飛思卡爾全國大學生智能車競賽四川大學創(chuàng)意賽

1、第四屆“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽一、 創(chuàng)意比賽作品簡介：（內(nèi)容包括作品的主要內(nèi)容、創(chuàng)新點、主要技術(shù)指標以及現(xiàn)在完成程度等?？闪砀綀D片以及影像資料）該項目主要是基于小車模型，加上控制系統(tǒng)共同組成帶駕駛輔助系統(tǒng)的模型車，對模擬的日常生活中駕駛時容易出現(xiàn)的某些情況進行避免，減少碰撞。實現(xiàn)的基本功能：1、運行時檢測與前車的距離，根據(jù)速度控制與前車的距離，當速度與距離比例大于設(shè)定值時向車主提醒，同時自動減速，當距離小于某值時強行剎車。2、運行時檢測與后車距離，當速度與距離比值大于設(shè)定值時亮剎車燈提醒后車。3、限速提醒。當車速超過限定值時向駕駛員提醒。4、右側(cè)距離探測。當檢測到右側(cè)與障礙物（汽車

2、，行人等）距離太近時通過信號提醒駕駛員調(diào)整方向。5、對車道進行探測，當離車道分界線小于一定距離時對駕駛員進行提示，該提示可通過按鍵忽略，以超車時候使用。6、在十字街道通過車模前方探測器探測橫向流動物體，避免因駕駛員位置靠后無法看清橫向街道來車以致發(fā)生碰撞。該系統(tǒng)采用飛思卡爾MC9S12單片機，搭載超聲波傳感器以及紅外對管傳感器，對距離以及路面情況進行探測，由單片機進行信號處理，再反饋到執(zhí)行系統(tǒng)，進行相應(yīng)操作。該系統(tǒng)主要針對當今交通發(fā)達，私家車數(shù)量急劇上升，交通形勢日益嚴峻的情況，據(jù)悉，每年在追尾、側(cè)撞以及十字路口處為交通事故主要發(fā)生地。針對該情況，為了避免這些情況，需要及時向駕駛員提供車邊相應(yīng)

3、情況，以提供足夠反應(yīng)時間，盡量避免交通事故，減少人身傷亡和財產(chǎn)損失。創(chuàng)意背景隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車業(yè)也出現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。2009年第一季度全國機動車和駕駛?cè)私y(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至3月，全國機動車保有量為1.73億多輛，其中私人機動車保有量已占機動車總量的76.49%。如此龐大的汽車群體，對中國的交通是一大考驗。有報告顯示，超過85%的駕駛員造成的交通事故都是因為“人為失誤”，比如車速過快，車距過近，轉(zhuǎn)向錯誤，掉頭或者倒車，忽視道路優(yōu)先權(quán)和酒后駕駛。世界上并沒有完美的駕駛員，因此這些情況每時每刻都在世界的各個角落發(fā)生，因此對汽車的安全性能和駕輔助性能成了新的要求。據(jù)悉，在2008年，沃爾沃推出了探測

4、前車距離并自動剎車的駕駛輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得該車型受到熱捧。在中國，交通狀況更為復(fù)雜，自行車和摩托車擁有量居世界首位，而正是因為如此，使得交通狀況堪憂，每年發(fā)生的機動車與非機動車的碰撞事故數(shù)不勝數(shù)，而此類事故也是死亡率比較高的交通事故之一，具統(tǒng)計，交通事故中，因掛擦、碰撞而引起的事故占事故總數(shù)的五分之三，其中因占道行駛和超車撞車事故占三分之一。針對此種情況，各大汽車制造商從以前的單純研究被動交通事故保護系統(tǒng)轉(zhuǎn)為研究主動駕駛輔助系統(tǒng)，提高汽車的智能程度，主動提供保護，以使汽車的安全性得到質(zhì)的改變，從而避免財產(chǎn)和人身安全的損失。目前世界上已經(jīng)出現(xiàn)的有距離探測提醒系統(tǒng)、夜視輔助系統(tǒng)、自動剎車輔助系統(tǒng)

