上海交通大學(xué)SmartStar隊技術(shù)報告(節(jié)選)

　　賽車硬件設(shè)計概述

　　根據(jù)攝像頭方案設(shè)計，賽車共包括六大模塊：控制處理芯片MC9S12DG128，圖像采樣模塊，速度傳感模塊，舵機驅(qū)動模塊，電機驅(qū)動模塊和輔助調(diào)試模塊。其中S12 單片機是系統(tǒng)的核心部分。它負(fù)責(zé)接收賽道圖像數(shù)據(jù)、賽車速度等反饋信息，并對這些信息進行恰當(dāng)?shù)奶幚恚纬珊线m的控制量來對舵機與驅(qū)動電機進行控制。

　　圖像采樣模塊由S12 的I/O 口、供電電路、與數(shù)字攝像頭組成。其功能是獲取前方賽道的圖像數(shù)據(jù)，以供S12 作進一步分析處理。速度傳感器模塊由光電編碼器和ECT 脈沖捕捉功能構(gòu)成。舵機模塊和驅(qū)動模塊分別用于實現(xiàn)賽車轉(zhuǎn)向和驅(qū)動。輔助調(diào)試模塊主要用于賽車系統(tǒng)的程序燒寫、功能調(diào)試和測試、賽車狀態(tài)監(jiān)控、賽車系統(tǒng)參數(shù)和運行策略設(shè)置等方面。本賽車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

　　賽車軟件設(shè)計概述

　　如果說系統(tǒng)硬件對于賽車來說是它的骨架和軀體，那么軟件算法就是它的思想。有了健壯、靈敏的軀體還需要有聰明、智慧的大腦。所以軟件系統(tǒng)對于賽車來說至關(guān)重要。首先，賽車系統(tǒng)通過圖像采樣模塊獲取前方賽道的圖像數(shù)據(jù)，同時通過速度傳感器模塊實時獲取賽車的速度。然后S12利用邊緣檢測方法從圖像數(shù)據(jù)中提取賽道黑線，求得賽車與黑線位置的偏差，接著采用PID方法對舵機進行反饋控制。最終賽車根據(jù)檢測到的速度，結(jié)合我們的速度控制策略，對賽車速度不斷進行恰當(dāng)?shù)目刂普{(diào)整，使賽車在符合比賽規(guī)則情況下沿賽道快速前進。設(shè)計賽車系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。