1、第十一届 “恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛技 术 报 告 封闭式道路交通管理系统学 校：江苏大学队伍名称：名字不重要参赛队员：王洪龙季 伟施正泽张奕坚邱俊峰指导教师：孙智权、缪璐婷摘 要本文介绍了第十一届“恩智浦”杯智能车竞赛江苏大学创意组名字不重要队的封闭式无人驾驶智能交通管理系统。此系统由三辆模型车和一个无线局域网络组成，在铺设有黑色引导线的赛道上，由CCD摄像头进行寻迹，通过装载在交通局域上面的无线模块，将车辆的信息实时显示到连接局域网络的控制终端上，通过车车之间的信息交互实现全封闭的无人驾驶的智能交通管理。在赛道上面设置有不同的入口和出口，车辆可以根据实际情况自行选择出入口，通过系统
2、终端的控制，对各个车辆进行控制和实时监控，以此来模拟高速公路上的全智能监控。本文从封闭式交通管理系统的整体设计思路、设计方案、车辆定位、车辆信息交互、系统硬件设计以及软件设计等进行了详细的介绍。本系统运用了红外摄像头定位、无线局域网通讯、CCD摄像头寻线、机器视觉等相关技术达到了对模拟高速运行的封闭式交通管理系统的全智能控制的目的。关键词：无人驾驶汽车、红外摄像头定位、无线TCP通讯、机器视觉AbstractThis article describes the eleventh NXP smart car contest cup Jiangsu University creative grou
3、p name is not important team closed unmanned intelligent traffic management system. This system consists of three model cars and a wireless local area network composed of the black guide lines laying track, by the CCD camera for tracking by local traffic loading in the above wireless module, real-ti
4、me display of vehicle information to the connection LAN terminal on the control of intelligent traffic management fully enclosed driverless truck through information exchange between. Set above the track has a different entrance and exit, entrance and exit of vehicles can choose according to the act
5、ual situation, the control system terminal, for each vehicle control and real-time monitoring, intelligent monitoring in order to simulate the whole highway. From the overall design concept of closed-end traffic management system, design, vehicle location, vehicle information exchange, system hardwa
6、re design and software design for a detailed description. The system uses an infrared camera positioning, wireless LAN communications, CCD camera, hunt, machine vision and other related technologies to achieve the purpose of the whole intelligent simulation speed operation closed traffic management