5、，但因其造價昂貴，都安裝在高檔車上，如奔馳速度提醒系統(tǒng)、寶馬的夜視輔助系統(tǒng)、沃爾沃的智能剎車輔助系統(tǒng)，且這些車的車主往往雇有專職駕駛員，經(jīng)驗豐富，無需使用這些輔助，使得其被浪費，因此各汽車廠商又開始轉(zhuǎn)向經(jīng)濟、實用、大眾化的駕駛輔助系統(tǒng)的開發(fā)。與此同時，也有專家對駕駛輔助系統(tǒng)太過智能感到擔憂，自從自動檔汽車問世，駕駛自動檔的駕駛員對手動檔汽車便無所適從；自從后視倒車輔助系統(tǒng)出現(xiàn)后，熟練使用后視鏡倒車的人大大減少；同樣，當各種功能強大的駕駛輔助系統(tǒng)出現(xiàn)后出現(xiàn)的駕駛技術(shù)退化將更加加劇了交通狀況的惡化?；诖耍袑＜液粲跷饘⑵囋O(shè)計的太過智能，除非能在每輛車上安裝同樣的系統(tǒng)，使得擁有駕駛執(zhí)照的駕駛員能

6、使用所有車輛?；谶@種情況，現(xiàn)在的駕駛輔助系統(tǒng)偏向于對駕駛員無法照顧到的死區(qū)進行探測和提醒，如：車輛的右方、與前車的距離與相對速度比、后面來車的距離、還有車輛在車道的行駛狀況和車輛本身的超速現(xiàn)象，從這些地方對駕駛員提出提醒將有助于交通情況的改善，減少事故的發(fā)生，降低事故中人身和財產(chǎn)的死亡率，也提升了駕駛員的駕駛信心。實施方案（一）車模車模的選擇計劃使用Matiz系列1：10模型車，該車基本參數(shù)為：基本參數(shù)尺寸軸 距198mm前輪距137mm后輪距138mm/146mm傳動比18/76同時配有電機，舵機。該車是國產(chǎn)仿制的愛德美公司模型車，機械結(jié)構(gòu)7處參數(shù)可調(diào)，包括：前輪定位、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾

7、角、前輪外傾角、重心位置調(diào)節(jié)、離地間隙與底盤剛度調(diào)整、后懸掛縱向減震彈簧剛度以及輪間距。（二）超聲波測距在各種測距方式中，超聲波測距有著不可動搖的地位，尤其在10米范圍內(nèi)。超聲波測距模塊使用壓電陶瓷超聲傳感器，超聲測距模塊體積小巧，使用靈活，電路設(shè)計簡捷，工作穩(wěn)定可靠。我們使用超聲波模塊發(fā)射和接收超聲波信號，用程序控制輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔 t，故被測距離為 S=12vt，由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認為聲速基本不變 。如果測距精度要求很高，則可通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ＃ㄈ┘t外對管車道分界線檢測常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303·

8、;PH303），其外形和發(fā)光二極管LED相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約0.93m ）。管壓降約1.4V ，工作電流一般小于20mA，工作電壓為1.2V，測量距離約20cm（雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離）。波段為紅外光，受可見光干擾小，功率和性能滿足我們需要。原理：根據(jù)模擬道路與其分界線顏色不同，從而反光率也不同，紅外接收管接收到信號后，管內(nèi)會有大小不同的電流流過，該電流是與接收到的紅外光強成正比的電信號（在偏置正常的情況下）再通過AD轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換，輸入單片機進行處理，因此能檢測出其分界線。（四）測速利用電機編碼器測速。編碼器測速后將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖量，再連接到單片機記數(shù)

9、端口，通過程序?qū)邮盏拿}沖計數(shù)，即可完成測速。（五）提醒（1）提醒條件：1、 1、前后安全距離提醒：根據(jù)城市道路和高速道路速度要求不同，分別設(shè)定不同距離值作為安全距離，將其命名為城市模式和高速模式，小車上用撥碼開關(guān)進行模式選擇，確定與前后車的安全距離，當與前方物體距離太近超過安全值時，進行提醒，并主動減速，若是距離小于特定值時便強制剎車。當檢測到與后方物體距離小于設(shè)定值時，亮后方LED進行提醒。2、 2、左右道路分界線提醒： 當紅外對管檢測到車道分界線時進行提醒。另外設(shè)置一復(fù)位鍵以供超車時忽略該次提醒。3、 3、右側(cè)物體提醒：當探測到車體右側(cè)與右側(cè)物體距離小于設(shè)定值時進行提醒。4、 4、超速提

