基于信标引导的智能车控制系统硬件设计+PCB电路图(3)

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1.3.2 智能车传感器技术

传感器可以探测到被测量，并将其依照相应的规则转换为可以输出的信号[12]。信标组是在原有组别的基础上发展而来，所以极有可能延续使用之前组别的主要传感器：CCD传感器和摄像头。如果需要智能车能够感知信标的位置并按照最优的轨迹行驶到信标处，首先需要的就是通过CCD传感器或摄像头来判断信标的位置。

CCD传感器可以存储由光产生的信号电荷。当给CCD传感器施加一定长度的脉冲时，信号电荷就会在CCD内作定向的传输从而完成自扫描[13]。CCD传感器有线阵和面阵之分。线阵会将CCD像素排成直线，而面阵则会把CCD像素排成平面[14]。智能车光电组使用的就是线性CCD。CCD技术的不断也会带动智能车的水平提高[15]。

摄像头传感器把镜头接收到的光信号转化成电信号 [16]。摄像头传感器在道路信息的提取和处理方面有很多优点，所以对摄像头研究将有助于智能汽车的进步[17]。根据核心成像部件的不同，摄像头分为两种：CCD摄像头和CMOS摄像头。CCD摄像头对比度高，动态性能好，但在12V的电压下才能正常工作[18]，用在智能车系统上会过于耗电，而且CCD在体积和质量方面都比较大，会使智能车的重心升高。CMOS摄像头具有体积小、质量轻的优点，而且功耗低，图像的动态性能好，但清晰度不如CCD摄像头。参赛队伍根据智能车的机械结构和需求选择不同的摄像头。

1.3.3 智能车的通讯技术

车辆在行驶的过程中需要和控制台进行信息交流，把自己的位置消息发送出去，同时得到所需的信息。智能汽车之间传输信息可通过车载通讯技术来完成[19]。智能车上的通讯设备由以蓝牙为代表的无线模块为主。蓝牙是一种无线通讯技术的标准，传输距离近、功耗低，可以实现固定设备和移动设备之间的信息交换。蓝牙有主设备和从设备之分。微控制器通过串口连接到蓝牙的主设备，而从设备则连接到PC端，这样就可以将摄像头拍摄到的图像通过传给电脑。

1.3.4 智能车的运动控制

智能车的运动控制包括了舵机和直流电机的闭环控制。舵机在机器人和机电系统中的执行机构里扮演着重要角色[20]。微处理器通过调节PWM信号的占空比来控制舵机的转动。

直流电机转速控制系统由直流电机、功率放大与变换装置、控制器[21]及测速传感器组成。直流电机调速方法主要有三种，调压调速、调阻调速和弱磁调速，调压调速效果最好且容易实现，因此最为常用。在智能车设计中，微控制器通过调节PWM的占空比来调节电机两端的电压。由于赛道的复杂多变，智能车要想稳定运行就要对速度进行控制，小车在避障时的速度不宜过快，而在直行时又应该提高速度。本设计中通过使用编码器将车轮的转速信息实时反馈到单片机中。随后判断实际转速与设定转速之间的差值，为接下来继续调整提供一个基础。接下来再通过调整PWM占空比来调速，直到实际速度与设定转速之间的误差在允许范围之内。速度闭环控制能够大幅提高速度控制的精度，对小车的稳定运行起着重要的作用。