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韩国智能模型车技术方案分析黄开胜金华民蒋狄南(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084)摘要:韩国智能模型车竞赛是韩国汉阳大学举办的以单片机控制为核心的可以自行寻迹行驶、以速度快慢为主要评判指标的大学生课外科技竞赛,国内也将举办此类比赛。为了帮助参赛队伍更好地认识智能模型车的特点,提高参赛队伍水平,本文针对2005年韩国大学生智能模型车竞赛的16支队伍的技术方案,对电源管理、路径识别、电机驱动、转向控制、车速传感等硬件结构及软件控制特点进行了分析,对智能模型车的设计提出了建议。关键词:智能车;道路自动识别;单片机;控制引言韩国大学生智能模型车竞赛是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会将提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池,参赛队伍要制作一个能够自主识别路线的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者。制作智能车,需要参赛队伍学****和应用嵌入式软件开发工具软件codewarrior和在线开发手段,自行设计和制作可以自动识别路径的方案、电机的驱动电路、模型车的车速传感电路、模型车转向伺服电机的驱动以及微控制器MC68S912DP256控制软件的编程,等等。其专业知识涉及控制、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实践动手能力的培养,对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高,具有良好的长期的推动作用。随着赛事的逐年开展,将不仅有助于大学生自主创新能力的提高,对于高校相关学科领域学术水平的提升也有一定帮助,最终将有助于汽车企业的自主创新,得到企业的认可。这项赛事在韩国的成功可以证明这一点。2000年智能车比赛首先由韩国汉阳大学承办开展起来,每年全韩国大约有100余支大学生队伍报名并准予参赛,至今已举办5届,得到了众多高校和大学生的欢迎,也逐渐得到了企业界的极大关注。韩国现代公司自2004年开始免费捐赠了一辆轿车作为赛事的特等奖项。德国宝马公司也提供了不菲的资助,邀请3名获奖学生到德国宝马公司研究所访问,2005年SUNMOON大学的参赛者获得了这一殊荣,图1为他们设计的智能车模型。我国将于2006年8月举办第一届大学生智能模型车竞赛。为了帮助参赛队伍更好地认识智能模型车的特点,提高参赛队伍水平,本文针对汉阳大学汽车控制实验室在网上公布的2005年韩国大学生智能模型车竞赛16支队伍的技术方案,对电源管理、路径识别、电机驱动、转向控制、车速传感等硬件结构及软件控制特点进行了分析,对智能模型车的设计提出了建议。1智能车系统方案智能车系统以MC68S912DP256为核心,为了使智能车能够快速行驶,单片机必须把路径的迅速判断、相应的转向伺服电机控制以及直流驱动电机的控制精密地结合在一起。如果传感器部分的数据没有正确地采集和识别,转向伺服电机控制的失当,都会造成模型车严重抖动甚至偏离赛道;如果直流电机的驱动控制效果不好,也会造成直线路段速度上不去,弯曲路段入弯速度过快等问题。图1韩国SUNMOON大学参赛车智能车系统一般由电源模块、传感器模块、直流电机驱动模块、路径识别模块、通讯及调试模块、单片机模块等组成。其中,转向伺服电机一般由单片机直接驱动,转向伺服电机的型号主要有FUTOBA、SANWA和HITEC(HS)三种,其性能指标参数基本相同,国内竞赛统一采用了SANWA牌的转向伺服电机;为了调试的方便,有的参赛队伍在组委会提供的嵌入式单片机开发调试接口模块BDM、Codewarrior基础之上,还加上了蓝牙通讯模块;也有的参赛队伍在车上加装了LCD显示屏,几个主要的参数可以方便地显示和在线调整。车辆的后轮驱动是主流,但是也有参赛队采用了4轮驱动的方案。在速度控制上,为了提高行驶特别是弯道行驶的稳定性,有些队还采用了自行制作的解码器来感知车速的变化,从而更有效地控制了速度。系统结构简图见图2。,-cd蓄电池进行电压调节。其中,单片机系统、路径识别的光电传感器和接收器电路、车速传感器电路需要5V电压,,-cd蓄电池直接供电。智能车电压调节电路示例见图3。最常见的电源管理芯片是7805和7806。考虑到由驱动电机引起的电压瞬间下降的现象,低压降的电压调节器如LM2940、LM2575等也被广泛地采用。,路径识别方案的好坏,直接关系到最终性能的优劣。在以往比赛中光电传感器寻迹方案应用最多,D摄像头寻迹与光电传