7、system control.Key words：Unmannedcar、Infrared camera positioning、TCPCommunication、 Machinevision 28第一章 引言1.1 创意赛概述全国大学生智能汽车竞赛在竞速比赛基础上，为了能够进一步提高大学生创新能力、丰富竞赛内容、提高竞赛水平而提出了创意组竞赛。在本届创意组竞赛中，共分为俩个主题：节能指标组和物联网主题组。综合考虑各种因素，我们选择的是物联网主题组。 本赛题要求设计包括有车模移动平台的作品，内容体现物联网下的各种应用主题，设计带有车模运动平台的展示作品，自行设计相应的展示内容和细则，通过现场演
8、示，展示设计理念和应用的技术。经过论证，我们设计了这套全封闭的无人驾驶智能交通管理系统。本系统由四辆模型车和一个无线局域网络组成，在铺设有黑色引导线的赛道上，由光电进行寻迹，通过装载在交通局域上面的无线模块，将车辆的信息实时显示到连接局域网络的控制终端上，通过车车之间的信息交互实现全封闭的无人驾驶的智能交通管理。在赛道上面设置有不同的入口和出口，车辆可以根据实际情况自行选择出入口，通过系统终端的控制，对各个车辆进行控制和实时监控，以此来模拟高速公路上的全智能监控。在完成作品基本要求的基础上，整个展示过程编排要具有合理性、创新性。现场演示过程中，作品要具有较高任务完成度和良好的展示效果。1.2
9、设计背景近年来，人类借助化石能源，通过工业革命，利用商品流通将世界物流连接在一起。随后借助电子和通讯技术，通过信息革命，利用互联网将人类信息交流联接在一起。刚刚过去的二十一世纪的十几年间，上述变革周期已经缩短至几年，甚至几个月的时间。正在国内大搞互联网咖、物联网的时候，世界各地又不断进行智能硬件、工业4.0革命等。在这期间，物流和信息流相融合的技术统一体物联网正在悄悄的影响着我们的生活，改变着我们的习惯。形形色色的安装有嵌入式计算硬件的智能体，以其变化多端的传感器、性能各异的通信手段、贴切友善的功能软件不断让我们感受对于世界的新体验。第一波物联网浪潮正在逐步消耗由网络互联所带来着前进的动力。浪
10、过之后所显现出来的真正为物联网提供可持续发展的技术特点应该是：高性能的嵌入式处理芯片、可靠多样的传感器技术、高效能源控制转换、丰富的互操作模式以及信息安全处理能力。基于这些技术的支撑，充分挖掘智能体本身的环境信息感知与处理能力，使得 未来物联网中的物体将会变得更加智能、安全、节能和易用。未来互联网将是一个万物互联的世界，而安全解决方案将融入从终端节点到网络再到云服务器的每个角落。如今，国内外的车辆逐渐增加，这给我们的交通系统带来了很大的压力，所以我们急需要一套高速有效的智能管理系统来实时监测处于当前交通系统下的车辆信息。基于当前这样一种现状，我们设计出这样一套全封闭的交通管理系统，在当前交通系
11、统下，通过无线局域网络通信，最后对处于当前系统下的车辆实时监控和及时调控，有效提高交通系统的效率。1.3 研究内容通过对创意赛规则的解读和思考，最终我们总结了以下几个需要研究设计的内容：(1) 车辆确认和定位：在本系统的设计过程中我们需要实时监测车辆的位置信息，对进入此系统的车辆进行分辨，实现对处于当前系统中的车辆进行定位，最后将位置信息实时显示到上位机。经过论证我们废除了磁标定位和IC卡定位的方式，最终我们选择了利用摄像头定位的方式对处于当前交通系统中的车辆位置信息进行实时监控。我们在进入此系统的车辆上装有不同数量的红外LED灯，由于装在智能车的红外LED灯的数量不同，摄像头采集到的光斑大小
12、也不相同。通过算法将不同大小的光斑区分开并分析光斑在图像中的位置，从而实现对不同车辆的实时定位。关于定位我们起初计划将赛道定位到一个矩阵网格中，参照大数据的思路将赛道的所有位置信息存储到我们的上位机中，然后通过摄像头识别，对某一光斑的红外LED灯进行监控，接着与我们的位置坐标相对比，最终得到当前交通系统中车辆的位置；但是在实际操作的过程中我们发现这样的方案要求摄像头采集到的坐标非常精确，并且对摄像头架设的位置精度要求也非常高，此外还会使得我们单片机的处理量大大增加，可行性较差。后来经过论证我们推翻了这样的思路，改为摄像头直接采集坐标来定位的方法，这样既简单，而且处理速度也快，最重要的是上位机读
