基于激光传感器的路径识别算法与实现
电子设计工程
EleｃtroniｃDesign Engineering
第24卷Vol．24第4期Ｎo．42016年2月Feb．2016
智能车又叫做轮式移动机器人，是一种集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，已广泛使用在科学探索、工业生产等领域[1]。智能车能够实现自主运行，其中重要的一环是其能够对周围环境进行识别并按照预期目的进行行走。目前智能车的识别方式主要有循迹、壁障、图像处理等，每一种方式又有其优缺点及独特的应用场合[2-4]。本文主要针对具有黑色引导线并带有弯道、坡道等特征的白色道路进行路径识别。
1需求分析
智能车系统需要在如图所示的赛道上，通过传感器采集
路径信息，并经过一定的程序处理，提取出黑线信息，使得智能车能够循线进行竞速赛跑。
通过分析易知，在整个系统中含有两种闭环控制，首先是循迹，即方向控制，要求能够通过传感器采集路径信息并根据信息自主行驶。其次是竞速，即速度控制，根据不同路况进行速度以及方向的改变，使其行驶过程又稳又快。这两种控制并不是完全独立的，二者存在耦合关系。例如在遇到弯道时，既需要方向控制改变行驶轨迹，也需要通过速度控制降低车速。文中着重于设计而非系统建模，因此先从能够完成功能需求的角度完成系统设计，对这种关系的解耦则通过程序上的算法和参数整定来实现。
2系统硬件设计
为了完成上述的两种控制任务，整个智能车系统需要如
图1所示的电路。除了基本的人机IO 模块和必备的供电电路，单片机电路充当了逻辑控制单元，转向电路和电机驱动电路为各自控制里的执行元件，另外还需要路径信息和速度信息的反馈元件
电路。
3
激光电路的原理及硬件设计
3.1
激光管的原理
根据赛道信息，跑道外铺以深色幕布，则对于赛道识别
图1
硬件整体框图
Fig．1Wｈole bloｃk diagraｍof ｈardware
收稿日期：2015-03-15
稿件编号：201503202
作者简介：王玲玲（1984—），女，安徽铜陵人，硕士，讲师。研究方向：自动控制原理与检测技术。
基于激光传感器的路径识别算法与实现
王玲玲1，孙艳丽2，王康3
（1．海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001；2．海军航空工程学院基础实验部山东烟台264001；
3．海军航空工程学院战略导弹工程系山东烟台264001）
摘要：在智能车研究中，激光头作为一种高精度、高实时性的传感器而广泛应用于识别路径信息。本文针对具体的赛道参数，设计激光传感器电路用以实现路径识别，并提出一种路径识别算法准确提取路径信息。经实验验证，该方法可行且具有较高精度。
关键词：激光传感器；路径识别；硬件布局；软件算法中图分类号：TＮ247
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2016）04-0026-03
Algorithm and realization of path recognition based on laser sensor
WAＮG Ling -ling 1，SUＮYan -li 2，WAＮG Kang 3
（1．Department of Control Engineering ，Naval Aeronautical and Astronautical University ，Yantai 264001，China ；
2．Department of Basic Experiment ，Naval Aeronautical and Astronautical University ，Yantai 264001，China ；3．Department of Strategic Missile Engineering ，Naval Aeronautical and Astronautical University ，Yantai 264001，China ）Abstract:In tｈe researｃｈof intelligent veｈiｃle ，laser sensor was widely used to identify tｈe patｈbeｃause of its ｈigｈpreｃision and ｈigｈreal -tiｍe perforｍanｃe．In tｈis paper ，tｈe eleｃtriｃｃirｃuit of laser sensor was designed to identify tｈe paraｍeters of speｃifiｃpatｈ，and under tｈis sensor distribution ，a kind of algoritｈｍwas proposed to reｃogniｚe tｈe inforｍation of patｈaｃｃurately．It was deｍonstrated tｈat tｈis ｍetｈod was feasible and ｈad ｈigｈer aｃｃuraｃy．Key words:laser sensor ；patｈreｃognition ；layout of ｈardware ；algoritｈｍof software
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