飞思卡尔智能车大赛
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第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛光电组技术报告学校:中北大学伍名称:ARES赛队员:贺彦兴王志强雷鸿队教师:闫晓燕甄国涌关于技术报告和研究论文使用授权的说明书本人完全了解第八届“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:带队教师签名:日期:2014-09-15日摘要本文介绍了第九届“飞思卡尔杯全国大学生智能车大赛光电组中北大学参赛队伍整个系统核心采用飞思卡尔单片机MC9S12XS128MAA ,利用TSL1401线性CCD 对赛道的行扫描采集信息来引导智能小车的前进方向。
机械系统设计包括前轮定位、方向转角调整,重心设计器件布局设计等。
硬件系统设计包括线性CCD传感器安装调整,电机驱动电路,电源管理等模块的设计。
软件上以经典的PID算法为主,辅以小规Bang-Bang算法来控制智能车的转向和速度。
在智能车系统设计开发过程中使用Altium Designer设计制作pcb电路板,CodeWarriorIDE作为软件开发平台,Nokia5110屏用来显示各实时参数信息并利用蓝牙通信模块和串口模块辅助调试。
关键字:智能车摄像头控制器算法。
目录1绪论 (1)1.1 竞赛背景 (1)1.2国内外智能车辆发展状况 (1)1.3 智能车大赛简介 (2)1.4 第九届比赛规则简介 (2)2智能车系统设计总述 (2)2.1机械系统概述 (3)2.2硬件系统概述 (5)2.3软件系统概述 (6)3智能车机械系统设计 (7)3.1智能车的整体结构 (7)3.2前轮定位 (7)3.3智能车后轮减速齿轮机构调整 (8)3.4传感器的安装 (8)4智能车硬件系统设计 (8)4.1XS128芯片介绍 (8)4.2传感器板设计 (8)4.2.1电磁传感器方案选择 (8)4.2.2电源管理模 (9)4.2.3电机驱动模块 (10)4.2.4编码器 (11)5智能车软件系统设 (11)5.1程序概述 (11)5.2采集传感器信息及处理 (11)5.3计算赛道信息 (13)5.4转向控制策略 (17)5.5速度控制策略 (19)6总结 (19)6.1效果 (20)6.2遇到的问题以及解决办法 (20)6.3队员之间的合作很重要 (21)附录 (22)源程序 (23)1绪论1.1 竞赛背景随着经济发展,道路交通面临新的问题和新的挑战。
第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛竞速比赛规则与赛场纪律参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件,采用飞思卡尔半导体 公司的 8 位、16 位微控制器作为核心控制单元,自主构思控制方案进行系统设计,包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发 等,完成智能车工程制作及调试,于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛, 在获得决赛资格后,参加全国总决赛的场地比赛。
参赛队伍的名次(成绩)由赛 车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术报告、制作工程质量评分为辅来决定。
大赛根据车模检测路径方案不同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。
车模通过 感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测的属于电磁组;车模通过采集 赛道图像(一维、二维)进行路径检测的属于摄像头组;车模通过采集赛道上少 数孤立点反射亮度进行路径检测的属于光电组。
竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分赛区预赛以及全国总决赛,在实际 可操作性基础上力求公正与公平。
一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模。
本届比赛指定采用两种车模:z A 型车模:广东博思公司提供。
限定电磁组比赛使用。
z B 型车模:北京科宇通博科技有限公司提供。
限定光电组、摄像头组使用。
z 细节及改动限制见附件一。
2. 须采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16 位处理器(单核)作为唯一的微控制器。
z 有关细节及其它电子器件使用的限制见附件二;3. 参加电磁赛题组不允许使用传感器获取道路的光学信息进行路径检测。
z 参加光电赛题组中不允许传感器获取道路图像信息进行路径检测。
z 参加摄像头赛题组可以使用光电管作为辅助检测手段。
4. 其他事项z 如果损毁车模中禁止改动的部件,需要使用相同型号的部件替换;z 车模改装完毕后,尺寸不能超过:250mm 宽和 400mm 长。
二、有关赛场的规定1. 赛道基本参数(不包括拐弯点数、位置以及整体布局)见附件三;2. 比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示,在赛场内将安排采用制作实际赛道的 材料所做的测试赛道供参赛队进行现场调试;三、裁判及技术评判 竞赛分为分赛区和全国总决赛两个阶段。
