基于雙排傳感器的循跡策略研究

　　文摘：智能車的穩(wěn)定和快速行駛?cè)Q于兩個(gè)重要方面。首先是傳感器對(duì)道路信息的有效識(shí)別，其次是高效處理所得到的所有信息。本文以循跡策略為主要研究對(duì)象，以采用雙排傳感器的智能車為例，做出了優(yōu)化的直線、大彎、S彎等不同道路情況的循跡策略。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，此策略緊密結(jié)合雙排紅外的特點(diǎn)，發(fā)揮出了雙排的優(yōu)勢(shì)，使智能車實(shí)現(xiàn)了以穩(wěn)定為先，并追求極限速度的要求，適應(yīng)能力強(qiáng)，能在各種賽道上均有出色發(fā)揮。

　　引言

　　第二屆freescale智能車比賽中，各參賽隊(duì)伍的水平都有了明顯的提高。這不僅得益于技術(shù)的發(fā)展，也是由于參賽選手對(duì)比賽的深入理解，對(duì)賽車在賽道上的各種情況的了如指掌、處理得當(dāng)。比賽的車模可選用攝像頭或傳感器的方式進(jìn)行道路信息檢測(cè)。我們的車模采用的是雙排紅外的循跡方式。

　　本文分三部分內(nèi)容闡述雙排傳感器的控制策略，分為直道策略，大彎策略和S彎策略。每項(xiàng)策略中均以識(shí)別方式為前提，輔以控制策略，最后加入保證策略，使智能車行駛順暢。

　　雙排傳感器的優(yōu)勢(shì)

　　目前，大多數(shù)智能車采用單排傳感器的道路檢測(cè)方式，這種方式獲得的道路信息少，對(duì)智能車的狀態(tài)和道路的狀況都不能很好的區(qū)別，造成控制上的麻煩。為了彌補(bǔ)不足，形成了大前瞻的單排傳感器的道路檢測(cè)方式，這種方式檢測(cè)的距離更遠(yuǎn)，能夠更早的判斷出道路的走向，在一定程度上彌補(bǔ)了檢測(cè)精度低的缺點(diǎn)，但也無(wú)法有效的區(qū)分智能車狀態(tài)與道路狀況。

　　我們采用大前瞻雙排傳感器可以得到更多的賽道信息，更早地采取策略處理，形成更好的行車軌跡。是采用復(fù)雜的攝像頭方案的一種替代方式。

　　可以在直道中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，加速順暢的能力;在S彎中以小曲線的方式前進(jìn)，減少行進(jìn)路線和舵機(jī)調(diào)整次數(shù)。在大彎中實(shí)現(xiàn)提前轉(zhuǎn)彎，切內(nèi)彎的效果。尤其是在轉(zhuǎn)彎方面，通過(guò)前后排共同對(duì)彎道的預(yù)測(cè)，達(dá)到延伸物理識(shí)別距離的能力，從而做出提前的動(dòng)作，減少由于檢測(cè)距離近而帶來(lái)的負(fù)面影響，達(dá)到上述效果。

　　傳感器陣列布局

　　圖中僅以接受管示意傳感器位置

　　布局方式說(shuō)明：

• 前排傳感器伸出距離較遠(yuǎn)，小車中心偏離黑線后，會(huì)在前排傳感器上產(chǎn)生較大偏移量。
• 后排傳感器伸出距離較近，小車中心偏離黑線后，會(huì)在后排傳感器上產(chǎn)生較小偏移量。
• 利用前后排傳感器對(duì)小車偏移時(shí)不同的敏感度對(duì)小車進(jìn)行控制。
• 為了使前后排體現(xiàn)出更明確的分工和采集到更遠(yuǎn)處的信息，我們把前排傳感器傾斜約45°角，使前排的前瞻距離更大，更能體現(xiàn)出前排的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

　　直道識(shí)別方式、控制策略

　　直道識(shí)別方式：

　　1) 采用此種方式布局雙排紅外，對(duì)于直道的判別方法可有以下5種物理方式，每種方式應(yīng)用的時(shí)機(jī)列在表后。

　　第一種直道情況 

• 如圖所示，在左轉(zhuǎn)大彎后，出彎時(shí)最可能出現(xiàn)的前后排傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)的組合情況。
• 適用于左轉(zhuǎn) 90°彎、180°彎。
• 提前得到出彎信息，舵機(jī)向左轉(zhuǎn)動(dòng)較小角度，并在此時(shí)采取加速動(dòng)作，起到彌補(bǔ)前瞻不足的作用。
• 此情況在賽道的s彎出現(xiàn)時(shí)，不滿足直道的第二種識(shí)別方式，故不會(huì)加速。