13、取显示的图像完全可以满足我们的设计要求。(2) 无线通讯：在本设计中，要想实现多车联网，传统的蓝牙、串口通讯等一对一通讯的方式首先要被排除（蓝牙传输使用的是一对一传输，而且传输速度较慢）。无线通讯具有成本廉价，建设工程周期短，适应性好，扩展性好，传输速度快等优点，最终经过实验我们选择了无线通讯的方式。无线通讯可以实现多个发送机，一个终端这样的多车联网方式，有效的提高了我们整个系统的传输速度和执行效率。(3) 自主循迹：在智能车竞速赛的设计过程中，我们对于识别赛道的各种传感器的性能有了一定的了解。相比摄像头寻迹，光电寻迹具有算法简单、操作容易等优点。综合考虑，最后我们选择采用光电寻双黑线的思路来
14、实现小车的自主驾驶，以此来模拟行驶在我们的交通系统中的无人驾驶车辆。(4) 自主汇车（模式1）：此时，两辆车均以低速在车道中间行驶，由摄像头实时监测车辆在赛道上的位置，并反馈给上位机，上位机根据两车的距离对车辆进行引导，当两车接近时，上位机会自动发出避让的指令，两车收到指令后就会往两侧打角，实现汇车。(5) 自主超车（模式2）：此封闭式交通管理系统为行驶在其中的车辆配备了两个速度等级，分别行驶在快车道和慢车道。当上位机发出超车指令时，一辆车就会进入快车道，另一辆车则进入慢车道，在自主识别和上位机坐标的引导下，完成超车；超车后，还可以切换两车的速度等级，再次实现超车。由于超车综合运用了上位机引导
15、和智能避障的方式，使得超车的成功率大大提高。(6) 全封闭式管理：整个交通管理系统在设计的过程中主要表现在全封闭。车辆一旦进入此交通系统，在这个封闭的环境中车辆的所有状态全部由我们的上位机实时监测，实时控制，无须人为干预。车辆在此系统中出现的任何状况也全部由上位机直接操控，调配。这部分功能充分体现了车联网功能的强大。本系统需要完成上述几个研究内容和方向，在此方向上进行方式方法的创新设计和研究，达到模拟封闭式无人驾驶智能交通管理系统的目的。1.4 设计理念系统的设计理念，是以缓解交通压力为宗旨，以无线通讯技术，机器视觉技术，人机交互技术，智能车技术以及自动控制技术等为基础，以模型展示的方式完成系
16、统设计。通过本设计制作达到开拓思想，提高理论与实践结合的能力，提高创新科研能力的目的。第二章 系统总体结构设计2.1 系统总体结构设计如图2-1所示，本系统主要由上位机、红外监测摄像头和小车三大部分组成，每个部分各有一套控制系统，三部分通过无线通讯方式进行数据交换。红外摄像头（机器视觉处理）自主寻迹车位置信息无线TCP控制上位机实时显示车辆位置车辆定位坐标实时调控图 2-1 系统总体结构图其中每部分的核心均采用NXP公司的Kinetis家族的ARM Cortex-M4 MK60DN512ZVLQ10作为主控制器，对整个系统进行控制和数据处理。上位机部分有通讯、监测、控制三个模块，其中通讯部分选
17、择的是无线通讯的方式。监测数据由红外摄像头采集提取后发送给上位机，主要包括车辆位置和车辆的信息。控制模块主要是上位机根据接收到的车辆发送来的信息，判断车辆不同的运行情况发送不同的指令来控制整个交通管理系统。红外监测摄像头由CMOS灰度摄像头和红外滤光片构成。由于不同车上的红外LED发光二极管数量不同，摄像头采集到的光斑大小也不同，通过Roberts边缘提取算法，求出光斑在图像中的位置。对于小车部分，由定位模块、循迹模块、通讯模块以及小车驱动模块构成。定位模块用于定位小车在系统中的位置。通过摄像头识别车辆上面的红外LED发光二极管的运行轨迹来对系统中的每一辆车模进行定位。循迹模块用于车辆在系统中
18、沿着一定的轨迹去行驶。通讯模块用于实现车辆与车辆之间的通信，车辆与上位机系统之间的通信。小车驱动模块用于对小车的动作进行自动控制。几个模块合理的配合使用，最终完成系统设计和现场演习。2.2 车模设计本系统中要求使用两辆车的车模可以是智能汽车竞赛 A、B、C、D、E 中任意的一种车模。如图2-2所示，我们采用的是C型车模。电机为RN_260舵机为FUTABA3010。图2-2 比赛C型车模智能小车的机械性能对于其行驶表现具有非常重要的影响，为使模型车在比赛中发挥出最佳性能，使其直线行驶高速稳定，转向灵活，快速定位目标，高效实施救援，我们对小车的机械结构进行了相应的调整和设计。小车的主要参数如表2