第七届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车比赛竞速比赛规则与赛场纪律参赛选手须使用比赛秘书处一致指定的比赛车模套件,采用飞思卡尔半导体公司的 8 位、 16 位、 32 位微控制器作为核心控制单元,自主构思控制方案进行系统设计,包括传感器信号收集办理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等,达成智能车工程制作及调试,于指定日期与地址参加各分(省)赛区的场所比赛,在获得决赛资格后,参加全国决赛区的场所比赛。
参赛队伍的名次(成绩)由赛车现场成功达成赛道比赛时间来决定,参加全国总决赛的队伍同时必定提交车膜技术报告。
大赛依照车模检测路径方案不相同分为电磁、光电与摄像头三个赛题组。
车模经过感觉由赛道中心电线产生的交变磁场进行路经检测的属于电磁组;车模经过收集赛道图像(一维、二维)也许连续扫描赛道反射点的方式进前进行路经检测的属于摄像头组;车模经过收集赛道上少许孤立点反射亮度进行路经检测的属于光电组。
比赛秘书处拟定以下比赛规则适用于各分(省)赛区初赛以及全国总决赛,在本质可操作性基础上力求公正与公正。
一、器材限制规定1.须采用一致指定的车模。
本届比赛指定采用三种车模,分别用于三个赛题组:编车模外观和规格赛题组供应厂商号A东莞市博型摄像头思电子数车组码科技有模限公司车模: G768电机: RS380-ST/3545,舵机: FUTABA3010B北京科宇型光电组通博科技车有限公司模车模型号电机: 540,伺服器: S-D6C型车模电磁组东莞市博思电子数码科技有限公司车模型号: N286电机: RN260-CN 38-18130伺服器: FUTABA3010各赛题组车模运行规则:a)光电组,摄像头组:车模正常运行。
车模使用 A 型车模(摄像头组)、B 型车模(光电组)。
车模运行方向为,转向轮在前,动力轮在后。
如图 1 所示:图 1 光电组车模运行方向说b)电磁组:车模直立行走。
使用 C 型车模。
车模运行时只赞同动力轮着地,车模直立行走。
飞思卡尔智能车大赛目录“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国,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HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会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径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者。
其设计内容涵盖了控制、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,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的推动作用。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。
该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方,自2006年首届举办以来,成功举办了五届,得到了教育部吴启迪副部长、张尧学司长及理工处领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价,已发展成全国30个省市自治区200余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。
2008年第三届被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中9个科技人文竞赛之一(教高函[2007]30号文,附件2),2009年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。
参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模,采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元,自主构思控制方案及系统设计,包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等,完成智能车工程制作及调试,于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛,在获得决赛资格后,参加全国决赛区的场地比赛。
参赛队伍之名次(成绩)由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术方案及制作工程质量评分为辅来决定。
飞思卡尔智能车竞赛设计⽅案“神马”队设计⽅案摘要本⽂以“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛为主题,介绍了智能赛车从机械结构设计到控制系统的软硬件设计流程。
本次⽐赛使⽤竞赛秘书处统⼀指定的竞赛车模及套件,采⽤飞思卡尔半导体公司的16位微控制器作为核⼼控制单元,配合不同类型的传感器、驱动电机、转向舵机、直流电池、以及相应的驱动电路,使赛车能够⾃主识别路径,并控制模型车⾼速稳定地在跑道上运⾏,在规定时间内完成跑完赛道的任务。
第⼀章背景1.1“飞思卡尔”杯背景介绍“飞思卡尔”杯全国⼤学⽣智能车竞赛是在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以S12 单⽚机为核⼼的⼤学⽣课外科技竞赛。
