智能车黑线识别算法及控制策略研究

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智能车黑线识别算法及控制策略研究飞思卡尔”杯全国大学生智能车大赛是由摩托罗拉旗下飞思卡尔公司赞助由高等学
校自动化专业教学指导委员会负责主办的全国性的赛事， 旨在加强大学生的创新意识、 团队
合作精神和培养学生的创新能力。 此项赛事专业知识涉及控制、模式识别、 传感技术、汽车
电子、电气、 计算机、机械等多个学科，对学生的知识融合和动手能力的培养，对高等学校
控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的推动作用。
智能车竞赛所使用的车模是-款带有差速器的后轮驱动模型赛车， 它由大赛组委会统-
提供。自动控制器是以飞思卡尔16位微控制器 MC9S12DGl28(S12)为核心控制单元，配合有
传感器、电机、 舵机、电池以及相应的驱动电路，它能够自主识别路径，控制车高速稳定运
行在跑道上。 比赛要求自己设计控制系统及自行确定控制策略， 在规定的赛道上以比赛完成
的时间短者为优胜者。 赛道由白色底板和黑色的指引线组成。 根据赛道的特点， 比赛组委会
确定了两种寻线方案：1.光电传感器。2.摄像头。
两种寻线方案的特点如下：
(1)光电传感器方案。通过红外发射管发射红外线光照射跑道，跑道表面与中心指引线
具有不同的反射强度， 利用红外接收管可以检测到这些信息。 此方案简单易行程序调试也简
单且成本低廉， 但是它受到竞赛规则的-些限制(组委会要求传感器数量不超过16个(红外传
感器的每对发射与接收单元计为-个传感器，CCD 传感器计为1个传感器))，传感器的数量
不可能芭的太多， 因而道路检测的精度较低， 能得到指引线的信息量也较少。 若采用此方
案容易引起舵机的回摆走蛇形路线。
(2)摄像头方案。根据赛道的特点斯用黑白图像传感器即可满足要求。CCD 摄像头有面
阵和线阵两种类型， 它们在接口电路、 输出信号以及检测信息等方面有着较大的区别， 面阵
摄像头可以获取前方赛道的图像信息，而线阵 CCD 只能获取赛道-条直线上的图像信息。 摄
像头方案的所能探测的道路信息量远大于光电传感器方案， 而且摄像头也可以探测足够远的