19、-1所示：表2-1 小车的主要参数小车基本参数长35cm宽18cm高32cm外设CCD摄像头1个光电编码器1个舵机1个无线通讯模块1个电路板主板1个核心板1个电机驱动板1个其他电源模块等除了车模原有的驱动电机、舵机之外伺服电机个数无无 四辆车的实际外形如图2-3所示 图（a）小车A 图（b） 小车B图（c）小车C 图2-3 小车实际图其中四辆车模的安装设计方式一致，我们对车模不同特点分析了解后，通过对安装技巧的学习以及小车整体结构性能的分析，对小车的舵机电机安装方式、传感器安装位置、重心、平衡性、稳定性以及完成功能上都尽力做到合理设计，合理安装，争取达到最优效果。转向性能在小车行进中非常重要，
20、而与之息息相关的就是舵机。本设计中舵机安装采用的是立式安装方式，如图2-4所示。立式安装的舵机节约小车底板空间，便于我们对重心的调整，同时摆动相对来说比较灵活有力，便于快速进行转向。图2-4 舵机安装循迹传感器的安装需要考虑到很多因素，安装在小车的位置，前瞻的长短都会影响到车辆行驶的路径。由于我们的设计的是封闭式交通管理系统对于速度的要求不高，所以综合考虑各种因素我们选择将其安装在C车模的摄像头支架上，大约20cm的高度。图2-5 CCD摄像头循迹传感器安装2.3定位设计我们参照今年竞速组新赛题组“信标组”的定位识别方式，在每辆车的车身上安装不同大小的红外发光二极管。然后将红外摄像头架设在场地
21、的正上方，通过不同的红外区域大小确定不同的车在图像中的位置。(1) 摄像头校正校正的主要理由是我们使用的是针孔摄像头。所谓针孔摄像头，简单说原理就和小孔成像类似：光线通过一个小孔后再背后的感光部件上成像。但大家知道，现实的摄像机都是采用光学透镜聚光成像的，并且所用的透镜并非是抛物面的（很难加工），同时，感光芯片与透镜之间也非严格平行。总之，摄像头成像和实际画面存在扭曲和偏移。如果直接使用原始摄像机的画面进行测量，势必造成误差。因此需要进行相机的校正，通过校正消除上述画面扭曲和偏移量，再用来进行位置识别等相关操作。图2-6定位设备安装(2) Roberts边缘检测通过Roberts边缘检测算子，
22、对对角线方向相邻两像素之差近似梯度幅值检测边缘。检测水平和垂直边缘的效果好于斜向边缘，定位精度高。通过此算法将这三个车辆的位置值经过坐标变换后发送给上位机。由于摄像头的图像存在球镜现象，采集到的图像并不是平面形状的，这样一来反馈回来的坐标值相对于实际值就会存在一些偏差，我们通过“机器视觉”的处理方式，将反馈回的坐标值进行变换，最终得到小车位置的真实值。图2-7定位设备安装图2-8摄像头定位眼和无线发送装置安装2.4 场地设计按照我们的设计需要，我们将赛道设置为一个0字型封闭赛道，赛道上面包含四个停车区，车辆需要在赛道上完成超车、汇车等指定动作后停入相应的停车区。 此外利用铁架固定摄像头，用于实
23、时监测车辆的位置。图2-9 场地实物图2.5演示内容自主汇车（模式1）：此时，两辆车均以低速在车道中间行驶，由摄像头实时监测车辆在赛道上的位置，并反馈给上位机，上位机根据两车的距离对车辆进行引导，当两车接近时，上位机会自动发出避让的指令，两车收到指令后就会往两侧打角，实现汇车。图2-10 双车交汇自主超车（模式2）：此封闭式交通管理系统为行驶在其中的车辆配备了两个速度等级，分别行驶在快车道和慢车道。当上位机发出超车指令时，一辆车就会进入快车道，另一辆车则进入慢车道，在自主识别和上位机坐标的引导下，完成超车；超车后，还可以切换两车的速度等级，再次实现超车。由于超车综合运用了上位机引导和智能避障的