使⽤⼤赛组委会统⼀提供的竞赛车模、转向舵机、直流电机和可充电式电池,采⽤飞思卡尔 16 位微控制器MC9S12DB128B作为核⼼控制单元,⾃主构思控制⽅案及系统设计,包括传感器信号采集处理、控制算法及执⾏、电机驱动、转向舵机控制等,完成智能车⼯程制作及调试,于指定⽇期与地点参加场地⽐赛。
⽐赛成绩主要由赛车在现场成功⾏驶完赛道的时间为主。
全国⼤学⽣智能汽车竞赛所使⽤的车模是⼀款带有差速器的后轮驱动模型赛车,它由⼤赛组委会统⼀提供。
参赛队伍通过设计单⽚机的⾃动控制器控制模型车在封闭的跑道上⾃主循线运⾏。
在保证模型车运⾏稳定,即不冲出跑道的前提下,跑完两圈的时间越⼩成绩越好。
设计⾃动控制器是制作智能车的核⼼环节。
⾃动控制器是以单⽚机为核⼼,配合有传感器、电机、舵机、电池、以及相应的驱动电路,它能够⾃主识别路径,控制模型车⾼速稳定运⾏在跑道上。
⽐赛跑道表⾯为⽩⾊,中⼼有连续⿊线作为引导线,⿊线宽 25cm。
⽐赛规则限定可赛道宽度和拐弯最⼩半径等参数,赛道具体形状在⽐赛当天现场公布。
控制器⾃主识别引导线并控制模型车沿着赛道运⾏。
在严格遵守规则中对于电路限制条件,保证智能车可靠运⾏前提下,电路设计尽量简洁紧凑,以减轻系统负载,提⾼智能车的灵活性,同时坚持充分发挥创新原则,以简洁但功能完美为出发点,并以稳定性为⾸要前提,实现智能车快速运⾏。
飞思卡尔智能车大赛总结刚进入高校半年,我就有幸参与飞思卡尔智能车竞赛。
说实话,刚报名参与这项赛事的时候我只是抱着奇怪的心态去参与,可是真的进入了这个团队的时候,我发觉这个活动是多么的吸引我,让我立刻在枯燥的学习生活中找到了乐趣。
活动现在也已经接近尾期了,回顾这一段时间在这个活动中所经受的,真是感慨万千啊。
刚进入飞思卡尔智能车竞赛的时候,由于有一些事儿,所以前两周就缺席了活动的前期培训,结果我被支配到了最终一组,最终一组的条件相对来说还是要差一点哎,当时我还挺懊丧的,可是转念一想也没什么,在哪一组都是学习的机会,即使条件再差,也要硬着头皮上,甚至要比其他组都做的更好,就像毛主席说的一句话,没有条件也要制造条件,这样想我的心情也好多了。
从这之间,我也领悟到了一个道理,没有什么事情都是根据你想的思路去进展的,对于许多的不确定因素,我们要敏捷的去处理,体验这种过程也是一种成长。
刚进入飞思卡尔智能车这个项目的时候,我对电子产品还不甚了解。
当我真正的接触到了之后,我发觉原来电子产品是这么的奇妙。
一些电子元件焊在一块小的电路板上,一块单片机,就构成了一个小小的系统,自己还可以给这个系统编入程序,让它根据你要求的指令你完成各项指令。
当老师给我们演示的时候,我当时就被深深的吸引了。
以前只是拿着做好的电子产品玩,连那些元器件也很少见,更没想到这些元器件的组合会那么的奇妙,以至于转变我们的世界,转变了我们的生活。
这次参与飞思卡尔智能车的竞赛,不仅让我学到了许多,而且也遇到一些挫折和麻烦。
在前期的培训中,各个不同专业的老师都来给我们辅导,给我们补习学问,说真的,当时参与这个活动的时候我们对这方面就是一张白纸。
从最基础的电子元器件的熟悉开头,到电路图、设计原理、焊接、再到后来kiel软件的运用和编程,虽然有许多我们现在都做的,运用的不太熟识,但是我还是很兴奋,由于它激发了我的爱好,特殊是焊接和编程这一块,使我的动手力量大大的提高了。
飞思卡尔杯简介飞思卡尔杯是由飞思卡尔公司主办的一项面向全球大学生的智能车竞赛。
目的是鼓励青年学子在智能车领域的创新与研发,并提供一个展示自己才华的舞台。
自2002年举办以来,飞思卡尔杯已经成为全球大学生智能车领域最高规格的赛事之一。
赛事组别飞思卡尔杯共设立了三个赛事组别,分别是智能车挑战赛、自动驾驶车辆挑战赛和智能交通系统挑战赛。
1.智能车挑战赛:参赛队伍需要设计并制作自己的智能小车,然后在指定的赛道上进行比赛。
比赛中,智能小车需要通过各种感知、决策和控制技术来完成特定的任务,如跟随线路、避障、停车等。
这个组别要求参赛者综合运用多个技术领域知识,是最具挑战性的组别之一。
2.自动驾驶车辆挑战赛:参赛队伍需要设计并制作能够完全自主驾驶的车辆,车辆需要在没有人为干预的情况下完成指定道路上的驾驶任务。
这个组别要求参赛者在感知、决策和控制等多个核心技术上有较高的研究水平。
3.智能交通系统挑战赛:参赛队伍需要设计并搭建一个智能交通系统,通过各种感知和智能决策技术来提高交通系统的效率和安全性。
这个组别注重对交通系统整体的优化和智能化。
创新与奖项飞思卡尔杯鼓励参赛队伍在比赛中展示创新和技术突破。
每年的比赛都有一些新的技术和设计需要参赛队伍去尝试和探索。
除了总冠军外,比赛还设置了多个特色奖项,如最佳技术创新奖、最佳设计奖、最佳工程奖等,来对参赛队伍的创新能力给予认可和奖励。
飞思卡尔公司的支持飞思卡尔公司作为飞思卡尔杯的主办方,提供了全球大学生的智能车竞赛所需要的技术支持和资源。
飞思卡尔公司拥有丰富的技术经验和产品线,为参赛队伍提供了开发套件、模块、学习资料等。
此外,飞思卡尔公司还提供了专业的技术培训和咨询服务,帮助参赛队伍更好地进行项目开发和实践。
结语飞思卡尔杯是一个培养年轻人创新意识和科技实践能力的平台,也是一个展示各类智能车技术和研究成果的舞台。
通过参与飞思卡尔杯的比赛,学生们能够拓宽视野,提升技术实力,并与其他志同道合的年轻人交流共享。
1.1. 系统分析智能车竞赛要求设计一辆以组委会提供车模为主体的可以自主寻线的模型车,最后成绩取决于单圈最快时间。
因此智能车主要由三大系统组成:检测系统,控制系统,执行系统。
其中检测系统用于检测道路信息及小车的运行状况。
控制系统采用大赛组委会提供的16位单片机MC9S12XS128作为主控芯片,根据检测系统反馈的信息新局决定各控制量——速度与转角,执行系统根据单片机的命令控制舵机的转角和直流电机的转速。
