基于单片机的智能循迹小车.doc

第1章 绪 论 1.1课题背景 目前 ，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智 能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备 。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中 的一个重要分支，出现于20世纪06年代。当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人 工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动 机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来 越多的关注。 智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集 中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综 合体。 智能车辆也叫无人车辆，是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一 体的综合系统。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、 车速和巡航控制等功能。智能车辆的主要特点是在复杂的道路情况下，能自动地操纵和 驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。智能车辆在原有车辆系统的基础上 增加了一些智能化技术设备: (1)计算机处理系统，主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、 识别等工作; (2)摄像机，用来获得道路图像信息; (3)传感器设备，车速传感器用来获得当前车速，障碍物传感器用来获得前方、侧方 、后方障碍物等信息。 智能车辆技术按功能可分为三层，即智能感知/预警系统、车辆驾驶系统和全自动操 作系统团。上一层技术是下一层技术的基础。三个层次具体如下: (1)智能感知系统，利用各种传感器来获得车辆自身、车辆行驶的周围环境及 驾驶员本身的状态信息，必要时发出预警信息。主要包括碰撞预警系统和驾驶员状态监 控系统。碰撞预警系统可以给出前方碰撞警告、盲点警告、车道偏离警告、换道/并道警 告、十字路口警告、行人检测与警告、后方碰撞警告等.驾驶员状态监控系统包括驾驶员 打吨警告系统、驾驶员位置占有状态监测系统等。 (2)辅助驾驶系统，利用智能感知系统的信息进行决策规划，给驾驶员提出驾驶建议 或部分地代替驾驶员进行车辆控制操作。主要包括:巡航控制、车辆跟踪系统、准确泊车 系统及精确机动系统。 (3)车辆自动驾驶系统，这是智能车辆技术的最高层次，它由车载计算机全部自动地 实现车辆操作功能。目前，主要发展用于拥挤交通时低速自动驾驶系统、近距离车辆排 队驾驶系统等。 这种智能小车的主要应用领域包括以下几个方面: (1)军事侦察与环境探测 现代战争对军事侦察提出了更高的要求，世界各国普遍重视对军事侦察的建设，采取 各种有效措施预防敌方的突然袭击，并广泛应用先进科学技术，不断研制多用途的侦察 器材和探测设备，在车上装备摄像机、安全激光测距仪、夜视装置和卫星全球定位仪等 设备，通过光缆操纵，完成侦察和监视敌情、情报收集、目标搜索和自主巡逻等任务， 进一步扩大侦察的范围，提高侦察的时效性和准确性。 (2)探测危险与排除险情 在战场上或工程中，常常会遇到各种各样的意外。这时，智能化探测小车就会发挥很 好的作用。战场上，可以使用智能车辆扫除路边炸弹、寻找和销毁地雷。民用方面，可 以探测化学泄漏物质，可以进行地铁灭火，以及在强烈地震发生后到废墟中寻找被埋人 员等。 (3)安全检测受损评估 在工程建设领域，可对高速公路自动巡迹，进行道路质量检测和破坏分析检测;对水 库堤坝、海岸护岸堤、江河大坝进行质量和安全性检测。在制造领域，可用于工业管道 中机械损伤，裂纹等缺陷的探寻，对输油和输气管线的泄漏和破损点的查找和定位等。 (4)智能家居 在家庭中，可以用智能小车进行家具、远程控制家中的家用电器，控制室温等等。对 这种小车的研究，将为未来环境探测术上的有力支持。 1.2课题研究的目的和意义 目前，国内外的许多大学及研究机构都在积极投入人力、财力研制开发针对特殊条件下 的安全监测系统。其中包括研究使用远程、无人的方法来进行实现，如机器人、远程监 控等。无线传输的发展使得测量变得相对简单而且使得处理数据的速度变得很快甚至可 以达到实时处理"。 该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分 、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和 障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避 。 通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉 以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算 法