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《智能小車(chē)自適應(yīng)追逐防撞系統(tǒng)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、智能小車(chē)自適應(yīng)追逐防撞系統(tǒng)摘要：智能小車(chē)作為無(wú)人駕駛的智能交通探索的一部分，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。以?xún)奢v智能小車(chē)串行前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)模式為背景，提出了具有實(shí)用價(jià)值的自適應(yīng)防撞算法，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。該系統(tǒng)分為前向車(chē)和后追車(chē)，兩車(chē)以MC9S12XS128MAA為控制核心，采用激光和紅外尋跡探測(cè)傳感器，超聲波模塊負(fù)責(zé)前向測(cè)障，無(wú)線(xiàn)通信模塊負(fù)責(zé)兩車(chē)間信息交換，基于PID（proportionalintegraldifferential）算法對(duì)小車(chē)進(jìn)行自主運(yùn)行控制。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明：所提供的設(shè)計(jì)方案可行，對(duì)探索無(wú)人駕駛智能交通系統(tǒng)
2、的實(shí)現(xiàn)具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：智能小車(chē);自適應(yīng);PID;追逐;防撞中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005-3824（2014）05-0062-050引言14上世紀(jì)90年代，國(guó)外提出智能公交系統(tǒng)概念，智能車(chē)輛則是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。智能車(chē)輛技術(shù)包含了計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通訊、自動(dòng)控制等使車(chē)輛更具舒適性、娛樂(lè)性、安全性、方便性的多項(xiàng)技術(shù)，而基于PC平臺(tái)的汽車(chē)信息化是實(shí)現(xiàn)智能車(chē)輛技術(shù)的基礎(chǔ)和必要條件<sup>[1]</sup>。2010年12月，吉利汽車(chē)與中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合推出3G“智能汽車(chē)”，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)智能
3、汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，并逐漸從單一的智能汽車(chē)開(kāi)始向“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代進(jìn)軍，高安全性和高穩(wěn)定性是智能汽車(chē)研發(fā)的主要需求。目前，國(guó)內(nèi)“飛思卡爾杯”智能汽車(chē)競(jìng)賽一定程度上帶動(dòng)了智能小車(chē)研究的發(fā)展。智能汽車(chē)競(jìng)賽以快速發(fā)展的汽車(chē)電子為支撐，涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科交叉，不僅能有效快速地提升參賽者的自主創(chuàng)新能力，對(duì)于國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)科學(xué)術(shù)水平的提高也有積極的推動(dòng)作用<sup>[2-3]</sup>。本文從智能汽車(chē)自主運(yùn)行的防撞需求出發(fā)，提出構(gòu)建基于freescaleS12系列單片機(jī)的
4、雙智能小車(chē)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)兩輛小車(chē)在跑道上自適應(yīng)的防撞前行，為智能汽車(chē)的智能化行駛研究提供一個(gè)可行的方案。1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)基于輕量化的選擇和電路板的設(shè)計(jì)，選擇體積小的MC9S12XS128MAA單片機(jī)作為核心控制單元。根據(jù)自適應(yīng)防撞需求對(duì)前后車(chē)輛要求的不同，前后車(chē)輛配置不同的硬件。前向車(chē)為了保持較好的穩(wěn)定性和靈敏性，采用前瞻較大的激光傳感器用于循跡<sup>[4]</sup>。前向車(chē)的系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。14圖1前向車(chē)系統(tǒng)組成框圖后追車(chē)考慮用超聲波傳感器感知的距離信息和安裝位置較低的紅外傳感器循跡來(lái)控制車(chē)輛的行進(jìn)速
5、度和舵機(jī)轉(zhuǎn)向。后追車(chē)的系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。圖2后追車(chē)系統(tǒng)組成框圖2系統(tǒng)硬件組成2.1前向車(chē)硬件組成車(chē)輛整體硬件電路設(shè)計(jì)遵循低功耗，電路簡(jiǎn)單可靠，前瞻合適，控制芯片資源合理化使用的原則，設(shè)計(jì)了一些低功耗并且控制簡(jiǎn)單的電路。電路板的制作也進(jìn)行了最小化設(shè)計(jì)，為機(jī)械設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。智能車(chē)系統(tǒng)以freescale的MC9S12XS128MAA16位單片機(jī)為控制核心。電源管理模塊選用7.2VNi-Cd電池供電，因?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)、用于路徑識(shí)別的光電傳感器、光電碼編碼器等均需要5V電源，控制轉(zhuǎn)向的伺服電機(jī)和轉(zhuǎn)頭電機(jī)工作電壓范圍為56V。直流電機(jī)可以使用電
6、池直接供電，由于整體電路設(shè)計(jì)功耗低，因此可以采用TPS7350作為單片機(jī)和傳感器模塊，以及編碼器的供電電源，采用TPS7301作為舵機(jī)供電的可調(diào)電源。14電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用大功率BTS7970作為驅(qū)動(dòng)芯片，BTS7970執(zhí)行抱死剎車(chē)優(yōu)勢(shì)明顯。單個(gè)的芯片內(nèi)部為MOS半橋電路，這里選擇兩片進(jìn)行對(duì)接形成全橋驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)向舵機(jī)選用體積較小的T170A，控制傳感器模塊的隨動(dòng)舵機(jī)選用S3010?？刂祁l率均為100Hz，采用雙電源控制。前向車(chē)的道路信息采集傳感器選用前瞻較大的激光傳感器。在對(duì)單排固定和雙排固定方案進(jìn)行對(duì)比測(cè)試后，激光傳感器的控制電路選用轉(zhuǎn)向隨動(dòng)控
7、制方案，采用四路接收、八路發(fā)射作為路徑識(shí)別的傳感器方案，即一路接收對(duì)應(yīng)兩路發(fā)射的這種較容易對(duì)準(zhǔn)的方案，發(fā)射管采用分時(shí)發(fā)射電路，以減小功率消除干擾。在對(duì)多個(gè)分時(shí)控制電路方案進(jìn)行測(cè)試后，選擇MAX4638作為模擬八選一的選通開(kāi)關(guān)，其性能相當(dāng)于高速繼電器，可以產(chǎn)生多個(gè)共用電路，有助于簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。工作于5V電壓，其內(nèi)阻只有3.5Ω，某一時(shí)刻只有一個(gè)選通，因此電路功率不高，增強(qiáng)了抗干擾能力。在速度較高時(shí)普通碼盤(pán)會(huì)出現(xiàn)輸出不穩(wěn)定現(xiàn)象，因此智能車(chē)的測(cè)速裝置選用光電編碼器，其可輸出500脈沖/轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足測(cè)速要求。2.2后追車(chē)硬件組成后追車(chē)的主控電路、主板
8、電路以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等硬件與前向車(chē)基本一致。由于后追車(chē)使用超聲波傳感器進(jìn)行前向掃描測(cè)距，因此需增加超聲波模塊。在機(jī)械結(jié)構(gòu)上為保證超聲波模塊的架高設(shè)置，后追車(chē)選用架設(shè)位置相對(duì)較低的紅外傳感器進(jìn)行軌道
