 第二章 智能车硬件设计 硬件是系统的基础，为了给整个智能车系统提供一个稳定、可靠的硬件平台，我们在硬件设计方面做了很多考虑，主要包括机械部分和电路部分。 2.1机械设计 根据比赛规则，我们对模型车进行了机械设计和改造，主要包括CCD支架和测速电机支架的设计、舵机的安装，以及车模底盘参数的调节。 2.1.1 CCD支架 CCD支架的作用是合理的安装和固定好摄像头的位置，为了保证获得稳定的视频图像信息，支架必须有足够的强度和刚度，且尽量轻较好。安装的高度和角度在调试过程中可以根据需要选择最合适的值。 本文中CCD支架如图2.1。 图2.1 CCD支架 2.1.2 测速发 由于本文是采用测速发电机实现对驱动电机转速的检测，所以需要考虑测速发电机的安装和固定等问题。通过齿轮传动的方式将测速电机上小齿轮与差速齿轮啮合，并且改变传动比，让测速电机和驱动电机等速。测速发电机支架如图2.2。 图2.2 测速发电机支架 2.