智能小车控制系统开题

毕业设计（论文）开题报告

题目智能小车控制系统研究

系部车辆工程系

专业

学生姓名学号

指导教师职称讲师

毕设地点

2016年1 月16 日

1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献

综述：

一丶选题背景

智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出，随着智能控制算法的不断发展，以及硬件设备的快速更新，对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题，这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。

当前世界公路的总里程每年都在高速增长，同时汽车的总量也在成倍增加，其中我国的增量更是非常明显，随着汽车的越来越多，出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法，而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果，有些研究结构已经研制成功了智能车的原型，并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代，智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据，2012 年之后生产的汽车，汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%，甚至在一些配置较高的汽车上，比重超过50%。

随着改革开放的不断深入，我国经济在过去的一段时间迅速崛起，人民的生活水平和幸福指数每年都在提高，拥有一辆汽车也不在是一个的梦想，而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具，当前我国的汽车数量，每年以两位数增长，然而我国的公共配套却相对落后，这就造成了我国严重的交通问题，道路拥挤十分严重，出现了开车不如骑车快的现象。

因此发展智能车和智能交通系统，是解决现有问题的一种有效的方法，通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术，实现汽车的自动行驶，对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。

智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程，其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作，经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。

同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。

综上所述，发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交

通拥堵和交通事故等社会问题。

二丶国外智能车控制系统研究现状

二十世纪80 年代初，在西方发达国家中，美国首先提出了研究自动驾驶汽车的计划。但当时技术条件和国际政治环境等因素，自动驾驶汽车的发展还停留在理论上。

二十世纪80 年代末，世界经济、各国的基础建设等得到了快速发展，公路的里程不

断加长，行驶速度不断提高，出现了高速公路的概念。高速公路的出现降低了汽车驾驶时的难度，使得自动驾驶技术的实现难度相对降低。一些国家已开始研究公路辅助驾驶技术，并取得了相应的进展。美国作为世界上国力最强的国家，其智能车的研究起步也是最早的。80 年代初期，美国，马里兰大学，成功开发了出世界上第一个无人驾驶的军用侦察越野车。

1995 年，卡耐基·梅隆大学自主开发的自动驾驶汽车Navlab2V，已完成5000km 道路安全行驶，平均车速为57km/h。在整个测试过程中人工干预程度低于5%。

1995 年，德国慕尼黑国防大学与奔驰汽车集团合作研发的无人驾驶智能车，顺利的完成了1600km 公路测试，该无人智能车采用图像传感器系统。该无人驾驶技术已经具有了初步智能汽车的框架，例如：车道变换、规避障碍等。

1998 年6 月，意大利科学家研制的无人驾驶智能车实现2000km 智能驾驶，无人驾驶里程超过95%。

20 世纪90 年代后期，美国提出了DEMO 计划，由国防部高等研究计划局负责实施，该计划总共研制出数十辆无人驾驶样车。日本的通产省和运输省分别主导了SSVS 和ASV 两个项目，这两个项目都计划进行自动驾驶技术的研究。通产省主导的SSVS 项目，其中智能车自动驾驶系统技术主要包括有车辆相互通信和两车距离测定等功能的协调型自动驾驶技术，以及基于电力提供动力的汽车自动驾驶技术等。运输省主导的ASV 项目，日本各大汽车厂商共同参与相关无人驾驶技术的研究，设计内容主要包括概念设计、单元技术设计、系统技术设计。项目后期则主要研究了开发目标的设定、系统综合开发、单元技术的实际应用、样车的研发和现场试验的实现。

韩国理工大学和现代汽车公司联合开发了自动驾驶车PRV。其中最新型号为PRV-3 ，样车配备了CCD 彩色图像传感器，可以实现车辆跟踪、障碍物检测、车辆控制等

。PRV-3 的车道检测模块是基于边缘检测、色彩检测等技术发展而来，已经在高速公路和一般公路上进行了多次测试，并取得了令人满意的结果。

2005 年，美国成功地主办了一届智能车比赛，斯坦福大学，通过现有汽车的改装，整车具有 6 个CPU、一组立体图像传感器、一个雷达系统以及四个激光传感器。

最终在无人操控的模式下，第一个完成了整个比赛。

2011 年5 月11 日福特汽车与谷歌公司合作的，已利用谷歌的Prediction API 开发新型智能车，能够规划驾驶，最优化控制，提升了燃料利用率。而谷歌也发布了他们的独立研究自动驾驶汽车的计划，这些汽车都具有自动操作和无人驾驶的能力，通过车上装有的激光探测器、雷达传感器和摄像头等电子设备，行进过程之只需借助地图来导航，并通过大量的电子传感装置来感知公路的交通标志，以及车辆车子周围的环境情况。

三丶国内智能车控制系统研究现状

与西方发达国家相比，我国的智能车的研究起步较晚，我国从80 年代末才逐渐开始相关技术的研究，我国当前在智能车领域的研究成果，与美国和日本这样的发达国家还有很大的差距。但经过国内科研人员的不断努力，正在逐渐缩短这样的差距，而且在不断的探索中还取得了很多成果，国家的“863 计划”就指出要发展具有自主知识产权的智能驾驶技术。

