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1、 宁波理工学院宁波理工学院毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）开题报告（含文献综述、外文翻译）题 目 基于电磁检测的智能车算法研究基于电磁检测的智能车算法研究姓 名 学 号 专业班级 自动化自动化 指导教师 学 院 信息科学与工程学院信息科学与工程学院 第第 1 章章 文献综述文献综述 1953 年，世界上第一台无人驾驶牵引车诞生，这是一部采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车。如今，随着传感器技术的不断进步以及各种智能算法的改进，无人驾驶车发展也越来越快。根据不同的应用，其速度、安全性、运行时间也大相近庭。正是由于设计的高难度性，智能车设计变得越来越复杂，集成度越来越高,功能越来越大，
2、也就吸引了更多的人的关注。本文以飞思卡尔智能车大赛为背景来研究其实现算法。“飞思卡尔杯”智能车大赛源于韩国，是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCSI2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。该竞赛内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识。智能车根据功能可分为七个部分：以 Freescal 公司的 MC9S12XS128 为主控器的最小系统模块、电磁传感器模块、电源管理模块、速度测量反馈模块、舵机驱动模块、干簧管起跑线检测模块。本次设计主要针对速度测量反馈模块、舵机驱动模块、干簧管起跑线检测模块这三个模块来进行算法研究。1.1
3、 国内研究现状受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导委员会负责主办全国大学生智能车竞赛。该项比赛已列入教育部主办的全国五大竞赛之一。首届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车邀请赛于2006年在清华大学成功举办。此项赛事，在韩国已举办过多届，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科，对学生的知识融合和动手能力的培养，对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的推动作用。在第一、二届的比赛中参赛选手必须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，以Freescale公司生产的16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元。第三届则要求参赛队伍除了X
4、系列的微处理器不用以外，其他8位和16位微控制器可由参赛对自己选择（8位的单片机最多可选两块） ，这无疑给大家一个更位大的选择余地，此届比赛则准许使用官方推荐的MC9S12XS128双核芯片及以往的8位极16位单核微控核心。2007 年，中国大学生制作的智能车的速度已经打破了韩国智能车比赛连续七届的冠军速度。该项赛事现已在我国是成功举办六次，大赛小车分为三个组别：电磁组、摄像头组、光电组。其中电磁组是在第五届大赛上才被加进来的。尽管参与时间短，尽管参与时间短，相关的技术研究少但是电磁组的小车却取得了不错的成绩，根据官方提供的数据，第五届比赛电磁组的最佳成绩为 27 秒，相对于整个赛事的最佳成绩
5、电磁组小车仅落后了 2 秒。但是 2011 年即第六届比赛电磁组则取得最佳成绩。随着飞思卡尔智能汽车大赛的影响力加大，全国各类学校踊跃参加此项赛事，场面也越来越壮观，技术上也越来越成熟，各支队伍在技术上的创新也越来越多，对全国高校学子的各项能力发展起到很大的作用。1.2 国外研究现状韩国大学生智能模型车竞赛是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会将提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路线的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，跑完整个赛程用时最短，而且技术报告评分较高的参赛队
6、就是获胜者。制作智能车，需要参赛队伍学习和应用嵌入式软件开发工具软件Codewarrior和在线开发手段，自行设计和制作可以自动识别路径的方案、电机的驱动电路、模型车的车速传感电路、模型车转向伺服电机的驱动以及微控制器MC685912DP256控制软件的编程等等。随着赛事的逐年开展，将不仅有助于大学生自主创新能力的提高，对于高校相关学科领域学术水平的提升也有一定帮助，最终将有助于汽车企业的自主创新，得到企业的认可。这项赛事在韩国的成功可以证明这一点。2000年智能车比赛首先由韩国汉阳大学承办开展起来，每年全韩国大约有100余支大学生队伍报名并准予参赛，至今已举办5届，得到了众多高校和大学生的欢
