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1、畢業(yè)設(shè)計開題報告智 能 小 車 路 徑 跟 蹤 及 防 碰 撞 控 制 系 統(tǒng) 開 發(fā)指 導(dǎo) 老 師 ： 王 登 貴主 講 人 ： 稅 靜 目 錄本 課 題 的 研 究 意 義國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 與 發(fā) 展 趨 勢本 課 題 研 究 內(nèi) 容 及 擬 解 決 的 問 題 本 設(shè) 計 的 方 框 圖 各 模 塊 的 作 用 一 本 課 題 研 究 的 意 義隨著計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)的生產(chǎn)和管理進(jìn)入了自動化、信息化和智能化時代，智能化已經(jīng)成為時代發(fā)展的需要。智能汽車是一種正在研制的新型高科技汽車，這種汽車不需要人去駕駛，人只舒服地坐在車上享受這高科技的成果就行了。在
2、柔性自動化生產(chǎn)線、智能倉儲管理及物流配送等領(lǐng)域。當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣時，人工不能完成的任務(wù)如物料運(yùn)輸和裝卸等，可采用智能尋跡小車完成相應(yīng)的任務(wù)?；谏a(chǎn)現(xiàn)場和日常生活的實際需要，研究和開發(fā)智能小車尋跡系統(tǒng)具有十分重要的意義。該項目的研究可以應(yīng)用于機(jī)車頭燈自動尋跡、工廠自動化、倉庫管理、智能玩具和民用服務(wù)等領(lǐng)域，可提高勞動生產(chǎn)效率，改善勞動環(huán)境. 二 國 內(nèi) 研 究 動 態(tài) 我國開展智能車輛技術(shù)方面的研究起步較晚，開始于2 0世紀(jì)8 0年代。而且大多數(shù)研究處在于針對某個單項技術(shù)研究的階段。雖然我國在智能車輛技術(shù)方面的研究總體上落后于發(fā)達(dá)國家，并且存在一定得技術(shù)差距，但是我們也取得了一系列的成果，主
3、要有： （1）中國第一汽車集團(tuán)公司和國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院與2 0 0 3年研制成功我國第一輛自主駕駛轎車。 （2）南京理工大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)等多所院校聯(lián)合研制了7 B.8軍用室外自主車，該車裝有彩色攝像機(jī)、激光雷達(dá)、陀螺慣導(dǎo)定位等傳感器。 可以預(yù)計，我國飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實力將為智能車輛的研究提供一個更加廣闊的前景。因此，對智能小車進(jìn)行深入細(xì)致的研究，不但能加深課堂上學(xué)到的理論知識，更能將理論轉(zhuǎn)化為實際運(yùn)用，為將來打下堅實的基礎(chǔ)。 三 國 外 研 究 動 態(tài) 從2 0世紀(jì)7 0年代，美歐等發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行無人駕駛汽車的研究，大致可以分為二個階段:軍事用
4、途、高速公路環(huán)境和城市環(huán)境。在軍事用途方面，早在8 0年代初期，美國國防部就大規(guī)模資助自主陸地車輛ALV （Autonomous LandVehicle)的研究。 進(jìn)入2 1世紀(jì)，為促進(jìn)無人駕駛車輛的研發(fā)，從2 0 0 4年起，美國國防部高級研究項目局(DARPA)開始舉辦機(jī)器車挑戰(zhàn)大賽(Grand Challenge)。該大賽對促進(jìn)智能車輛技術(shù)交流與創(chuàng)新起到很大激勵作用。 在2 0 0 5年的第二屆比賽中，主辦方只在賽前2小時提供一張光盤，上面提供了比賽路線上2 9 3 5個“路點”的方位與海拔等詳細(xì)資料。整個賽道有急轉(zhuǎn)彎、隧道、路口還有山路，比賽要求參賽車輛能夠自主完成全部路程。最終斯坦福
