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飞思卡尔智能车摄像头组技术报告 (2)

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第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车竞赛

技 术 报 告

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告

摘要

本文设计的智能车系统以K60微控制器为核心控制单元，基于CCD摄像头的图像采样获取赛道图像信息，提取赛道中心线，计算出小车与黑线间的位置偏差，采用PD方式对舵机转向进行反馈控制。使用PID控制算法调节驱动电机的转速，结合特定算法分析出前方赛道信息实现对模型车运动速度的闭环控制。为了提高模型车的速度和稳定性，我们用C++开发了仿真平台、蓝牙串口模块、SD卡模块、键盘液晶模块等调试工具，通过一系列的调试，证明该系统设计方案是确实可行的。

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告

关键词：K60，CCD摄像头，二值化，PID控制，C++仿真，SD卡

Abstract

In this paper, we will design a intelligent vehicle system based on

MC56F8366 as the micro-controller unit. using the CCD image sensor

sampling to the track image information to extract the track line center, to

calculate the positional deviation between the car with the black line, the

use of PD on the rudder. The machine turned to the feedback control. We

use PID control algorithm to adjust the speed of the drive motor, combined

with specific algorithms to achieve closed-loop control of the movement

speed of the model car in front of the track. In order to improve the speed

and stability of the model car, we use the C++ to develop a simulation

platform, Bluetooth serial module, SD card module, keyboard, LCD

modules, debugging tools. Through a series of debugging, the system

design is feasible.

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告

Key words: K60，CCD_camera, binaryzation, PID control, C++ simulation,

SD card

目 录

第1章 引言 ................................................................................... - 1 -

第2章 系统总体设计 ................................................................ - 2 -

2.1 系统分析 ..................................................................................... - 2 -

2.2 车模整体布局 ............................................................................. - 3 -

2.3 本章小结....................................................................................... - 4 -

第3章 系统机械设计及实现 ................................................... - 5 -

3.1 前轮定位的调整 ......................................................................... - 5 -

3.1.1主销内倾 ..............................................................................- 6 -

3.1.2 后倾角 .................................................................................- 6 -

3.1.3 内倾角 .................................................................................- 7 -

3.2 舵机安装....................................................................................... - 8 -

3.2.1 左右不对称问题的发现与解决 ........................................- 10 -

3.3 编码器的安装 ............................................................................ - 10 -

3.4 摄像头安装 .................................................................................- 11 -

3.4.1 偏振镜的使用......................................................................- 12 -

3.4.2 摄像头的标定......................................................................- 12 -

3.5 摄像头的选用 .............................................................................- 13 -

3.6 红外接收装置 .............................................................................- 14 -

第十届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告

3.7 防止静电复位 .............................................................................- 15 -

3.8 本章小结.......................................................................................- 15 -

第4章 硬件电路系统设计及实现 ...................................... - 16 -

4.1 硬件设计方案 ............................................................................- 16 -

4.2 电源稳压......................................................................................- 17 -

4.3 电机驱动......................................................................................- 18 -

4.4 图像处理部分 ............................................................................- 19 -

4.4.1 摄像头升压电路 .............................................................- 19 -

4.4.2 视频分离电路 .................................................................- 19 -

4.4.3 硬件二值化 .....................................................................- 19 -

4.5 灯塔电路......................................................................................- 21 -

4.6 本章小结......................................................................................- 21 -

第5章 系统软件设计 .............................................................. - 22 -

5.1 软件流程图 ...............................................................................- 22 -

5.2 算法新思路 ...............................................................................- 23 -

5.2.1中心线提取 .......................................................................- 23 -

5.2.2 直角检测........................................................................... - 24 -

合集下载

飞思卡尔智能车比赛细则

飞思卡尔智能车比赛细则

2016 竞速比赛、创意比赛规则

[键入文档副标题]

智能车竞赛秘书处2015-11-15

清华大学中央主楼自动化系

目录

第十一届竞赛规则导读

参加过往届比赛的队员可以通过下面内容了解第十一届规则主要变化。如果第一次参加比赛，则建议对于本文进行全文阅读。

相对于前几届比赛规则，本届的规则主要变化包括有以下内容：

1. 本届比赛新增了比赛组别，详细请参见正文中的图1和第四章的“比赛任务”中的描述；

2. 第十届电磁双车组对应今年的A1组：双车追逐组。其它组别与新组别的对应关系请参见图2；

3. 为了提高车模出界判罚的客观性，规则提出了两种方法：路肩法和感应铁丝法，详细请见赛道边界判定”；

4. 改变了原有的光电计时系统，所有赛题组均采用磁感应方法计时，详细请参见“计时裁判系统”；

5. 取消了第十届的发车灯塔控制的方式；

6. 赛道元素进行了简化，详细请参见 “赛道元素”；

7. 赛道材质仍然为PVC耐磨塑胶地板，但赛题组A2不再需要赛道。

8. 对于车模所使用的飞思卡尔公司MCU的种类、数量不再限制。

9. 比赛时，每支参赛队伍的赛前准备时间仍然为20分钟，没有现场修车环节。

一、前言

智能车竞赛是从2006开始，由教育部高等教育司委托高等学校自动化类教学指导委员会举办的旨在加强学生实践、创新能力和培养团队精神的一项创意性科技竞赛。至今已经成功举办了十届。在继承和总结前十届比赛实践的基础上，竞赛组委会努力拓展新的竞赛内涵，设计新的竞赛内容，创造新的比赛模式，使得围绕该比赛所产生的竞赛生态环境得到进一步的发展。