整体的流程如图1.1,检测系统采集路径信息,经过控制决策系统分析和判断,由执行系统控制直流电机给出合适的转速,同时控制舵机给出合适的转角,从而控制智能车稳定、快速地行驶。
图2.11.2. 系统设计参赛小车将电感采集到的电压信号,经滤波,整流后输入到XS128单片机,用光电编码器获得实时车速,反馈到单片机,实现完全闭环控制。
速度电机采用模糊控制,舵机采用PD控制,具体的参数由多次调试中获得。
考滤到小车设计的综合性很强,涵盖了控制、传感、电子、电气、计算机和机械等多个学科领域,因此我们采用了模块化设计方法,小车的系统框图如图2.2。
第五届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图2.21.3. 整车外观图2.31.4. 赛车的基本参数智能车竞赛所使用的车模是东莞市博思公司生产的G768型车模,由大赛组委会统一提供,是一款带有摩擦式差速器后轮驱动的电动模型车。
车模外观如图3.1。
车模基本参数如表3.1。
图3.1表3.1车模基本参数1.5. 赛车前轮定位参数的选定第五届全国大学生智能汽车竞赛技术报告现代汽车在正常行驶过程中,为了使汽车直线行驶稳定,转向轻便,转向后能自动回正,减少轮胎和转向系零件的磨损等,在转向轮、转向节和前轴之间须形成一定的相对安装位置,叫车轮定位,其主要的参数有:主销后倾、主销内倾、车轮外倾和前束。
模型车的前轮定位参数都允许作适当调整,故此我们将自身专业课所学的理论知识与实际调车中的赛车状况相结合,最终得出赛车匹配后的前轮参数[6]。
第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛一、创意比赛作品简介:(内容包括作品的主要内容、创新点、主要技术指标以及现在完成程度等。
可另附图片以及影像资料)主要内容:本设计完成了一个智能停车系统,主要包括一个带自动泊车/出库功能的智能小车和一个车场管理系统(如图1所示)。
其中,智能小车主要由视频检测、Zigbee无线通讯、超声测距、电子罗盘定位和车辆策略控制部分构成;车场管理系统主要由液晶显示、温度/湿度检测、语音提示/报警、无线通讯和主控芯片等部分组成。
小车通过MC9S12XDP512芯片控制摄像头并对摄像头采集的数据进行处理来完成空车位的检测,再根据超声测距模块和电子罗盘的辅助数据实现小车自动泊车至检测到的空车位,小车还可以通过Zigbee模块与车场管理系统进行信息交互;车场管理系统可以对整个停车场的车辆信息进行存储管理,同时还可以对停车场的温度、湿度等信息进行检测及显示。
图1 智能停车系统示意图1、自动泊车/出库的智能小车小车自动泊车/出库的功能如图1所示。
当需要泊车时,小车在停车场入口通过Zigbee无线通讯模块与车场管理系统进行信息交互。
小车将自身的信息(车辆ID等)发送到车场管理系统,车场管理系统将停车场信息返回给小车,告知小车是否可以停车。
若有空车位小车会自动进入停车场,并通过摄像头检测空车位。
当小车通过摄像头检测某个空车位后,主控制器(MC9S12XDP512)会根据摄像头检测到的位置信息控制摄像头转动相应角度,并辅以超声测距传感器及电子罗盘装置精确完成泊车入位功能。
小车完成停车入位功能后会再一次将自身信息(车辆ID、停车位置、停车入位时间等)发送到车场管理系统,然后主控芯片关闭摄像头等模块并进入休眠状态。
当需要小车出库时,只需要在停车场出口位置通过车场管理系统输入对应车辆ID,然后车场管理系统会通过Zigbee模块与相应车辆进行通讯。
小车在接到出库信息后,唤醒主控芯片MC9S12XDP512,启动摄像头等各部分功能。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛一.竞赛背景:全国大学生智能汽车比赛是全国高等教育司委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办,旨在培养创新精神、协作精神,提高工程实践能力的科技活动。
二.竞赛模式:竞赛分竞速赛与创意赛两类比赛。
竞速赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件,制作一部能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
设立电磁组、光电组与摄像头组三个赛题组别。
创意赛在统一比赛平台上,充分发挥参赛队伍想象力,以特定任务为创意目标,完成研制作品,由竞赛专家组观摩作品现场展示、质疑、现场观众投票等环节,最终决定比赛名次。
创意赛在统一比赛平台上,充分发挥参赛队伍想象力,以特定任务为创意目标,完成研制作品,由竞赛专家组观摩作品现场展示、质疑、现场观众投票等环节,最终决定比赛名次。
参赛队伍必须使用竞赛秘书处统一指定的单片机、模型车、电池和舵机,可以选购大赛秘书处推荐使用的单片机开发板、调试系统,也可以自行设计制作符合规定的单片机控制系统,制作赛车所需用品由参赛队伍自行购买。
三.竞赛流程:竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛,各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。
竞赛一般在每年的10月份公布次年竞赛的题目和组织方式,并开始接受报名,次年的3月份进行相关技术培训,7月份进行分赛区竞赛,8月份进行全国总决赛。
四.我校历届比赛成绩:2007年华南赛区二等奖2008年华南赛区三等奖2009年全国二等奖华南赛区一等奖2010年全国一等奖五.我校参赛队伍风采:帅气的赛车赛道比赛竞争竞技现场队员风采。
