飛思卡爾智能車路障算法控制

張秀才

摘 要：為了能夠使智能車快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的檢測和通過路障，本文依據(jù)MK60DN512ZVLQ10微控制系統(tǒng)介紹了在檢測路障時(shí)距離傳感器、姿態(tài)方位傳感的選擇;把智能車通過路障過程分為四個(gè)階段分別對應(yīng)智能車所處于不同的位置分別進(jìn)行控制的算法，提升了智能車通過路障的平順性。

關(guān)鍵詞：智能車;算法控制;傳感器

一、引言

隨著社會(huì)的的發(fā)展，智能汽車的研究成為人們的一個(gè)熱點(diǎn)。智能汽車需要具有環(huán)境感知、環(huán)境特征元素的的識(shí)別、路徑的自動(dòng)規(guī)劃的能力。本文以飛思卡爾智能車競賽為背景，以MK60DN512ZVLQ10微控制系統(tǒng)為核心，對賽道元素中出現(xiàn)的路障元素進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別和路徑規(guī)劃，進(jìn)而達(dá)到準(zhǔn)確識(shí)別、快速響應(yīng)、準(zhǔn)確通過的目的。

二、傳感器的選擇

（一）測距傳感器

使用GP2Y0A21YK0F測量距離傳感器模塊。該種傳感器由PSD、IRED、信號(hào)處理電路三部分組成。采用三角測量方式，所以被測物體的材質(zhì)、環(huán)境溫度以及測量時(shí)間都不會(huì)影響傳感器的測量精度。傳感器通過把距離障礙物的距離的遠(yuǎn)近轉(zhuǎn)化成電壓的大小，電壓的大小與障礙物的遠(yuǎn)近在的測量范圍呈線性的關(guān)系。所以智能車在行駛時(shí)通過單片機(jī)上的ADC模塊采集傳感器反饋回來電壓大小來近似的模擬智能車距離障礙物遠(yuǎn)近。

（二）姿態(tài)傳感器

使用mma8451+mpu3050型號(hào)的三軸加速度+三軸陀螺儀傳感器來測量智能車的姿態(tài)。姿態(tài)傳感器的軸垂直于地面向上，軸的方向垂直于智能車車身，軸的方向是車身的方向。所以通過對軸方向的角速度進(jìn)行積分得到在軸方向移動(dòng)的角度，通過計(jì)算出來的角度就可以知道智能車與車身方向之間的夾角。

三、控制算法

首先在智能車上安裝兩個(gè)測距傳感器和一個(gè)姿態(tài)傳感器。兩個(gè)測距傳感器分別安裝在汽車的前面和側(cè)面，姿態(tài)傳感器安裝在汽車的中心位子來測量汽車與車身之間的夾角。

MK60DN512ZVLQ10微控制系統(tǒng)通過ADC模塊采集安裝在智能車前面測距傳感器反饋回來的電壓值的大小來估算當(dāng)前智能車所距離障礙物的距離。當(dāng)測量的距離小于你設(shè)定的閾值時(shí)，這時(shí)智能車的舵機(jī)開始動(dòng)作，同時(shí)智能車側(cè)面的測距傳感器和姿態(tài)傳感器開始工作。側(cè)面的測距傳感器測量智能車距離路障的距離，姿態(tài)傳感器測量智能車與車身之間的夾角。當(dāng)?shù)木嚯x小于等于，角度小于時(shí)，這時(shí)智能車距離路障的距離比較近，此時(shí)舵機(jī)的動(dòng)作是遠(yuǎn)離路障的方向進(jìn)行打角;當(dāng)?shù)木嚯x大于小于等于，角度大于小于時(shí)，這時(shí)智能車距離路障比較合適的位置，此時(shí)舵機(jī)的動(dòng)作是保持直線的方向進(jìn)行打角;當(dāng)?shù)木嚯x大于小于無窮大時(shí)，角度大于時(shí)，這時(shí)智能車距離路障比較遠(yuǎn)的距離，此時(shí)舵機(jī)的動(dòng)作是靠近路障方向打角;當(dāng)?shù)木嚯x為無窮大時(shí)，說智能車已經(jīng)經(jīng)過路障，此時(shí)智能車需要回線處理。此時(shí)舵機(jī)的動(dòng)作靠近賽道方向進(jìn)行打角，當(dāng)汽車檢測到賽道之后根據(jù)電感檢測到的大小進(jìn)行正常的行駛。具體流程圖如下

四、結(jié)束語

本文根據(jù)姿態(tài)傳感器、測距傳感器的具體安裝位置以及測量范圍從而選擇了GP2Y0A21YK0F紅外測距傳感器和mma8451+mpu3050姿態(tài)方位傳感器，以及針對智能車所處于的不同情況進(jìn)行不同的處理方法，根據(jù)調(diào)試結(jié)果說明該控制算法是可行的。

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