在“八五”项目中，由国内许多知名大学联合研制的ATB-1 是我国第一辆具有无人驾驶功能的智能车。该项研究使我国在智能车领域的研究上取得了突破性的进展，为后续的研究奠定了基础。

“九五”和“十五”期间我国对ATB-1 进行了改进和技术升级，成功地开发了ATB-2 和ATB-3 智能车样车。当前，在智能车领域方向的研究，我国主要由大学和科研机构进行研究和探索。

二十世纪80 年代末，国防科技大学开始研究自动驾驶技术，开发了视觉导航无人驾驶智能车CITA VT，其中CITA VT-IV 能够在在结构化的道路环境下实现自主驾驶，车载图像传感器作为主要判断路径的传感器。

1992 年到2000 年，国防科技大学开发出了总共四代智能车，其中最先进的智能车的最快失速达到76km/h，创下我国无人驾驶智能车的最快速度。

2005 年，上海交通大学与欧盟合作，共同研发用于城市的无人驾驶智能车。吉林大学自主研发了“JLUIV 系列”视觉导航无人驾驶智能车。在后来的研究过程中，无人智能车除了加装CCD 图像传感器之外，还增加了红外避障传感器和激光传感器，用来实现环境信息获取、路障感知和局部路径识别的功能。

西安交通大学通过“Spring-robot 平台”的不断发展，在此平台的基础上自出开发出“夸父一号”和“思源一号”两辆样车，这款智能车利用激光雷达与视觉模块来实现道路检测、障碍检测和车辆检测等功能。

2011 年7 月14 日，由国防科技大学研发的“红旗HQ3”智能车，实现了从湖南长沙到湖北武汉的286km 的全路段无人高速驾驶的试验，开创了我国在复杂交通环

境下实现无人智能驾驶的新篇章。这一纪录也使着我国在智能车领域的研究，特别是在复杂环境识别、智能行为决策等关键技术达到了世界一流水平。

从2006 年至今，由教育部高等院校自动化专业教学指导委员会主办，飞思卡尔公司协办的“飞思卡尔”全国大学生智能汽车比赛，每年超过300 多支高等院校的队伍参加，覆盖30 个省市。该项赛事以快速发展的汽车电子为背景，涉及学科领域包括机械设计、传感器技术、控制算法、模式识别、嵌入式、高级编程语言、汽车等，是一项多学科相互交融的创意性智能车比赛，为我国智能车的发展培养后备人才。竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的

综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，为优秀人才的脱颖而出创造条件。

四、参考文献

[1] 姜立标．汽车传感器及其应用（第2版）[M]．电子工业出版社，2013.

[2] 张跃常，戴卫恒．Freescale系列单片机常用模块与综合系统设计实例精讲[M]．电子工业出版社，2010.

[3] 罗强,徐文城,刘尧.基于激光传感器的智能车路径识别系统设计[J].电气自动化,2912,34(5):88-90.

[4] 朱广,周程亮.CCD 图像传感器在路径识别系统中的应用[J].工业控制计算机,2009,22(3):50-52.

[5]高德芝,智能车辆环境感知传感器的应用现状[J].现代电子技术,2008,19:151-155.

[6] 戚玉婕.智能车光电传感器和摄像头的选择[J]. 扬州职业大学学报,2011,15(4):23-26.

[7] 武丽.基于图像传感器的黑线提取及抗干扰算法研究[J].电子技术应用, 2012 .38(02):88-89.

[8] 张晖.智能车导航控制硬件设计与控制算法研究[D].硕士论文,内蒙古大学,2009.

[9] Kolmanovsky I,McClamroch N H. Development in nonholonomic control problems[J]. IEEEControl Systems Magazine,1996(15):20-36.

[10] Brooks,R.A Robust Layered Control System for a Mobile Robot[J]. IEEE Journal of Robotics and Automation.1986,2(1):14-23.

[11]刘珂屹摄像头组-北京科技大学CCD-技术报告

2.毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：

一、毕业设计主要任务

本课题主要包括以下研究内容。

（1）智能车控制系统总体设计。包括总体设计思路、系统总框架和飞思卡尔处理器K60的性能特点。

（2）车模的组装。包括电机、舵机、电路模块、摄像头等部件的组装及机械结构的调整。（3）智能车控制系统硬件设计。主要包括系统硬件总体结构设计，单片机及其外围电路的设计（电源、晶振等电路），摄像头驱动模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块的设计。

（4）智能车控制系统软件设计。主要包括软件总体结构设计、图像处理与路径识别的研究。

二、毕业设计拟采用方法

（1）完成智能车控制系统总体方案设计。

（2）完成车模的组装。包括电机、舵机、电路模块、摄像头等部件的组装及机械结构的调整。

（3）完成智能车控制系统硬件设计，使用电路设计软件protel / altium designer 设计完成单片机及其外围电路的设计，摄像头驱动模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、测速模块的电路设计。

（4）完成智能车控制系统软件设计，完成软件总体结构设计、图像处理与路径识别的研究。

指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：

指导教师签字：年月日上级审查意见：

负责人签字：年月日