智能车赛道记忆算法的研究

1、高校园地栏目编辑杯”大学生智能车辆邀请赛 智能车赛道T he Research of算法的研究elligentVehicle Path-Memorization Arithmetic汽车安全与节能国家林郝摘要：本文对智能车基于赛道的控制算法进行了研究，分别从要想成功实现赛道：算法，必须有以赛道算法的实现前提、初圈、数据分析与处理以及下几如何充分利用得到的信息四个方面进行介绍。实车试验1第一圈，使用赛道在第一圈必须安全走完全程。在表明，对于相对简单的比赛赛道，基于赛道控制算法的的最主要目的是赛道信息，智能车可以取得较好的成绩，随着赛道的日趋复杂，赛道记忆算法也有很大的潜力。算法的智能车，在第一圈

2、一般都会采用较缓慢的匀速走完全程。：智能车；赛道；控制算法2必须能明确分辨出赛道起点线和交叉线的区别。本次“飞思”智能车邀请赛规则中3必须能够有足够一圈赛道数的Ram容量明确，智能车在赛道上连续跑两圈，并据的内存空间。由于单片机记其中最好圈成绩为比赛成绩。这个规则的有限，算法研究者需要对算法进行优化处理，改变保存的格式以节省内存空间。确立使得赛道算法成为了可行。如图1所示，赛道算法在第一圈以最4在跑第一圈时，需即时地对当前安全的速度缓慢驶过一圈，并将赛道信息保存下来，第二圈根据保存下来的信息进行车速和转角决策的相应最优化，从而在第二圈取得好成绩。无论智能车的传感器前瞻距离赛道数据进行处理，避免

3、第二圈时还在进行数据处理而对影响。的控制实时性带来不良的初圈采用赛道有多远，在跑圈时它都只能距离内赛道的情况。而采用赛道在一段有限算法的算法的智能车，第一圈的智能车，在第二圈时已对整个赛道有了全面的认识，从而在相同条件下，将比不使用赛主要目的就是将赛道的重要特征按特定的格式要下来，作为第二圈的参考。初圈最终的数据的横坐标一般为行驶的路程，道的智能车更具优势。而纵坐标则为赛道此点的曲率半径。对于横坐标，由于初圈一般匀速驶完，一般可以直接用时间来表示，也可以用车速传感器的当前脉冲数来表示。而对于纵坐标，则无法第一时间取得当前点的曲率半径，它需要对采集到的原始数据进行相关处理后才能得出。算法实现前提

4、图1 赛道算法在初圈中，能的只是当前的转角设2006 8“飞思160高 校 园 地大学生智能车辆邀请赛栏目编辑杯”定值，可用舵机占空比或者直接转换过来的角度值表示。数据分析与处理图2是在韩国比赛赛道中初圈下来的转角变化曲线图。对比图3的赛道图可以发现，真实赛道上的一些特征在曲线图上是可以有所体现的。首先，赛道中的直道部分在曲线中的体现是值为0的直线，但会有一定的波动，如图2中的点A部分；弯道的旋转方向则体现在曲线中转角值的正负，例如 B部分，则对应着赛道中大角度左转之前的一小段右转；弯道的曲率半径和弧度体现在曲线中转角值大小和长度上，如C部分，它的转角值较大，在正负之间短暂切换，在实际赛道中就

5、是那段波浪曲线段(图3中C部分时间、赛道摩擦系数、轮胎抓地力、传感器图2韩国大学生智能车比赛赛道初圈曲线布局等的影响，对于某种特定弯道，车是有它所谓的极限速度存在。如果利用初圈得到弯道的曲率半径后，在过各弯道时将车速调至它相应的极限速度，那么理论上这就是它所能跑出的最优成绩了。对于直道，特别是长直道，更能发挥赛道)。综上所述，在第一圈时将转角值下来的变化曲线，如果对其加以分析和处理，它是完全可以体现赛道的特征的。算法的优势。例如，在初圈后得到某段直道为2800个脉冲点长，那么在决策中就虽然已经能够方便地从初圈下还可2500个脉冲时启动电机用最大占空比的曲线图中判断出赛道的特征，但是加速，超过2

6、500脉冲时直接，将速度调需让单片机能自动识别出这些信息，并过滤掉一些毛刺和波动。经过反复的研究，已成功地找到了合适的处理方法，并将图2的曲线图处理为图4所示的路线图。在处理后的路线图中，处理值为0时表示此时车处于直道上；当处理值大于0时表示车处于向左转的弯道上，曲率半径与处理值成正比关系；反之亦然。这样，第二圈就可根据此信息进行相应的最优决策。在下一个弯道的极限速度进行过弯。由于事先已经知道直道的长度，因此调速策略更能有的放矢。转角策略166如果采用的是一字型传感器布局的图3 2004年韩国大学生智能车比赛赛道图话，当你将中心点设偏的话，那么也会出现一定的左右倾向性，从而给在弯道时“抄第二圈

7、策略对于使用赛道算法的智能车来说，第二圈才是最关键和最吸引人的部分。在第二圈，如何充分利用根据第一圈收集的赛道信息，跑出最优的成绩，这个是仁者见仁的事情，这里只从车速策略、转角策略以及其他策略三部分简单地介绍一些思路，希望能起到抛砖引玉的作用。车速策略由于车本身的某些局限性，如舵机响应2006 8“飞思161高校园地栏目编辑何金玉设计 J. 真空电子技术，2004(6)：552. Altera. Nios II Proce Handbook DB/OL. 2005 (var6.0). httr Reference May 2006 .cn/lit-erature/hb/nios2/n2cpu_

8、5v1.pdf3. Xiamen Ocular. GDM12864A DB/OL. 2005.http:pdf/GDM12864A.pdf /4.，SOPC技术实用 2005.汉字字符集M.：GB2132-80，5.S.6. Altera. Quartus II Versi0 Hand-II核中加入实时操作系统(RTOS)，实现多任务的调度。运用Altera的SOPC技术可以高效快速的开发一个用户定制的片上系统。并且具图7 新设备集成HAL流程book DB/OL. 2005 May (ver3.1). rature/hb/qts/qts_qii5v2_01.pdf7. Altera. Ava

9、lon Bus Specification Reference Manual DB/OL. 2005 May有特点。电路少，控制灵活方便，研发周期短等(ver3.1). htt/litera-参考文献1.ture/manual/mnl_avalon_spec.pdf. 基于FPGA的LCD驱动程序161近路”奠定了基础。在初圈后，跑虽然赛道算法可以大大提高的第二圈时可以直接得出下个弯道是左拐还是成绩，但目前来讲，在实际使用过程中想取得好的成绩，还需要做更深入的研究工作。原因主要有以下两点：第一，目前大学生智能车比赛的赛道有着越来越复杂、越来越长的趋势，交叉右拐。这样就可以按比规定更小的曲率半径通过赛道，从而减少了经过路径，也节约了时间。同样，一般在直道上高速行驶时经常会出现来回振荡的现象。如果经过初圈，判断自己正处于直道时，可线也将不只出现一个，这对于初圈的和以进行相应的措施，很好地解决这个问题。数据处理都产生了很大的。第二，由于决赛之前赛道是不的，因问题和展望此赛道算法存在很大的风险，较保守和安全的算法在决