傳感器與智能車的路徑識(shí)別方式

具體應(yīng)用

我們采取了基于圖像傳感器的路徑識(shí)別方案，其參賽的智能車的整體實(shí)物照片如圖1所示。邀請(qǐng)賽指定唯一微處理器為Freescale HCS12DG128B16位MCU，128K字節(jié)的Flash EEPROM，8K字節(jié)的RAM，2K字節(jié)的EEPROM，2個(gè)異步串行通信接口(SCI)，2個(gè)串行外圍接口(SPI)，1個(gè)8通道的輸入捕捉/輸出比較(IC/OC)增強(qiáng)型捕捉定時(shí)器，2個(gè)8通道、10位轉(zhuǎn)換精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，1個(gè)8通道的脈沖調(diào)制器(PWM)，豐富的I/O資源，內(nèi)部集成PLL鎖相環(huán)，可以提高系統(tǒng)時(shí)鐘工作頻率。然而，S12單片機(jī)的上限內(nèi)部總線頻率25MHz。在此限制條件下，將微處理器的總線時(shí)鐘設(shè)定為24MHz。

圖2 LM1881視頻同步分離電路

根據(jù)智能車賽道引導(dǎo)線與其背景的巨大反差的特點(diǎn)，這里只需要選擇具有全電視信號(hào)輸出的黑白圖像傳感器即可。由于所選的黑白圖像傳感器為PAL制，故行頻為64ms，場頻20ms，行同步為12ms(行消隱脈沖4.7mS)，場同步脈沖寬度為25個(gè)行周期(2.048 ms)，去掉行同步時(shí)間，則每行的有效信息時(shí)間是52ms。通過將圖像傳感器輸出的視頻信號(hào)接至視頻同步分離芯片LM1881的視頻輸入端，就可以得到行同步、場同步、奇/偶場同步信號(hào)等，這里只使用行同步、奇/偶場同步信號(hào)作為單片機(jī)進(jìn)行視頻AD采集的控制信號(hào)。使用LM1881提取視頻信號(hào)中的行、場同步信號(hào)的電路原理如圖2所示。

處理器MC9S12DG128進(jìn)行AD采樣與轉(zhuǎn)換的時(shí)間要求，這里使用24MHz的總線速度，這樣每采集一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間大約是2ms，每行的掃描時(shí)間是64ms，去掉行消隱與行同步時(shí)間12ms，每行有效信息時(shí)間為52ms。從數(shù)據(jù)可靠性與穩(wěn)定性的角度考慮，我們選擇每行采集24個(gè)點(diǎn)，每場采集200行，但在實(shí)際應(yīng)用中，每場采取每間隔10行采集一行數(shù)據(jù)的策略，如此操作就能夠滿足控制系統(tǒng)的精度要求。圖像傳感器每場的數(shù)據(jù)變換成一個(gè)20行、24列的一個(gè)二維數(shù)組。由于微處理器HCS12DG128B的AD默認(rèn)參考電壓為5V左右，而視頻信號(hào)的白電平為1.2V左右、黑電平0.5V左右，為了體現(xiàn)白黑的巨大差異，這里將A/D采集的參考電壓調(diào)整為1.5V，從而使得AD采集的正常結(jié)果通常是在85～204之間。

結(jié)語

本文從傳感器與路徑識(shí)別的關(guān)系出發(fā)，討論了紅外傳感器與CCD/CMOS圖像傳感器識(shí)別方案的優(yōu)缺點(diǎn),并優(yōu)選出CCD/CMOS圖像傳感器用于智能車路徑識(shí)別與傳感。通過將基于面陣CCD/CMOS圖像傳感器的路徑識(shí)別方案應(yīng)用于第一屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能車競賽，并從眾多使用紅外傳感器的參賽隊(duì)伍中脫穎而出，證明了該方案較紅外傳感器在路徑識(shí)別中更具潛在優(yōu)勢(shì)。