智能小车的路径识别问题
摘要:智能小车路径识别技术是系统进行控制的前提,介绍了路径识别技术的几种分类及
相应的优缺点,通过分析得出面阵 CCD 摄像更适合作为采集信息的工具。
关键词:智能小车;路径识别;面阵 CCD 摄像器件
Abstract: Smart car’s path recognition technology is the premise of the control
system, this paper introduces the path of several classication and recognition
technology, through the analysis of the advantages and disadvantages of the
corresponding to array CCD camera is more suitable for gathering information as
the tool.
Key words:smart car; Path recognition; Surface array CCD camera device
0 引言:为培养大学生的自主创新设计的能力,各大高校都设置了智能车比赛,智能小车
行驶在给定的白色路面,由中间的黑色轨迹线引导,实现自主循迹功能。实现
该功能的小车主要由电源模块、循迹模块、单片机模块、舵机模块、后轮电机
驱动模块组成。路径模块一般由 ATD 模块,外围芯片和电路,与路面信息获取
模块组成,要能够快速准确得进行路径识别检测及相关循迹算法研究,本文就
这两个方面进行相应的分析和介绍。
1 光电传感器
1.1 反射式红外发射接收器
半导体受到光照时会产生电子-空穴对,是导电性能增强,光线愈强,阻值愈低。这种
光照后电阻率变化的现象称为光电导效应
[1]
,用于路径检测的反射式红外光电传感器基于
此原理设计。该传感器一般由一个红外线发射二极管和一个光电二极管组成,可以发射并
检测到反射目的光线。不同颜色的物体对光的反射率不同,当发射出的红外光对准黑色物
体时,反射的红外线很少,光电二极管不能导通,反之,当对准白色物体时,光电二极管
导通
[2]
。系统的单片机接收到光电二极管的信息根据相应的算法分析出小车此时的位置及
位置偏离度,进而控制小车的方向和速度。
光电式传感器是通过对光的测量通过光电元件转化为电信号,并输出有效的输出量,
由于外界光电因素的原因导致空间分辨率低是每个红外传感器存在的缺点,因此必须对原
始传感器信息进行预处理,取相对值是一种有效解决外界干扰的方法,即将传感器未发射
红外线时的 A/D 转换值进行提取,再与红外线时的转换值取相对值。文献[2]同时也提出了
如何根据每个传感器的相对值与传感器位置推断出车模相对于黑色引导线的横向偏移位置
而文献[3]中所描述的方法与文献[2]有异曲同工之妙,文献[4][5]也对光电传感器的路径算
法有详细科学的介绍。
1.2 光敏电阻阵列传感器
假设光敏电阻阵列布置如图 1 所示,在智能小车的正前方布置 n 个光敏电阻 ( n =1, 2, …,
11 ) , 在其质心位置依次紧密排列 m 个光敏电阻(m=1,2…7),首先测出路径黑色区域和白色
区域的光敏电阻值,以通过 d 点的中心线的交点为原点建立坐标系 , 两排光敏之间的距离为
K,光敏 n 和 n + 1 且 n > 6 或者(n 和 n - 1 且 n < 6) 所测的值分别为黑色区域值和白色区域值,
光敏 6 中心为智能小车的中心线通过点,而光敏 d 也为其通过点,连接这两点即为智能小