飞思卡尔智能车竞赛设计方案清晨的阳光透过窗帘,洒在书桌上那厚厚一摞方案草稿上。
我泡了杯咖啡,打开电脑,准备着手写这个“飞思卡尔智能车竞赛设计方案”。
10年的方案写作经验告诉我,这是一个充满挑战的任务,但也是展示自己才华的舞台。
一、项目背景飞思卡尔智能车竞赛是一场针对大学生的科技竞赛,旨在培养创新精神和实践能力。
参赛队伍需要设计一款智能车,通过传感器、控制器、执行器等部件,使车辆在规定的赛道上自主行驶,完成各种任务。
这场比赛既考验技术,也考验团队协作。
二、设计方案1.车辆整体设计车辆整体设计要兼顾美观、实用和稳定性。
外观上,我们采用流线型设计,减少空气阻力;内部结构紧凑,降低重心,提高稳定性。
车辆尺寸符合比赛规定,确保在赛道上行驶自如。
2.传感器配置(1)激光雷达:用于实时获取车辆周围环境信息,绘制三维地图。
(2)摄像头:用于识别赛道标志、障碍物等。
(3)超声波传感器:用于检测前方障碍物距离,避免碰撞。
(4)红外传感器:用于检测赛道边缘,防止车辆出轨。
3.控制器设计(1)路径规划:根据传感器信息,实时规划车辆行驶路径。
(2)速度控制:根据赛道状况,调整车速,确保稳定行驶。
(3)避障策略:当检测到前方有障碍物时,及时调整行驶方向。
4.执行器设计(1)电机驱动:驱动车辆前进、后退、转向。
(2)舵机:用于调整摄像头角度,获取更多赛道信息。
(3)电磁阀:用于控制车辆制动。
三、团队协作一个优秀的团队是项目成功的关键。
我们团队成员各司其职,密切配合:1.项目经理:负责整体进度把控,协调各方资源。
2.硬件工程师:负责车辆整体设计和传感器、执行器选型。
3.软件工程师:负责控制器设计和程序编写。
4.测试工程师:负责车辆调试和性能测试。
四、项目实施1.初期准备:收集比赛相关信息,了解赛道状况,确定设计方案。
2.设计阶段:根据设计方案,绘制图纸,选型采购。
3.制作阶段:组装车辆,调试传感器、控制器和执行器。
4.测试阶段:进行多次试验,优化控制策略,提高车辆性能。
全国大学生“飞思卡尔杯”智能车竞赛(郑新旺老师提供)(一)项目简介为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养,促进高等教育教学改革,受教育部高等教育司委托,由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办全国大学生智能汽车竞赛。
该竞赛是以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛,是面向全国大学生的一项具有探索性工程的实践活动,是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。
该竞赛以“立足培养,重在参与,鼓励探索,追求卓越”为指导思想,旨在促进高等学校素质教育,培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识,激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能,倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神,为优秀人才的脱颖而出创造条件。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛由竞赛秘书处设计、规范标准硬软件技术平台,竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节,要求学生组成团队,协同工作,初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。
该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体,是以发展迅猛、前景广阔的汽车电子为背景,涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。
该竞赛规则透明,评价标准客观,坚持公开、公平、公正的原则,力求向健康、普及、持续的方向发展。
全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国设有自动化专业的高等学校(包括港、澳地区的高校)参赛。
竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛,各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。
每届比赛根据参赛队伍和队员情况,分别设立光电组、摄像头组、电磁组、创意组等多个赛题组别。
每个学校可以根据竞赛规则选报不同组别的参赛队伍。
全国大学生智能汽车竞赛组织运行模式贯彻“政府倡导、专家主办、学生主体、社会参与”的16字方针,充分调动各方面参与的积极性。
诚毅学院每年9月组织选拔和培训,经过近一年的准备后,次年7月份参加比赛。
诚毅学院智能车队自2012年组建以来,2012年获得华南赛区三等奖三项,2013年获得华南赛区三等奖五项,2014年获得华南赛区二等奖五项、三等奖一项,成绩逐年提高。
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第五届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告第一章引言“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国,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HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会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径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者。