为了实现竞赛的“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”的指导思想，竞赛内容设置需要能够面向大学本科阶段的学生和教学内容，同时又能够兼顾当今时代科技发展的新趋势。

第十一届比赛的题目在沿用原来根据车模识别赛道传感器种类进行划分的基础类组别之上，同时增加了以竞赛内容进行划分的提高类组别，并按照“分赛区普及，全国总决赛提高”的方式，将其中一个类别拓展出创意类组别。第十一届比赛的题目各组别分别如下：

智能小车报告

智能小车报告

工程训练

智能小车设计报告

学院名称： 信息学院

专业班级： 自动化0712班

学 号： 0901071216

姓 名： 曹明才

指导老师： 王击 杨明安

2010年9月 第一章 引言 ................................................................................................................................... 1

1.1背景介绍 ..................................................................................................................... 1

1.2 设计方案 .................................................................................................................... 1

第二章 智能车的硬件设计 ............................................................................................................. 3

2.1硬件整体设计 ............................................................................................................. 3

浙江赛区-摄像头组-杭州电子科技大学信息工程学院-杭电信工摄像头一队

浙江赛区-摄像头组-杭州电子科技大学信息工程学院-杭电信工摄像头一队

I 第九届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车竞赛

技术报告

学 校： 杭州电子科技大学信息工程学院

队伍名称： 杭电信工摄像头1队

参赛队员： 赵勇

林玉彪

杨平贝

带队老师： 李金新 余皓珉

II

关于技术报告和研究论文使用授权的说明

本人完全了解第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、

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：赵勇、林玉彪、杨平贝

带队教师签名：李金新、余皓珉

日 期：2014/08/10

III

摘要

本文介绍了杭州电子科技大学信息工程学院的队员们在准备此次比赛中

的成果。本次比赛采用大赛组委会提供的1:16仿真车模，硬件平台采用带

MK60DN512ZVLQ10单片机的K60环境，软件平台为Keil开发环境。

文中介绍了本次我们的智能车控制系统软硬件结构和开发流程，整个智

能车涉及车模机械调整，传感器选择，信号处理电路设计，控制算法优化等

许多方面。整辆车的工作原理是先将小车的控制周期中提取出相应的时间片，

相应的时间片用来控制车体的平衡，留下的时间片用来控制速度和转向，由

CCD摄像头采集赛道信息至主板的硬件二值化模块进行信号处理，并递送二值

化视频信息到单片机，再由单片机对二值化视频信号进行计算分析，运用我

们自己的软件程序对赛道信息进行提取并选择最佳路径，通过对电机的精确

控制从而实现小车在赛道上精彩漂亮的飞驰！

为了进一步提高小车在运行时的稳定性和速度，我们组在软件方面使用

了多套方案进行比较。更新了SD卡 技术实时存储赛道信息。硬件上为了稳

定的考虑，采用了以前比较稳定的方案，但是在电源部分做了调整，使得整

车的电源裕度更大，硬件鲁棒性更强。为更好的分析调车数据，我们继承并

且改进上届的上位机，用C#软件编写了新的上位机程序来进行车模调试，很

基于飞思卡尔和摄像头的智能小车寻迹系统设计

基于飞思卡尔和摄像头的智能小车寻迹系统设计

基于飞思卡尔和摄像头的智能小车寻迹系统设计

1 引言

智能小车寻迹系统是基于摄像头和飞思卡尔 16 微处理器 mc9s12xs128 组成，

由摄像头采集图像有用信息送入单片机分析道路参数。

智能小车跑道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽 25mm，铺

设跑道地板颜色与背景不一样;跑道宽度为 60cm，窄道区的宽度为 45cm;跑道

最小曲率半径不小于 50 厘米; 跑道可以交叉，交叉角为 90 度。

系统主要包括视频图像采集、图像处理、黑线中心提取、路径判断。

2 视频图像采集

图像采集是基于 mc9s12xs128 单片机来实现的。mc9s12xs128 是飞思卡尔开

发的以 cpu12 内核为核心的单片机，采用 5v 电源供电，总线速度最高可达

40mhz，8kb ram，128kb flash，具有丰富的 i/o 模块和工业控制专用的通信模块

[1]。

(a) 视频信号;(b) 行同步信号;(c) 场同步信号;(d) 奇偶场同步信号

图 1 摄像头信号时序图

摄像头前瞻距离大，有利于提高速度。同时跑道色内外色差只有黑白两色，

只需提取探测画面的灰度信息就能识别黑线信息，因而图像采集选用黑白摄像

头。摄像头输出的是 pal 制式的复合全电视信号，每秒输出 25 帧，每帧分为偶

场和奇场。黑白视频图像信号由图像信号、消隐信号及同步信号共同组成。场

同步脉冲标志着新的一场到来。场消隐区恰好跨在一场的结尾部分和下场的开

始部分，得等到场消隐区过去，下场的视频信号才真正到来。pal 制式的摄像

头每秒扫描 25 幅图像，每幅又分奇偶两场，故每秒扫描 50 场图像[2]。为此要

有效地采集摄像头的视频信号，需要把摄像信号进行分离。lm1881 视频同步信