2009年飞思卡尔智能车大赛特等奖技术报告(节选)
第四届飞思卡尔智能车技术报告
第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：辽宁工程技术大学队伍名称：机械一队参赛队员：袁晓天吕英杰张伟带队教师：田立勇聂仁东关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：带队教师签名：日期：摘要本文介绍了机械一队为第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛而设计的智能车系统。
文中介绍了该智能车系统的软、硬件结构及其开发流程。
该智能车系统以MC9S12DG128B作为整个系统信息处理和控制命令的核心，基于COMS摄像头采集的赛道信息，提取黑线中心位置并求得小车偏离黑线的程度，采用模糊算法区分道路形状，在此信息上进一步处理以控制舵机的转向，通过速度传感器获得实时速度信息，通过实时比较控制算法实现闭环反馈控制，测试表明，该智能车能够很好的跟随黑色引导线，可以实现对应于不同形状的道路予以相应的控制策略，可快速稳定的完成整个赛道的行程。
关键字：单片机；摄像头；视频采样；模糊；闭环反馈控制；速度控制目录摘要第一章引言 (1)1.1 智能车的发展历史[1] (1)1.2 赛车研究意义和主要研究内容 (1)第二章赛车系统总体设计 (3)2.1 赛车系统硬件电路结构 (3)2.2 赛车系统软件总体设计 (4)第三章赛车车体机械结构设计 (5)3.1 车体机械参数调整 (5)3.1.1 车体基本尺寸参数[3] (5)3.1.2 前轮参数调整 (5)3.1.3 舵机的安装 (9)3.1.4 后轮距与后轮差速机构调整 (9)3.1.5 传感器的安装 (10)3.1.6 主电路板的固定与连接 (11)3.1.7 车体重心调整 (11)第四章赛车硬件系统设计 (13)4.1 核心控制模块 (13)4.2 电源管理模块设计 (13)4.2.1各部分电源的实现[5] (14)4.3 调速键盘设计 (16)4.4 图像采集模块[6] (16)4.4.1 摄像头工作原理 (16)4.4.3 摄像头的选取 (18)4.4.4 视频信号采样[7] (19)4.4.5 采样电路模块 (20)4.5 速度获取方案 (21)4.5.1 传感器的选择[8] (21)4.5.2 速度信号的获取 (22)4.5.3 脉冲计数检测速度 (22)4.6 电机驱动电路[9] (23)4.7 舵机驱动设计[5] (24)4.8 主电路板设计与制作 (25)第五章软件模块设计 (27)5.1 图像采集程序设计 (27)5.2 图像处理 (28)5.2.1 滤波处理 (28)5.2.2 梯形失真校正 (29)5.3 黑色引道线的提取 (29)5.3.1 边沿检测法 (29)5.3.2 连续法提取黑线 (30)5.4 路径识别 (31)5.5 控制策略 (35)5.5.1 舵机控制 (35)5.5.2 电机控制 (36)5.6 单片机各模块初始化 (38)5.6.1 时钟模块初始化 (38)5.6.2 PWM模块初始化 (38)5.6.3 ECT模块初始化 (39)5.6.4 串行通信初始化 (39)5.6.5 模计数器初始化 (40)5.6.6 AD转化初始化 (40)第六章程序开发和调试 (41)6.1 软件开发环境 (41)6.1.1 CodeWarrior IDE (41)6.1.2 调试器 (42)6.1.3 串口调试软件 (43)6.1.4 拨码开关 (44)第七章总结 (45)7.1 主要技术参数 (45)7.2 经验总结 (45)参考文献 (47)致谢 (48)附录A 程序源代码 (49)第一章引言1.1 智能车的发展历史[1]智能车的研究始于20世纪50年代初美国 Barrett Electric 公司开发出的世界上第一台自动引导车辆系统(Automated Guided Vehicle System,AGVS)。
武科大首安二队技术报告飞思卡尔智能车
第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件A 程序源代码附件B 基于路径识别的智能车舵机控制学校：武汉科技大学队伍名称：武科大首安二队参赛队员：刘宇吴斌华杨明带队教师：黄卫华关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：刘宇吴斌华杨明带队教师签名：黄卫华日期：2006.8.9目录第一章引言 (1)第二章智能车系统设计 (2)2.1 总体设计 (2)2.2 硬件设计 (2)2.2.1 主控制器模块 (3)2.2.2 电源模块 (3)2.2.3 路径识别模块 (4)2.2.4 车速检测模块 (5)2.2.5 舵机控制模块 (7)2.2.6 直流驱动电机控制模块 (9)2.3 软件设计 (10)第三章控制算法设计 (12)3.1 路径搜索算法 (12)3.2 PI控制算法 (13)3.3 强行加减速控制算法 (14)第四章实验验证 (16)第五章结论 (18)参考文献 (19)附录A 程序源代码 (20)附录B 研究论文 (29)第一章引言根据第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛比赛规则的要求,本队已经完成了智能车系统的设计、制作、安装和调试。