5、大學(xué)的“斯坦利”，獲得了第1名。具有6個奔騰M處理器的電腦完成“斯坦利”的所有程序的處理。車輛移動時，4個激光傳感器、一個雷達(dá)系統(tǒng)、一組立體攝像頭和一個單眼視覺系統(tǒng)感知周圍的環(huán)境。 四 發(fā) 展 趨 勢美國電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）預(yù)測，本世紀(jì)中葉前，無人駕駛汽車將占據(jù)全球汽車保有量的7 5 %，汽車交通系統(tǒng)概念將迎來變革，交通規(guī)則、基礎(chǔ)設(shè)施都將隨著無人駕駛汽車的出現(xiàn)而發(fā)生劇變，智能汽車可能顛覆當(dāng)前的汽車交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)運(yùn)作模式。汽車行業(yè)著名咨詢機(jī)構(gòu)IHS發(fā)布預(yù)測報告稱，“通過電腦系統(tǒng)實現(xiàn)無人駕駛的智能汽車”，其發(fā)展速度正在趕超純電動汽車，2 0 3 0年左右將走進(jìn)尋常百姓家，2 0 4 0年
6、銷量將達(dá)到1 1 8 0萬輛，占同期全球汽車市場總銷量的9 %。以往在科幻大片中才能見到的無人駕駛汽車似乎離我們的現(xiàn)實生活越來越近了。 五 本 課 題 的 基 本 內(nèi) 容比較與論證智能小車路徑跟蹤及防碰撞控制系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)總體方案。 熟悉各種傳感器、5 1、k6 0單片機(jī)的工作原理和特點。 實現(xiàn)智能小車控制電路的原理圖設(shè)計。設(shè)計MK6 0 DN5 1 2 ZVLL1 0 主控模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊，電源管理模塊的PCB板實現(xiàn)智能小車自動尋跡。實現(xiàn)智能小車避障功能。實現(xiàn)智能小車遇障礙不能通過的情況下，蜂鳴器報警。 六 擬 解 決 主 要 問 題 如何實現(xiàn)智能小車的轉(zhuǎn)向閉環(huán)控制，靈活的控制車速。如何
7、實現(xiàn)智能小車的速度閉環(huán)控制，自動的控制智能小車加減速。 智能小車算法以及實現(xiàn)。智能小車控制電路設(shè)計以及實現(xiàn) 攝 像 頭 MK60DN256ZVLL10 電 機(jī) 驅(qū) 動速 度 檢 測陀 螺 儀輔 助 調(diào) 試 電 源 管 理蜂 鳴 警 報舵 機(jī) 轉(zhuǎn) 向本 設(shè) 計 的 方 框 圖 各 模 塊 的 作 用 MK6 0 DN5 1 2 ZVLL1 0 主控模塊：智能車系統(tǒng)以 MK6 0 DN5 1 2 ZVLL1 0 為控制核心，將采集攝像頭、編碼器等傳感器的信號，根據(jù)控制算法做出控制決策，驅(qū)動直流電機(jī)和舵機(jī)完成對智能汽車的控制并實現(xiàn)了單片機(jī)硬件的最優(yōu)化設(shè)計和單片機(jī)資源的合理化使用。攝像頭模塊：可以通過一定的前瞻性，提前感知前方的賽道信息，為智能汽車做出決策提供必要的依據(jù)和充足的反應(yīng)時間。電源管理模塊：為整個系統(tǒng)提供合適而又穩(wěn)定的電源。電機(jī)驅(qū)動模塊：驅(qū)動直流電機(jī)完成智能汽車的加減速控制。速度檢測模塊：檢測反饋智能汽車輪的轉(zhuǎn)速，用于速度的閉環(huán)控制。陀螺儀模塊：用于坡道檢測，輔助智能車過坡。 舵機(jī)轉(zhuǎn)向模塊：控制舵機(jī)，完成智能車轉(zhuǎn)向控制。輔助調(diào)試模塊：主要用于智能汽車系統(tǒng)的功能調(diào)試、賽車狀態(tài)監(jiān)控
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