24、方式，使得超车的成功率大大提高。 图2-11 双车并行第三章方案论证3.1 无人驾驶自动循迹方案结合恩智浦杯竞速赛的赛题，我们得知自主循迹主要依靠各类传感器再辅以一定的算法实现。通过一年的竞速赛，我们了解到若以电感作为传感器，成本低廉，抗干扰性强，具有很强的适应性，但是前瞻较短，不适宜提速。若使用灰度传感器（摄像头或者线性CCD）对于光线有一定的要求，在光线不均匀的时候，对于路径的识别有很大的误判性，适应性较差。但是再较短的赛道上，光线影响并不大，并且在采用二值化的算法后光线的影响微乎其微，因此光电传感器是最佳的选择。综合考虑各种因素我们最后选择了光电寻线的方案。交通环境中铺上贴有双黑线的赛道
25、，通过光电传感器去自主寻线，实现无人驾驶。3.2 车辆定位方案经过查阅资料我们了解到常用的定位方法有磁标定位，IC卡定位，摄像头定位，超声波定位，GPS定位等方法。经过实验，我们发现磁标和IC卡定位精度较低，并且信号传输速度较慢。GPS定位主要适用于室外，而我们的赛道并不算长，几米内的移动GPS根本无法识别。超声波发射角度小，检测范围狭窄，且容易受到周围环境的干扰，根本无法达到我们定位的精度要求。最终，我们参照今年信标组赛题的方案，以摄像头作为定位的工具，在不同车辆上面安装不同数量的红外LED灯，通过CMOS灰度摄像头和红外滤光片识别不同大小的光斑来给车辆定位，并且将车辆的坐标位置实时发送给上
26、位机。第四章 硬件设计与测试4.1 概述对于系统的硬件电路分为小车部分和摄像头定位两部分组成。摄像头部分包括主控芯片控制电路，摄像头接口电路和无线通讯电路，小车包括各种传感器模块、电源模块、调试接口模块、电机舵机模块、以及通讯模块。除此之外，还包括很多外加创意的辅助电路，用于辅助路径查找和现场调试使用。整个系统电路相互配合调试，最终达到完成系统功能的目的。4.2 电路系统框架 摄像头定位电路系统框架如图4-1所示。上位机摄像头识别红外LED灯标发送指令车辆遇到突发状况实时显示位置发出控制指令图4-1 摄像头定位电路系统框架图 小车的电路系统框架如图4-2所示。Freescale Kinetis
27、 K60电机驱动舵机驱动WIFI通信电源模块光电编码器光电循迹CCD摄像头定位红外LED灯管图4-2 小车电路系统框架图4.3 主控芯片本系统采用NXP公司的Kinetis家族的ARM Cortex-M4 MK60DN512ZVLQ10作为主控制器，对整个系统进行控制和数据处理。K60系列MCU具有IEEE1588以太网、全速和高速USB2.0OTG、硬件解码能力和干预发现能力。芯片从带有256KBflash的100引脚的LQFP封装到1MBflash的256引脚的MAPBGA封装，具有丰富的电路、通信、定时器和控制外围电路。高容量的K60系列带有一个可选择的单精度浮点处理单元、NAND控制单
28、元和DRAM控制器。K60的模块结构如图4-3所示，在信标和小车的自动控制过程中，使用到了大部分K60的功能模块，包括ARM Cortex-M4 内核、系统部分、存储、时钟、通讯以及人机交互接口等模块。图4-3 K60的模块结构图使用K60和外部其他器件相配合实现通讯和对小车的自动控制功能。4.4 小车电路板小车电路板由三部分组成，主控制板、最小系统板以及电机驱动板。如图4-4和图4-5所示，主控制板上包括了连接主控芯片的插槽、摄像头接口、OLED、串口、电机接口、舵机接口、电源、编码器以及wifi接口等部分。图4-4 主控制板K60核心部分图4-5 主控制板电源部分最小系统板的电路原理图如图
29、4-6所示，除了K60主芯片的预留引脚之外，还包括了滤波部分、下载器接口部分、电压保护、晶振以及复位电路等。图4-6 最小系统板电路原理图图4-7 主板PCB图由于电机需要较大的驱动电流，因此增加了电机驱动模块，其电机驱动电路原理图如图4-8所示，其中电机驱动芯片采用的是大电流半桥高集成芯片BTS7960B，它带有一个P沟道的高边MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动Ic。集成的驱动Ic具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护的功能。图4-8 电机驱动电路原理图图4-9 电机驱动PCB图4.5 无线通讯 在此交通系统中所使用到的一个重要