该智能车的设计思路是：首先，通过路径识别传感器采集路径信息，经Freescale MC9S12DG128单片机处理输出控制信号控制舵机；同时通过旋转编码器对车速进行采样，送入单片机作为车速控制的参数；再通过PI控制算法完成车速与路径识别传感器的信息的相互协作，实现智能车快速寻迹的目的。
文[4]介绍了一种利用红外反射式传感器实现小车自动寻迹导航的设计与实现。
使用红外反射式传感器感知与地面颜色有较大反差的引导线，从而实现自主式寻迹。
飞思卡尔光电平衡组-追风队技术报告
“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告1关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：带队教师签名：日期： ____________摘要本文记录了华东交通大学追风队队员在准备第八届“飞思卡尔”杯全国智能汽车竞赛中的工作成果和体会，并总结了方案中成功的经验和不足之处，愿与各高校代表队分享。
本智能车系统以飞思卡尔高性能16位单片机MC9S12XS128为核心，通过用线性CCD检测赛道两边的黑线来引导小车行驶，用编码器来检测小车的速度。
使用陀螺仪和加速度计检测小车的直立信息，通过AD采样获得当前CCD在赛道上的位置信息，运用红外对管检测起跑线完成自动启停，使用PID算法控制小车方向和分段PID算法对小车进行速度控制，实现稳定快速的运行。
关键词：飞思卡尔智能车 MC9S12XS128 线性CCD PID控制目录摘要 (III)目录 (IV)第一章引言 (1)1.1 比赛背景介绍 (1)1.2技术报告内容安排说明 (1)第二章系统整体方案设计 (2)2.1系统硬件设计方案概述 (2)2.2系统软件设计方案概述 (2)第三章机械调整 (3)3.1车体调整 (3)3.2 CCD的安装与调整 (4)3.3 陀螺仪与角速度计的安装 (5)3.4 编码器的安装 (6)第四章硬件电路设计 (7)4.1 电源模块设计 (7)4.2 最小系统 (8)4.3 驱动电路设计 (9)4.4 红外对管设计 (11)第五章软件设计 (12)第六章智能车主要参数 (12)第七章结论 (13)参考文献附录程序源代码第一章引言1.1 比赛背景介绍全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办的一项具有导向性、示范性和群众性的全国竞赛活动。
学做智能车,挑战飞思卡尔之9技术报告共36页文档
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
பைடு நூலகம்
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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飞思卡尔智能车设计报告 精品
飞思卡尔智能车设计报告1.摘要“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会主办的一项以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。
该竞赛以“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，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。
该竞赛以汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的科技创意性比赛。
本文介绍了飞思卡尔电磁组智能车系统。
本智能车系统是以飞思卡尔32 位单片机K60为核心，用电感检测赛道导线激发的电磁信号， AD 采样获得当前传感器在赛道上的位置信息，通过控制舵机来改变车的转向，用增量式PID进行电机控制，用编码器来检测小车的速度，共同完成智能车的控制。
