视觉导引车控制系统硬件设计(2)
3.6 电机驱动模块 28
3.7 信号隔离模块 29
3.8 测速模块 31
3.9 人机交互模块 32
3.10 调试模块 34
3.11 PCB板设计流程及其注意事项 37
3.12 本章小结 39
4 视觉导引车机械设计与调整 41
4.1 车模改进与底盘加固 41
4.2 摄像头固定与支架制作 42
4.3 摇头舵机固定 44
4.4 转向舵机固定及前轮调整 44
4.5 编码器安装 46
4.6 本章小结 47
5 视觉导引车系统联调和整车组装 48
5.1 硬件电路调试 48
5.2 整车组装调试 51
5.3 系统联调 52
5.4 实验中遇到的问题及解决办法 55
5.5 本章小结 56
结论 57
致谢 58
参考文献 59
附录 视觉导引智能汽车实物图 61
1 引言
1.1 课题研究背景及意义
智能车辆(intelligent vehicles, IV)是智能交通系统(intelligent transportation systems, ITS)的重要构成部分,其研究的主要目的在于降低日趋严重的交通事故发生率,提高现有道路交通的效率,在某种程度上缓解能源消耗和环境污染等问题[1]。
智能车辆利用各种传感技术获取车体自身和车外环境的状态信息,经过智能算法对其进行分析、融合处理,将最终的决策结果传递给驾驶者,在危险发生之前,提醒驾驶员做出必要的回避动作,避免事故发生[2];在紧急状况下,驾驶者无法做出反应时,智能车辆则自主完成规避危险任务,帮助驾驶人员避免危险发生。更进一步的智能汽车则是依靠汽车控制系统驾驶汽车，自动分析和处理汽车运行过程中遇到的各种情况，并根据系统自动获取的道路信息，实现从一个地点向另一个地点的移动[3]。
1.2 智能车辆研究的主要内容
1.2.1 防撞预警系统
防撞预警系统的功能主要包含前进或倒车时的防撞提醒,进入驾驶盲点时提供预警,车辆起步或车辆发生变道时进行提示,能够检测道路行人状况,避免同行人发生碰撞。此外,对驾驶员进行实时监控也是该系统的研究内容[4]。预警系统通过对驾驶员进行实时检测,如果系统认为驾驶者精神不够集中或者产生疲倦时向其发出警告,提醒驾驶者可能存在安全隐患。如果驾驶者没能或无法做出必要的动作,防撞系统会强行控制转向或制动系统,将车辆控制在安全状态,从而避免事故发生[5]。
1.2.2 辅助驾驶系统
辅助驾驶系统也被称为智能巡航控制系统( intelligent cruise control system, ICCS) ,其主要功能如下:
(1) 在交通状况良好的情况下,根据发动机工况调节油门开度,使车辆以设定车速巡航并保持安全车距[6]。
(2) 在恶劣天气状况下,辅助操控车辆,保障行车安全。
(3) 在变并道、超车时,根据前后车辆行驶情况保持车辆最佳车速与最佳车距。
(4) 当有紧急情况发生而驾驶员疏忽或疲于应付时,自动减速或紧急制动避免碰撞事故的发生[8]。
1.2.3 自主驾驶系统
自主驾驶系统是智能车辆研究的最高级阶段,车辆能够通过车内的传感器感知车身和环境信息,利用各种智能算法进行决策控制,并以此作为依据,实现自主行驶任务。其中,如何使智能车辆与普通车辆共同行驶在现有道路之中也是有待于攻破的难题之一[9]。