7、迎，也逐渐得到了企业界的极大关注。近年来，飞思卡尔半导体公司参与举办的智能车大赛有了进一步的发展。2008 年 12 月 13 日飞思卡尔半导体在马来西亚 UITM 工程学院举办了首届飞思卡尔智能车大赛。共有 26 组，涉及约 52 工科学生来自 10 个地方大学参加智能汽车竞赛。该国竞赛由马来西亚科协举办。1.3 研究方向在当今社会，对智能车的研究可以确定以下几个研究方向：1.驾驶员行为分析（Driver Behavior Analysis）研究驾驶员的行为方式、精神状态与车辆行驶之间的内在联系；目的：建立各种辅助驾驶模型，为智能车辆安全辅助驾驶或自动驾驶提供必要的数据，如对驾驶员面部表情的
8、归类分析能够判定驾驶员是否处于疲劳状态，是否困倦瞌睡等；2.环境感知（Environmental Perception）主要是运用传感器融合等技术，来获得车辆行驶环境的有用信息，如车流信息、车道状况信息、周边车辆的速度信息、行车标志信息等；3.极端情况下的自主驾驶（Autonomous Driving on Extreme courses）研究在某些极端情况下，如驾驶员的反应极限、车辆失控等情况下的车辆自主驾驶；4.规范环境下的自主导航（Autonomous Navigation on Normal environment）主要研究在某些规范条件下，如有人为设置的路标或道路环境条件较好，智能车
9、辆根据环境感知所获得的环境数据，结合车辆的控制模型，在无人干预下，自主地完成车辆的驾驶行为。5.车辆运动控制系统（Vehicle Motion Control Systems）研究车辆控制的运动学、动力学建模、车体控制等问题；6.主动安全系统（Active，Safety Systems）主要是以防为主，如研究各种情况下的避障、防撞安全保障系统等；7.交通监控、车辆导航及协作（Traffic Monitoring，Vehicle Navigation and coordination)主要研究交通流诱导等问题； 8.车辆交互通信（Inter-Vehicle Communication)研究车辆之
10、间有效的信息交流，主要是各种车辆间的无线通信问题； 9.军事应用（Military Applications）研究智能车辆系统在军事上的应用；10.系统结构（System Architectures）研究智能车辆系统的结构组织问题；11.先进的安全车辆（Advanced Safety Vehicles)研究更安全、具有更高智能化特征的车辆系统。1.4 进展情况现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几届的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列，此次的设计主要实现循迹这功能。1.
11、5 发展预测1)车辆间的通信协议规范到目前为止,没有一个汽车生产厂家或研究机构能够独自提供完整的智能车辆解决方案。因此,不同的车辆之间,车辆与外界,车辆与人之间的通信规范问题就成为一个值得研究的课题,这实际上就是要建立一个开放型的人车路之间的通信协议规范,各种设备提供者就可以根据该规范设计能够独立工作的设备或模块。2)通用的软件开发平台随着车辆功能的逐步发展和完善,各种传感器信息的采集与处理,各种控制算法的设计与实现等软件设计要求会变得十分复杂。如果能有像 Windows 一样车载软件系统平台,提供统一的应用软件接口,将会大大降低系统实现难度。因此,在这方面进行持续研究是有必要的,也是迫切的。
12、3)各种传感器取长补短单一传感器有时无法满足实际需要,而复合型传感器价格昂贵,且难以实现,推广困难。因此,应将不同的传感器之间取长补短,互相结合使用。例如:利用超声波、雷达等传感器测距快速便捷的特点,完成障碍物扫描,确定其大致的方位,然后,利用 CCD 低成本,高信息量的特点,在确定的范围之内识别目标类型、轮廓、颜色,文字等信息。4)有人无人驾驶共享现有道路可以预见,在未来的 1015 年中,无人驾驶车辆将广泛应用。然而,道路建设一直以来都无法满足日益增长的车辆需要。因此,无人驾驶车辆无法完全行驶在专用车道,必须能够与现有车辆共享传统道路。2 种车辆的共存方式需要受到重视。5)改善视觉算法对环
13、境的适应性设计可靠、稳定的机器视觉算法所面临的最大困难在于对各种恶劣环境的适应性。一般的视觉算法无法直接在实际应用中使用,需要一定的假设。在阴雨雪天气、夜晚等光照条件较差的情况就无法满足。另外,快速运动对成像的影响应加以考虑,这也是满足系统实时性要求。1.6 存在问题（1）对于电磁组，存在的最大问题是电感的质量等的干扰；（2）弯道中的直道，直道中的弯道，进出十字的信号判断；（3）进入弯道要迅速转变为弯道的方案，出弯道进直道迅速转变为直道；（4）舵机转动一定角度有时间延迟，该时间延迟使得模型车的动态特性变差，甚至会使得模型车冲出跑道；1.7 结束语本文阐述了智能车的基本概念，并重点介绍了它们的研
14、究现状与发展趋势，也一并提出了智能车算法研究的问题与不足。智能车研究的进步和发展需要计算机技术、信息技术、电子技术、控制技术、传感技术、等众多技术领域发展的推动,其发展又能够推动所涉及学科和技术的进步与发展。这是一个能够将汽车产业,交通系统与信息产业紧密结合起来的新型领域。智能车辆的研发为世界各国的高新技术产业提供了又一广阔的发展空间。欧洲、日本、美国等发达国家虽走在了前面,但目前与我国的实际差距还不是很大。参考文献参考文献1. 黄迪明.软件技术基础M.成都：高等教育出版社,电子科技大学出版社,2006.12.2. 孔令淑，刘涛，基于 MC9S12XS128 单片机的智能循迹小车的硬件设计论文
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