其设计内容涵盖了控制、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,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的推动作用。
智能小车系统由HCS12微控制器、电源管理单元、路径识别电路、车速检测模块、舵机控制单元和直流驱动电机控制单元组成。
本系统以飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12XS128为控制核心,并采用CodeWarrior软件编程和BDM作为调试工具。
运用激光发射强大光线,使用采集光敏传感器AD值进行道路信息采集,并采用PWM技术来控制舵机的转向和电机转速。
舵机控制主要采用PWM信号开环控制,而速度控制方面,由数据表来设定速度,PID控制来调整速度。
通过将总线频率超频到40M来更快更准确地进行控制。
各个部分经过MCU的协调处理,能够以较快的速度在指定的轨迹上行驶,在进弯道之前能够提前减速并改变角度,达到平滑过弯和减小路程的效果。
在前几个月的努力中,我们自主设计机械结构和控制电路,构思独特算法,并一次次地对单片机具体参数进行调试。
可以说,这辆在跑道上奔驰的小车凝聚着我们的汗水和智慧。
在准备比赛的过程中,我们小组成员涉猎多个学科,这次磨练对我们的知识融合和实践动手能力的培养有极大的推动作用。
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告第二章方案选择第二章方案选择智能汽车比赛以快速平稳地完成赛程作为目标,这就要求赛车能够快速准确地检测跑道路径,及时做出合理的控制并迅速执行。
一、创意比赛作品简介:主要内容:1.该演示系统以智能车创意赛为背景。
2.分别运用1:8和1:12两个模型车作为系统的演示车模,大车为运输车,小车为探索者,其中小车为飞思卡尔智能车竞赛指定车模改装。
3.两车均可以根据上位机界面所画的曲线图形作为行驶路线,在地面上按照相应的路径行驶。
4.运输车可以运载探索者到指定地点,后放下跳板,将探索者卸载,探索者到地面后按照上位机指定路线行进。
5.运输车在行驶过程中如果遇到障碍,可以跨越障碍物并继续按上位机所画路线行驶。
6.探索者在行驶过程中如果遇到障碍,通过传感器检测障碍物方向、大小,并找到合适的路径绕开障碍物,然后继续按照上位机所给路径前进。
图1.运输车图2.基于飞思卡尔竞赛指定车模改装的探索者图3.运输车运载探索者图4.上位机界面分别控制两车路径创新点:飞思卡尔智能车竞赛一直以自主检测赛道信息,并根据赛道信息控制智能车前进速度、方向。
而本系统是以上位机所画出的任意图形为路径,以陀螺仪检测智能车当前车身角度。
惯性导航系统属于一种推算导航方式.即从一已知点的位置根据连续测得的运载体航向角和速度推算出其下一点的位置.因而可连续测出运动体的当前位置。
惯性导航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角。
这里使用陀螺仪加里程计的方式来实时更新车辆的坐标并与上位机通过无线发送的坐标做比对,从而完成按照指定路径行驶的功能。
主要技术指标:本系统有两辆车在地面上行驶。
1.两车均以飞思卡尔MC9S12XS128作为核心控制芯片。
2.使用陀螺仪及里程计来形成一个导航坐标系并在该坐标系中并给出航向和姿态角。
3.无线通信模块实现上位机与两车之间的通信。
4.使用红外传感器测量各方向障碍物。
现在完成进度:运输车及探索者的硬件电路已全部完成,机械结构已经成型。
上位机控制软件已完成。
下位机控制程序中的运输车程序正在调试,其余程序已全部完成。
还需综合调试优化。
上海理工大学首届“飞思杯”智能车制作大赛细节红外循迹:一、器材规定:该组比赛中赛方提供STC89C52系统板和MC9S12XS128系统板作为赛车的核心控制单元。
参赛队伍可以从中选取适合自己的芯片来完成比赛,但是使用STC89C52系统板,最终成绩不加分;使用MC9S12XS128系统板,最终成绩加5分。
如果车模中禁止改动的部件发生损坏,需要使用相同型号的部件替换。
红外循迹赛车安装完毕后,车模尺寸不能超过:250mm宽和400mm长。
二、赛道基本参数见附件三;三、裁判及技术评判员将由上海理工大学飞思卡尔智能车赛队担任。
四、比赛规则:1.比赛过程规则i.比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示,同时在赛场内将安排采用与制作实际赛道相同的材料所做的测试赛道供参赛队进行现场调试。
ii.每支队伍的比赛顺序将有电脑随机排列。
iii.每支参赛队伍可以在每轮比赛之前有10分钟的现场调整时间。
在此期间,参赛队伍只允许对赛车的硬件(不包括微控制器芯片)进行调整。
iv. 比赛时,赛车必须放在起跑线后方1米之内,让车在出发区静止2秒以上后自行启动,否则扣5分。
v. 每辆赛车按规则在赛道上跑一圈,以计时起始线为计时点,跑完一圈后赛车需要自动停止在起始线之后三米之内的赛道内,如果没有停止在规定的区域内,赛事成绩减去5分。
赛车在比赛途中,可以允许小车最多同时两个轮子不在赛道上,三个或三个以上轮子同时不在赛道上时算冲出跑道。