30、技术就是WiFi无线通讯，通过无线局域网完成了车车联网。使用低功耗、低成本以及高性能的RM04 WIFI模块作为主要通讯模块。并且RM04是一款高性能UART_ETH_WIFI模块，采用TCP/IP协议栈进行通讯，能够实现用户串口，以太网，无线网三个接口之间的转换。如图4-9所示，为RM04无线通讯模块实物图，此无线模块支持RS232串口和LVTTL串口，支持DC6V-16V宽电压工作范围，支持串口转以太网，串口转WIFISTA,串口转WIFI AP模式等连接形式，从而可以快速构建串口网络数据传输方案，同时该模块还带有路由器功能，我们在使用的过程中将WiFi模块连接到一个无线路由器的终端，然后
31、使用路由器和电脑相互连接，将车辆的信息和车辆与车辆之间的信息实时传输到无线局域网络的终端上面，并且通过处理将车辆信息实时显示到上位机界面上面。我们使用的RM04无线wifi模块，充分发挥其传输速度快，传输距离长等优点。我们利用该模块连接路由器的无线局域网，实现高速有效的通信，保证车联网的有效性图4-9 RM04无线WIFI模块4.6 摄像头本系统采用的定位方法是摄像头寻位。红外监测摄像头由CMOS灰度摄像头和红外滤光片构成。由于不同车上的红外LED发光二极管数量不同，摄像头采集到的光斑大小也不同，通过Roberts边缘提取算法，求出光斑在图像中的位置，从而确定小车的位置。最终本系统采用岱默的定
32、位眼摄像头进行数据采集。对于岱默的定位眼摄像头，其技术参数如下表所示。表4-1 定位眼的技术参数品牌岱默型号定位眼材料塑料颜色黑白宽动态支持水平电视线525线支持镜头2.8MM 3.6MM 4MM 6MM 8MM 12MM 16MM红外支持支持红外芯片方案原装正品OV7620 1/4CMOS工作电压VCC 5V0.2信号制式VGA:640H480V同步方式内同步/Internal Synchronization电子快门60fps for VGA最低照度0.5Lux视频输出1.0Vp-p/75信噪比50dB曝光模式510:1逆光补偿方式自动/AUTO伽玛校正0.45自动增益控制自动/AUTO工作
33、温度-20-70白平衡方式自动跟踪/AUTO是否防水不防水 对摄像头的时序分析如下所示，数字摄像头输出图像时，一般都是从左到右，有上到下逐个输出（部分芯片可配置输出顺序），其示意图如图4-11所示。图4-11 摄像头输出顺序示意图有些摄像头有奇偶场，是采用隔行扫描方法，把一帧图象分为奇数场和偶数场两场，而“定位眼”没有奇偶场之分。其行中断时序如图4-12所示：图4-12 行中断时序其场中断时序如图4-13所示：图4-13 场中断时序本系统中利用摄像头对图像数据进行采集，然后通过一定的序列顺序送入K60中进行计算处理，之后按照一定的算法对小车进行控制，达到摄像头寻位的目的。4.6 光电编码器光电
34、编码器，又称光电轴角位置传感器。是集成光机电为一体的数字测角装置，主要是以高精度计量光栅为检测元件，通过光电转换将轴的机械角位移信息以LED光源为介质通过光栅码盘转换成相应的数字代码，用他可以实现角位移、角速度、和角加速度及其他物理量的精确测量,输出信号与计算机相连接,不仅能够实现数字测量与数字控制,而且与其他同类用途的传感器相比，具有精度高、测量范围广、使用可靠、易于维护等优点。其工作原理示意图如图4-15所示，其中1为光源（LED），2为透镜（Lens），3为指示光栅，4为码盘（Disk），5为接受器（ASIC）。图4-15 光电编码器工作原理示意图点光源（LED）发出的光经过透镜（Len
35、s）的折射变成准直的平行光，通过光栅和码盘，照射到光电接受器上，如果码盘发生转动，光线就会把码盘转动的情况反应到接受器上。接受器会把这些光信号转换成电信号输出，从而以电脉冲的形式反应出物理的运动量（位移、角速度、加速度）。本系统利用光电编码器测量小车的速度，通过反馈的速度信息再对小车进行控制处理。从而实现对速度的闭环控制。第五章 软件设计与算法5.1 软件开发工具我们所使用的软件开发平台是嵌入式IAR Embedded Workbench IDE，它提供了一个框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，这些工具包括：高度优化的IAR AVR C/C+编译器，AVR IAR汇编器，通用IAR XL