2.关键字电磁、k60、AD、PID、电机、舵机3.系统整体功能模块系统整体功能结构图4.电源模块设计电源是一个系统正常工作的基础，电源模块为系统其他各个模块提供所需要的能源保证，因此电源模块的设计至关重要。
模型车系统中接受供电的部分包括：传感器模块、单片机模块、电机驱动模块、伺服电机模块等。
设计中，除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数外，还要在电源转换效率、噪声、干扰和电路简单等方面进行优化。
可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。
全部硬件电路的电源由7.2V，2A/h的可充电镍镉电池提供。
由于电路中的不同电路模块所需要的工作电流容量各不相同，因此电源模块应该包含多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。
电源模块由若干相互独立的稳压电源电路组成。
在本系统中，除了电机驱动模块的电源是直接取自电池外，其余各模块的工作电压都需要经电源管理芯片来实现。
飞思卡尔智能车总结标准(2篇)
飞思卡尔智能车总结标准脚踏实地艰苦风斗我有幸能够参加____年全国点学生飞思____智能车竞赛，在这次竞赛中我们学到了很多，有专业方面的知识，比如单片机，各类传感器，不同芯片间的通信等等，也学会了一些书本上没有的东西，比如团队合作，如何网上购买到好的元器件，如何布局pcb板上各个元器件的位置等。
为了这次比赛，学校提前好久就开始准备了。
只是我们的课程比较多，平时去实验室的机会不是很多，为此我们也很伤脑筋。
终于等到寒假了，我们几个全身心的投入到这次比赛的准备中。
每天早上起来买点早餐就直奔实验室，白天动手做下硬件，晚上回到宿舍在就看下理论，联系编程。
这样的日子我们一点都没有感觉到累，每天都希望自己会学到更懂得东西，好似饿了许久的动物，得到了食物一般。
每天感觉都那么充实，想想大学里前两年学到的东西还没有那个寒假学到的东西多。
寒假里我们把历届的技术报告都看了看，这期间学到不少东西，尤其是对各类元器件的认识及使用。
真是受益匪浅。
接下来就是一些以前失败的经验，希望能有所参考。
比赛前在不注重实际赛道和自己练习赛道的区别，赛道一变，以前调试的结果都将无效。
所以，谨记一点，一定要吧硬件做好，比赛前一定好好利用好试车时间，多注意自己的赛道和比赛的赛道的区别，注意摩擦程度，光线的亮暗，空气的潮湿程度等。
其次是传感器的____，这次我们选用的是激光做传感器。
这个传感器相比其它传感器有很多优点，比光电的射的远，而且稳定性高，但是激光的很贵，所以提前一定要看好电路图，____一定要够稳固，不然后期传感器坏起来就头疼了。
我们以前有好多关键时刻传感器出问题失败的例子，不胜枚举，经验惨痛。
如果____不好，系统不够稳定，导致在比赛失败，而且平时调试浪费了好多宝贵的调试时间。
这一点，谨记，硬件固定一定要牢固。
其次是装配，各个模块间的连接线固定不牢靠。
使得导线接触不良，导致小车参赛时好几次冲出跑道（其中一个传感器的输入信号接触不良造成的）。
freescale智能车技术报告
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告附件A程序源代码附件B模糊算法在智能车控制中的应用学校：中国民航大学队伍名称：航大一队参赛队员：贾翔宇李科伟杨明带队教师：丁芳孙毅刚关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：带队教师签名：日期：目录第一章引言 (1)第二章智能车设计制作思路以及实现方案概要 (2)第三章硬件电路设计 (4)3.1 黑线检测电路 (4)3.2系统电路 (4)3.2.1 单片机最小系统 (5)3.2.2 接口电路 (5)3.2.3 调试电路 (5)3.2.4 电源电路 (5)3.3电机驱动电路 (6)3.4 测速电路 (6)第四章机械改造及电路板设计安装 (7)4.1 机械部分安装及改造 (7)4.1.1 舵机的改造 (7)4.1.2 前轮定位 (7)4.2 传感器的设计及安装 (7)4.2.1 黑线检测传感器 (7)4.2.2 测速传感器 (8)4.3 电机驱动电路板的设计及安装 (8)4.4 系统电路板的固定及连接 (9)4.5 整体结构总装 (9)第五章微处理器控制软件主要理论、算法说明及代码介绍 (10)5.1模糊控制原理 (10)5.2 控制算法说明 (10)5.3 程序代码介绍 (11)5.4 数字滤波器设计 (13)5.4.1传感器基准值初始化滤波器设计 (13)5.4.2行驶过程中采样信号滤波器设计 (13)第六章安装调试过程 (15)第七章EEPROM辅助调试 (16)7.1 EEPROM概述 (16)7.2 EEPROM擦除和编程步骤 (16)7.3 EEPROM编程命令字及其含义 (17)7.4 EEPROM使用中可能遇到的问题进行说明 (17)7.4.1如何修改ROM/RAM/EEPROM的地址 (17)7.4.2 如何将EEPROM中的数据读出 (18)第八章模型车主要技术参数说明 (19)第九章总结 (20)1第一章引言全国大学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛已经成功举办过两届了，智能汽车的速度越来越快，技术也越来越高。