vi. 每个参赛队伍有三次机会,三次机会中取最好的一次成绩作为最终的赛事成绩。
参赛队伍的赛车需要在赛方指定的赛道上跑完一圈,求出此次赛车的平均速度,然后平均速度乘以100作为赛事的成绩。
成绩将显示在大屏幕上。
vii. 跑完整个赛道的队伍,比赛后,带着自己的赛车到答辩处进行答辩。
三次机会均未能跑完整个赛道的队伍不进行答辩。
viii. 在答辩期间,技术评判组将对赛车进行现场技术检查,如有违反器材限制规定的立即取消大赛成绩。
飞思卡尔智能车大赛目录[隐藏]起源:比赛规则:起源:比赛规则:[编辑本段]起源:“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国,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HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会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径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者。
其设计内容涵盖了控制、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,对学生的知识融合和实践动手能力的培养,具有良好的推动作用。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上,使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块,通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车,按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜。
因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。
该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方,自2006年首届举办以来,成功举办了三届,得到了教育部吴启迪副部长、张尧学司长及理工处领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价,已发展成全国30个省市自治区170余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。
2008年第三届被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中9个科技人文竞赛之一(教高函[2007]30号文,附件2),2009年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。
[编辑本段]比赛规则:参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定并负责采购竞赛车模,采用飞思卡尔1 6位微控制器MC9S12DG128作为核心控制单元,自主构思控制方案及系统设计,包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等,完成智能车工程制作及调试,于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛,在获得决赛资格后,参加全国决赛区的场地比赛。
参赛队伍之名次(成绩)由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主,技术方案及制作工程质量评分为辅来决定。
竞赛秘书处制定如下比赛规则适用于各分赛区预赛以及最终决赛。
在实际可操作性基础上力求公正与公平参与。
秘书处将邀请独立公证人监督现场赛事及评判过程。
一、器材限制规定1. 须采用统一指定的车模,细节及改动限制见附件一;2. 须采用限定的飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128作为唯一控制处理器,有关细节及其它电子器件使用之限制见附件二;3. 其他事项如果损毁车模中禁止改动的部件,需要使用相同型号的部件替换;车模改装完毕后,尺寸不能超过:250mm 宽和400mm长,高度无限制。
二、有关赛场的规定1. 赛道基本参数(不包括拐弯点数、位置以及整体布局)见附件三;2. 比赛赛道实际布局将在比赛当日揭示,在赛场内将安排与实际赛道具有相同材料的测试赛道供参赛队进行调试;三、裁判及技术评判竞赛全国决赛阶段,由组委会全体主任、副主任(或其授权代表)组成组委会执委会负责审查及批准比赛赛优胜名单,受理参赛队对裁判决定提出之异议或抗辩,并作出最终裁决。
组委会下设独立的技术评判组及现场裁判组,分别负责技术评分及现场车赛裁判,成绩确认等事项;两个组共同商议决定赛道布局。
所有竞赛组织委员会工作人员,包括技术评判组及现场裁判组人员均不得参与除提供S12培训以外的任何对个别参赛队的指导或辅导工作。
在分赛区预赛阶段中,裁判以及技术评判由各分赛区组委会参照上述决赛阶段组织实施。
四、分赛区、决赛区比赛规则在分赛区、决赛区进行现场比赛规则相同,都分为初赛与决赛两个阶段。
在计算比赛成绩时,分赛区只是通过比赛单圈最短时间进行评比。
决赛区比赛时,还需结合技术报告分数综合评定。
1.初赛与决赛规则1)初赛规则比赛场中有两个相同的赛道。
参赛队通过抽签平均分为两组,并以抽签形式决定组内比赛次序。
比赛分为两轮,两组同时在两个赛道上进行比赛,一轮比赛完毕后,两组交换场地,再进行第二轮比赛。
