基于视觉传感器的自主循迹智能车的设计与实现

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工业仪表与自动化装置 2010年第6期

基于视觉传感器的

自主循迹智能车的设计与实现

王 建,张晓炜,杨 锦,昝 鑫,刘小勇

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(1.中国科学技术大学自动化系,合肥230027;2.西安交通大学a.人工智能与机器人研究所;

b.金禾经济研究中心;c.电子与信息工程学院,西安710049)

摘要:介绍了一种基于视觉传感器的智能车控制系统。首先对系统硬件设计方案进行介绍,然后介绍了其软件设计,包括图像预处理、畸变校正以及小车控制策略,分为巡线控制和路径规划,其中巡线控制使用最优曲率算法,最后介绍了基于SD卡的调试手段。实验结果表明,该小车能在白底黑线的跑道上稳定快速地行驶,其均速可达3.3m/s。

关键词:智能车;视觉传感器;畸变校正;巡线控制;路径规划

中图分类号:TP273 文献标志码:A 文章编号:1000-0682(2010)06-0034-04

Designandimplementationofaself-trackingsmartcarbasedonvisualsensor

WANGJian1,ZHANGXiaowe2ai,YANGJin2b,ZANXin2c,LIUXiaoyong2c

(1.DepartmentofAutomation,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027,China;

2a.InstituteofArtificialIntelligenceandRobots;b.JinheCenterforEconomicResearch;

c.SchoolofElectronicandInformationEngineering,Xi anJiaotongUniversity,Xi an710049,China)

Abstract:Thispaperdescribesacontrolsystemofavisionsensor-basedsmartcar.Firs,tthehardwaredesignofthesystemisdescribed,andthenitintroducesitssoftwaredesign,includingimagepreprocessing,distortioncorrection,andcarcontrolstrategywhichisdividedintoline-trackingcontrolandpathplanning,andtheoptimalcurvaturealgorithmisusedintheline-trackingcontro,lfinallyin troducedthedebuggingtools-SDcardonlinestore.Experimentalresultsshowthatthecarcanransteadyandrapidontherunway,theaveragerateupto3.3m/s.

Keywords:smartcar;visualsensor;distortioncorrection;line-trackingcontro;lpathplanning

和调试提供了方便;SD卡在线存储则可以有效提高调试效率。该小车在第四届智能车大赛上获得一等奖,平均速度达3.3m/s,证明了其方案可行,对后来者有一定的借鉴意义。

0 引言

该文的背景是第四届全国大学生 飞思卡尔!杯智能车比赛。介绍了采用摄像头来循迹的智能车的设计方案,包括硬件设计、软件设计及调试手段设

计。系统硬件设计保证了所采集图像的高分辨率,选用的单片机也能满足较高级算法的需求。软件设计中图像预处理对采集与处理进行了合理的时间分配,通过预测节约了搜索时间和提高了正确率;畸变校正实验方法简便且效果很好;小车控制部分分为巡线控制和路径规划,减小了两者的耦合度,对分析

收稿日期:2010-06-04

基金项目:西安交通大学国家级大学生创新性实验计划项目(081069822)

作者简介:王建(1987),男,江苏南通人,毕业于西安交通大学自动,,,1 系统总体方案介绍

采用16位单片机MC9S12XS128作为控制核心,选用OV7620作为视觉传感器,辅以光电编码器作为测速传感器。单片机从摄像头处得到小车当前偏差信息,从光电编码器得到小车当前实际速度,经过运算,将合适的控制信息分别传送给舵机及电机,以使得小车能安全快速地行驶在跑道上。

2 系统硬件电路设计

要准确读取图像信号,需要在OV7620像素同