智能小车技术报告_王艺文师
第三届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技 术 报 告附录A： 源程序代码附录B： 电路原理图及接口说明图附录C： Codewarriar4.6 使用简介队伍名称： Bumble Bee参赛队员：王艺文胡柏毓吴山甘红星指导教师：杨旭东邝坚目 录第一章引言 (4)1.1背景介绍 (4)1.2文献综述 (5)1.3文本结构 (5)第二章系统分析与设计 (7)2.1 总体需求分析 (7)2.2 系统设计方案论证 (7)2.3 本章小结 (8)第三章机械系统设计与实现 (9)3.1 车模安装与改造 (9)3.1.1 车模安装 (9)3.1.2 驱动模块 (9)3.1.3 舵机模块 (10)3.1.4 其他模块 (10)3.2 电路板安装 (11)3.3 传感器安装 (12)3.3.1摄像头安装 (12)3.3.2速度传感器安装 (12)3.4 本章小结 (13)第四章硬件系统设计与实现 (14)4.1 整体电路板设计 (14)4.1.1 硬件需求分析 (14)4.1.2 控制模块介绍 (14)4.1.3 电路板制作 (15)4.2 摄像头 (16)4.2.1工作原理 (16)4.2.2 摄像头选择 (17)4.2.3 电路设计 (18)4.2.4 数据提取 (19)4.3 速度传感器 (22)4.3.1 方案选择 (22)4.3.2 软件编程 (22)4.3.3 速度闭环控制 (23)4.4 本章小结 (24)第五章软件系统设计与实现 (25)5.1 需求分析 (25)5.2 系统设计 (26)5.2.1 时钟模块 (26)5.2.2 PWM模块 (26)5.2.3 ECT模块 (27)5.2.4 AD模块 (28)5.2.5 串口模块 (29)5.2.6 普通IO (29)5.3 黑线提取算法 (30)5.3.1 二值化算法 (30)5.3.2 直接边缘检测算法 (31)5.3.3 跟踪边缘算法 (31)5.4 车体控制算法 (32)5.4.1 PID算法 (32)5.4.2 模糊控制算法 (32)5.4.3 记忆算法 (34)5.5 本章小结 (35)第六章系统调试 (37)6.1 开发调试工具 (37)6.1.1 软件开发平台 (37)6.1.2 手动设置装置 (38)6.1.3 状态指示单元 (38)6.2 具体调试分析 (38)6.2.1 摄像头角度与高度的分析 (39)6.2.2 PID算法调试 (39)6.2.3 模糊控制算法 (39)6.3 本章小结 (41)第七章总结与展望 (42)7.1 赛车整体总结 (42)7.1.1 赛车制作过程 (42)7.1.2 制作过程中问题及解决方法 (42)7.1.3 不足 (43)7.2 展望 (43)鸣 谢 (45)参 考 文 献 (46)附录A源程序代码 (47)附录B电路原理图及接口说明图 (57)附录C Codewarriar4.6 使用简介 (60)第一章引言1.1背景介绍受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导委员会负责主办全国大学生智能车竞赛。
智能汽车技术报告--智能汽车竞赛(附源代码)
第八届飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：华中科技大学队伍名称：华中科技大学光电一队参赛队员：带队教师：关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：带队教师签名：日期：I目录第1章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 概述 (2)1.3 全文安排 (2)第2章电路设计 (3)2.1 电路系统框图 (3)2.2 电源部分 (4)2.3 电机驱动部分 (7)2.4 编码器 (8)2.5 陀螺仪和加速度计 (9)2.6 线性CCD (13)第3章机械设计 (15)3.1 车模的主要参数 (15)3.2 电池的固定 (16)3.3 编码器的安装 (17)第4章软件设计 (18)4.1 