36、INK Linker，IAR XAR库创建器和 IAR XLIB Librarian，编辑器，工程管理器以及IAR C-SPYTM调试器。嵌入式IAR Embedded Workbench适用于大量8位、16位以及32位的微处理器和微控制器，使我们在开发新的项目时也能在所熟悉的开发环境中进行。它为我们提供一个易学和具有最大量代码继承能力的开发环境，以及对大多数和特殊目标的支持。嵌入式IAR Embedded Workbench有效提高工作效率，通过IAR工具，可以大大节省工作时间。 图5-1开发环境5.2 软件设计小车的软件总体流程图如图5-1所示，图5-2 摄像头定位软件流程图5.3 上位机
37、设计 通过上位机将赛道分为两个不同车速的车道，内圈为快车道，外圈为慢车道，通过上位机控制小车的速度等级，小车根据指令进入不同的车道行驶。同时上位机还设计了三种不同的交通行驶状况，用以模拟实际情况下封闭式无人驾驶系统的智能化调度，最后还加入了自动泊车的功能，小车接收到上位机实时调度的停车指令后，将自主识别最近的停车位，再辅以摄像头机器视觉定位达到准确进入停车区的目的。图5-3上位机前面板上位机的开发环境为Visual Basic，Visual Basic是一款由微软公司开发的结构化的、模块化的、面向对象的、包含协助开发环境的事件驱动为机制的可视化程序设计语言。这是一种可用于微软自家产品开发的语言
38、。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建Active X控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。图5-4上位机部分主程序第六章 系统调试与实地演示针对前面所叙述的硬件和软件的各个部分，我们对不同的模块分别进行调试，每个模块都调试达到要求后，再整体进行调试和实地演示。对于电路部分，使用美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真调试。在确定电路之后，使用Altium公司推出的一体化的
39、电子产品开发系统Altium Designer进行电路的原理图设计调试和PCB板的设计制作。对于摄像头模块，采用“智能车调试助手”上位机进行调试，软件部分由开发工具IAR进行调试。最终完成全封闭道路无人驾驶汽车智能交通管理系统。第七章 结束语7.1 结论与心得此全封闭道路无人驾驶汽车智能交通管理系统是我们在得到第十一届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛创意赛的题目与要求之后，经过一定的思考、社会调研以及资料查找之后提出的主题思想。在确定了主题之后，我们开始了创意赛的旅程，从资料搜集、资料学习、方案设计到小车组装、机械设计、硬件设计以及软件设计等，都一步步认认真真的做好，合理分配工作，相互配合合
40、作，相互鼓励支持，最终完成了最初目标，达到了比赛要求，完成高速有效的系统的设计与实现。在本文中，分章节从不同的方向详细介绍了全封闭道路无人驾驶汽车智能交通管理系统。包括小车的改装、机械结构的调整和优化、各个硬件模块的主要参数和工作原理以及软件模块的流程和算法等。在机械结构方面，我们尽量调整小车的重心，保证小车在行进时的稳定性；尽量调整传感器的安装位置，保证在机械上满足各个传感器模块的参数和测量要求。在方案选择方面，我们列出了满足要求的几个可供选择的方案，提高系统的灵活性。在硬件设计方面，采用了NXP公司的Kinetis家族的ARM Cortex-M4 MK60DN512ZVLQ10作为主控制器，对小车和摄像头进行自动控制。在软件设计方面，针对不同模块设计不同的算法，通过反复调试设计合适的算法与程序，最终完成系统功能。参考文献1 刘素敏,刘湘雯,刘颖.Visual Basic程序设计教程.2 张营.智能车辆定位技术研究D.上海: 上海交通大学机械与动力工程学院, 2008.3 邵贝贝. 单片机嵌入式应用的在线开发方法M. 北京：清华大学出版社. 2004年10 月第1 版4 卓晴, 黄开胜, 邵贝贝. 学做智能车M. 北京:北航出版社,2007.3