在每轮比赛中,每辆赛车在赛道上连续跑两圈,以计时起始线为计时点,以用时短的一圈计单轮成绩;每辆赛车以在两个单轮成绩中的较好成绩为赛车成绩;计时由电子计时器完成并实时在屏幕显示。
从两组比赛队中,选取成绩最好的25支队晋级决赛。
技术评判组将对全部晋级的赛车进行现场技术检查,如有违反器材限制规定的(指本规则之第一条)当时取消决赛资格,由后备首名晋级代替;由裁判组申报组委会执委会批准公布决赛名单。
初赛结束后,车模放置在规定区域,由组委会暂时保管。
2)决赛规则参加决赛队伍按照预赛成绩进行排序,比赛顺序从第25名开始至第1名结束。
比赛场地使用一个赛道,决赛赛道与预赛赛道形状不同,占地面积会增大。
每支决赛队伍只有一次比赛机会,在跑道上跑两圈,以计时起始线为计时点,以最快单圈时间计算最终成绩;计时由电子计时器完成并实时在屏幕显示。
预赛成绩不记入决赛成绩,只决定决赛比赛顺序。
比赛过程规则按照比赛顺序,裁判员指挥参赛队伍顺序进入场地比赛。
同一时刻,一个场地上只有一支队伍进行比赛。
在裁判员点名后,每队指定一名队员持赛车进入比赛场地,将赛车放置在赛道出发区。
裁判员宣布比赛开始后,赛车应在30秒之内离开出发区,沿着环形赛道黑色引导线连续跑两圈,由计时起始线两边传感器进行自动计时。
跑完后,选手拿起赛车离开场地。
如果比赛完成,由计算机评分系统自动给出单圈最好成绩。
3.比赛犯规与失败规则比赛过程中,如果赛车碰到赛道两边的立柱并使之倾倒或移动,裁判员将判为赛车冲出跑道。
赛车前两次冲出跑道时,由裁判员取出赛车交给比赛队员,立即在起跑区重新开始比赛,该圈成绩取消。
选手也可以在赛车冲出跑道后放弃比赛。
比赛过程中如果出现有如下一种情况,判为比赛失败:裁判点名后,1分钟30秒之内,参赛队没有能够进入比赛场地并做好比赛准备;比赛开始后,赛车在30秒之内没有离开出发区;赛车在离开出发区之后2分钟之内没有跑完两圈;赛车冲出跑道的次数超过两次;比赛开始后未经裁判允许,选手接触赛车;决赛前,赛车没有通过技术检验。
如果比赛失败,则不计成绩。
比赛成绩规则在各分赛区进行预赛时,比赛成绩由赛车单圈最快时间决定。
在决赛区进行比赛时,比赛成绩由赛车单圈最快时间以及队伍技术报告成绩综合决定。
技术报告评分办法:1)组委会收到参加决赛队技术报告后将匿去参赛学校名字、参赛队员名字等所有可识别参赛队伍的信息交技术评判组。
2)技术评判组就控制方案创新、S12芯片资源合理充分利用、机械结构设计方案等对技术报告进行评审,并在决赛前公布得分。
报告评分范围0-10,具体的评定标准将在2007年6月30日之前给出。
决赛区比赛最终成绩计算由下面公式给出:比赛最终成绩(秒) = Ts * (1-0.01R)式中Ts为赛车最快单圈时间(秒);R为技术报告评分(分值范围0-10)。
例:如果赛车在比赛中Ts=35秒, R=5,则最终成绩为35*(1-0.01*5) = 33.25秒鉴于决赛开始前各队之技术报告评分(R)巳经公布并输入到计分系统,每队赛车完成赛道后系统将即时显示出其最快单圈时间,系统将即刻显示出以上述公式计算出的比赛最终成绩及到此刻为止时之临时排名。
全部决赛队完成赛道比赛后系统即会显示排名次序与成绩,但须再经裁判组复核后申报组委会执委会批准公布。
比赛禁止事项不允许在赛道周围安装辅助照明设备及其它辅助传感器等;选手进入赛场后,除了可以更换电池之外,不允许进行任何硬件和软件的修改;比赛场地内,除了裁判与1名队员之外,不允许任何其他人员进入场地;不允许其它影响赛车运动的行为。
五. 其他1.比赛过程中有作弊行为的,取消比赛成绩;2.本规则解释权归竞赛秘书处和比赛组织委员会所有。
第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛秘书处2006,12,1附件一:智能竞赛车模的规定禁止改动车底盘结构、轮距、轮径及轮胎;禁止改动驱动电机的型号及传动比;禁止改造滚珠轴承;禁止改动舵机,但可以更改舵机输出轴上连接件;禁止改动驱动电机以及电池,车模主要前进动力来源于车模本身直流电机及电池;为了车模的行驶可以安装电路、传感器等,允许在底盘上打孔或安装辅助支架等。
附件二:电路器件及控制驱动电路限制核心控制模块可以采用组委会提供的HCS12模块,也可以采用MC9SDG128自制控制电路板,除了DG128MCU之外不得使用辅助处理器以及其它可编程器件;伺服电机数量不超过3个;传感器数量不超过16个(红外传感器的每对发射与接受单元计为1个传感器,CCD传感器记为1个传感器);直流电源使用大赛提供的电池;禁止使用DC-DC升压电路为驱动电机以及舵机提供动力;全部电容容量和不得超过2000微法;电容最高充电电压不得超过25伏。
可以选择参数:开发软件可以选择CodeWarrior 3.1,也可以另行选择;开发调试硬件可以选择秘书处统一提供的BDM工具,也可以另行选择;电路所使用元器件(传感器、各种信号调理芯片、接口芯片、功率器件等)种类与数量都可以自行设计选择。
附件三:赛道基本参数(不包括拐弯点数目、位置以及整体布局)赛道路面用专用白色基板制作,在分赛区以及决赛区进行初赛阶段时,跑道所占面积不大于5000mm* 7000mm,跑道宽度不小于600mm;决赛阶段时跑道面积可以增大。
赛道路面制作材料型号会在网站给出。
跑道表面为白色,中心有连续黑线作为引导线,黑线宽25mm;跑道最小曲率半径不小于500mm;跑道可以交叉,交叉角为90°;赛道直线部分可以有坡度在15度之内的坡面道路,包括上坡与下坡道路。
赛道有一个长为1000mm的出发区,如下图所示,计时起始点两边分别有一个长度100mm黑色计时起始线,赛车前端通过起始线作为比赛计时开始或者与结束时刻。