程序整体框架 (18)4.2 系统分析 (18)4.3 前台系统 (22)4.4 后台系统 (22)4.5 软件详细设计 (22)第5章调试 (28)5.1 信号调试 (28)5.2 巡线调试 (28)5.3 速度调试 (29)5.4 调试平台 (29)第6章K60的简介 (30)6.1 Kinetis系列 (30)6.2 K60开发环境和流程 (33)第7章全文总结 (35)7.1 智能车主要技术参数 (35)7.2 不足与改进 (35)7.3 致谢与总结 (36)参考文献 (37)附录A 源代码 (38)第1章引言1.1 研究背景教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等四大竞赛的基础上，委托教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛。
飞思卡尔智能车大赛合肥工业大学二队智能车技术报告
第一章引言教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，在已举办全国数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等4大专业竞赛的基础上，经研究决定，委托高等学校自动化专业教学指导分委会主办自2006年每年一度的全国大学生智能汽车竞赛。
全国大学生智能汽车竞赛暨第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛已于2006年8月20～21日在清华大学圆满结束。
第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛决赛将于2007年8月24～27日在上海交通大学举办。
智能小车采用飞思卡尔公司的MC9S12DG128B作为主控芯片，配合有传感器、电机、舵机、电池以及相应的驱动电路，再加上信息处理和控制算法，它能够自主识别路径，控制模型车高速稳定运行在跑道上。
本队主要参考了《单片机嵌入式应用的在线开发方法》、《学做智能车挑战“飞思卡尔”杯》、智能模型车底盘浅析和单片机及其他芯片的数据手册，掌握了如何利用嵌入式软件开发工具软件CodeWarrior进行在线开发，并熟悉了小车的机械部分调整的相关理论。
本文将从设计制作主要思路、实现技术、电路设计、机械设计、软件设计、开发工具和制作调试过程以及主要技术参数等方面进行具体阐述。
第二章智能车设计概述2.1 设计制作主要思路基于对第一届比赛的部分了解，绝大多数小车的探测部分为光敏管，由于自身物理特性的限制使得探测的信息量小，对于跑道的前瞻探测距离短，直接影响比赛控制策略，限制赛车速度。
因此针对这一点，本次参赛智能小车采用面阵CCD获取赛道信息，可增大获取的信息量，增长探测距离，为提高赛车速度给予硬件支持。
2.2 实现技术小车的制作主要分为系统硬件设计、机械设计和系统软件设计三大部分。
其中系统硬件设计主要包括CCD路径识别模块、电源管理模块、测速模块、键盘显示模块、直流电机驱动模块、舵机转向模块和控制模块等。
机械设计主要涉及到小车的机械调整、CCD传感器的固定和测速传感器的安装定位等。
系统软件设计主要由CCD信号提取和控制算法两部分组成。
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2009年飞思卡尔智能车大赛特等奖技术报告(节选)
作者：李嵩 孙文静 瞿佳璐 上海大学
关键词： 飞思卡尔 智能车 摄像头 偏振镜 图像采集 FTTx
车模的机械部分是影响其行驶性能最直接的部分，其重要性不言而喻。一个不良的机械系统会增加控
制的难度，会为车模的速度提升带来障碍。因此，车模的机械性能应该是优先考虑的问题。
摄像头的安装
大量事实证明，重心越低越好。为降低重心，并同时保证图像视野宽度，最好的方法就是使用旋转摄
像头。在08年的第三届比赛中，摄像头-舵角连动机构在RacerX的车上取得了出人意料的成效，但也暴
露出了一些机构固有的问题，其中包括：机构虚位导致摄像头定位不准，摄像头在中位附件容易振荡。因
此需要对机构进行改良。改良方法如下。
(1) 增加自动回正机构，给旋转摄像头提供自动回正力矩，以减小机构虚位。
(2) 给旋转摄像头机构调静平衡，减少车模在过弯过程中离心力对摄像头的影响。
(3) 用滑槽代替原本中间的连杆球头，为旋转摄像头在中位附近制造一段死区，使车模在打小角度舵角时，
摄像头不转，从而增加车模在直线和小S弯中的稳定性。
改良的机构三维图如图2所示。
综上所述，这是一个带有死区及自动回正机构的旋转摄像头机构。此外，在控制方面，可以设法检测
出摄像头旋转的角度，并将其反馈在控制算法里。检测摄像头角度的方法大致有以下两种：
(1) 在车头划线做标记，用摄像头检测车头标记，来判断自己所转的角度。
(2) 由于舵机S3010是模拟舵机，其中是用电位器来反馈舵角的，因此可以将此电位器的信号飞线
引出来，用单片机内部AD进行采集。
偏振镜
的使用
由于追求更好的机械性能，我们把摄像头降低，达到降低重心的目的。但是由此带来了反面的影响，
那就是图像的形变以及受到跑道面反光的影响。跑道上的黑线由于反光原因，摄像头检测的数据丢失黑线。
为了解决反光导致检测不到黑线的问题，我们利用了偏振镜。偏振镜的作用其实是过滤掉某个角度的偏振
光，实现检偏的作用。当自然光经过跑道面以后，会产生偏振光，这反射的偏振光会影响到图像的采集。
通过在摄像头前面安装偏振镜片，并且调整偏振镜片的检偏角度，可以得到几乎无反光影响的图像。如图
3所示。
不过，使用偏振镜也会带来问题。虽然偏振镜能把跑道的偏振光过滤掉，但同时把环境的自然光强度降为
原来光强的二分之一，也就是说通过偏振镜之后光线变暗了。在光线强度较大的时候不会有太大影响，但
是如果环境光比较弱的时候，加了偏振镜会使摄像头感应的光线更弱，而大多数摄像头具有自动曝光功能，
在光线昏暗时，摄像头会自动增加曝光时间，导致图像更容易模糊。因此，使用偏振镜要合理权衡利与弊
才能发挥偏振镜的作用。
图像采集
模块
清晰稳定的图像是一切的基础，因此今年我们在摄像头选择和多种采集方案的测试上花了很多功夫。
摄像头
选择
由于CMOS摄像头重量轻、功耗低，因此依然十分有吸引力，所以我们对CMOS与CCD再次进行
对比测试，测试用的CMOS摄像头为康美迪亚的1/3 CMOS，图4为CMOS摄像头与CCD摄像头的原
始图像，可以看到CMOS图像中的噪点远远多于CCD的图像。并且CMOS摄像头在拍摄运动图像时容
易发生模糊。
动态图像模糊主要是在光线较暗的环境下，为了保持图像亮度，摄像头自动将曝光时间增大所致。要彻底
避免图像模糊情况的出现，就要手动设置摄像头曝光时间，于是我们又测试了1/3数字摄像头OV7620，
通过SCCB将摄像头设置到手动模式，手动修改其曝光时间。
图像采集
方案
今年我们测试了很多种采集方案，首先由于更换了主频更高的S12XS128，我们对其内部AD又进行
了测试，结果很失望，尽管主频增高，最高精度从10bit增加到了12bit，但是AD的转换时间并没有多
少改善，88MHz主频下行像素在80左右。之后我们又测试了外部二值化采集、数字摄像头采集、外部
AD加LM1881采集、视频解码芯片采集。其中视频解码芯片图像质量最好，并且有图像预处理电路，但
由于实验电路还在测试阶段，本次比赛并没有启用，仍然延用了去年的外部AD采集方案。
电机驱动模块
去年我们使用SI4430，模仿电子调速器制作了驱动电路，取得了不错的效果，但是对于能耗刹车的
刹车能力始终存在争议，因此我们对能耗刹车和反压刹车做了对比测试。
参考第三届上海交大SpeedStar队的技术报告，我们使用BTS7970制作了驱动电路，其原理如下。
该电路有一路PWM输入，两根I/O线作为模式选择线，可以有正转、反转、能耗刹车三种工作模式。
我们使用“白骑士”模型车的驱动电路与上述电路(图5)进行对比测试，图6是车模的速度曲线，其中浅色
的线为给定速度，深色的线为实际速度，纵坐标单位为mm/s，横坐标单位为帧(即40ms)。
比较以上速度曲线，两种驱动在加速能力上相差不大，而反压刹车的减速能力远高于能耗刹车。因此，可
以得出结论，对于比赛所提供的380电机而言，10mW左右内阻的驱动电路已经足以满足要求，反压刹
车的效果是远好于能耗刹车的，而用BTS7970制作驱动电路是一个简单易行方案。
SD卡
SD卡实时存储系统是我们去年率先提出和使用的辅助调试手段，极大地提高了调试效率，今年我们
继续延用并对SD卡存储的速度和稳定性做了改进。去年我们使用的MC9S12DG128，在设计之初主要
考虑到SD卡为3.3V系统，而单片机为5V系统，之间需要逻辑电平转换，为此我们在设计SD卡电路时
在单片机输入端加了三极管放大。今年我们使用的MC9S12XS128可以支持3.135V到5.5V的宽电压
供电，我们使用3.3V供电就可以实现与SD卡接口的直连，这样可以提高读写SD卡的稳定性。
参考文献：
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[2] 卓晴, 黄开胜, 邵贝贝. 学做智能车[M]. 北京:北航出版社, 2007.3
[3] 林辛凡, 李红志, 黄 颖. 清华三角洲队技术报告[R].2008
[4] 秦召兵,师恩义,王力. 东北大学猎豹队技术报告[R].2008
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