10、醒：當行駛速度超過設(shè)定的安全速度時進行提醒，并且在一定時間內(nèi)駕駛員沒有減速動作或距離太近時主動剎車。（2）提醒方式：提醒主要采用聲音和燈光形式。 1、聲音部分：車模采用無源蜂鳴器發(fā)聲提醒，該蜂鳴器可根據(jù)占空比發(fā)出長短不一的聲音，頻率不同可發(fā)出音階不同的聲音，便于進行各種情況的提醒。 12 3 4 2、指示燈部分：車模用LED發(fā)光進行提示，為了提供比較形象的信息，減少駕駛員反應(yīng)時間，LED呈棱形排列，分別代表車身前后左右，便于指示方向。具體方案：w 前方車輛距離提醒：響蜂鳴器，并且LED1閃爍提醒；w 右側(cè)提醒：響蜂鳴器，并且LED3閃爍提醒；w 后面提醒：亮LED4(代替尾燈)提醒后車；w 超

11、速提醒：響蜂鳴器，LED1和LED4同時閃爍。（六）基于Freescal 9S12單片機平臺的數(shù)據(jù)處理與控制實現(xiàn)該平臺采用飛思卡爾16位微控制器MC9S12DG128，該微控制器是Freescal公司S12系列16位單片機中的一種，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有單片機基本部分和CAN功能塊部分組成，基本結(jié)構(gòu)包括：中央處理器單元 HCS12（CPU）、2個異步串行通信口SCI、2個同步串行通信口SPI，8通道輸入捕捉/輸出比較定時器，1個8通道脈寬調(diào)制模塊以及49個獨立數(shù)字I/O口（其中20個具有外部中斷及喚醒功能），在片內(nèi)還擁有128KB的Flash ROM，8KB的RAM和2KB的EEPROM，CAN功能

12、塊包括兩個兼容CAN2.0A/B協(xié)議的msCAN控制器組成，這些豐富的內(nèi)部資源和外部接口資源可以滿足ECU對各種數(shù)據(jù)的處理、CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收要求，芯片集成了兩個msCAN12模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)高低速CAN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點功能。 msCAN是Motorola Scaleable CAN的縮寫3，而msCAN12模塊則是msCAN在M68HC12系列MCU上的具體實現(xiàn)，它遵循CAN2.0A/B協(xié)議，集成了除收發(fā)器外CAN總線控制器的所有功能，此外它還采用先進的緩沖器布置改善了實時性能，簡化了應(yīng)用軟件的設(shè)計，CAN報文發(fā)送時，CPU將數(shù)據(jù)送入發(fā)送緩沖期，然后通過設(shè)置寄存器發(fā)出命令，數(shù)據(jù)組成報文后

13、通過發(fā)送引擎送到TxCAN，再經(jīng)過外部收發(fā)器送到總線，報文接收時，收發(fā)引擎通過外部收發(fā)器將總線上的數(shù)據(jù)位流引入RxCAN，經(jīng)過解碼、錯誤檢查、校驗和報文過濾后送到接收緩沖區(qū)，并通過中斷或標志通知CPU。擁有如此強大的處理能力是我們選擇它的原因之一。利用該芯片，完全能夠滿足我們使用的傳感器信號采集處理、控制算法及執(zhí)行、動力電機驅(qū)動、轉(zhuǎn)向舵機控制等需要實現(xiàn)的功能。其次，該型芯片已成功運用在中國和全世界的各種汽車電子應(yīng)用之中。S12是一個非常成功的芯片系列，并具有為中國市場度身定造的相宜價格以及較高的性能，其應(yīng)用范圍如下： 引擎管理系統(tǒng)在中國應(yīng)用于中/低端汽車 混合引擎汽車應(yīng)用于中國HEV設(shè)計 傳送

14、系統(tǒng)自動傳送 安全 目前主要用于氣囊 機箱電子 - ABS - 電動駕駛 車身電子    - 汽車網(wǎng)絡(luò)    - 群集/儀表盤    - 車身控制模塊    - 燈光、雨刷器、天窗、空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）、電動鏡、電動車窗、電動座位、電動門鎖 資訊娛樂    - 汽車收音機/音響 因此，該平臺的學習和使用有助于更好與實際相銜接，也便于以后工作中的應(yīng)用，這也是選擇該平臺的第二個原因。（七）編程流程圖:YYNY提醒N檢測路邊信息N探測到道路界線?超速?大于安全距離?數(shù)據(jù)處理單片機單片機檢測距離開始測速程序循環(huán)檢測，開始以后便不斷對三種數(shù)據(jù)進行檢測，并傳入單片機中進行處理，直到系統(tǒng)關(guān)閉后結(jié)束運行。特色與創(chuàng)新對實際生活中的問題進行模擬，并通過現(xiàn)有成熟科技對其進行解決。特色：針對當今交通情況，對事故發(fā)生的主要情況進行模擬，并針對這些情況開發(fā)出能夠輔助駕駛，主動探測，并采取部分行動的運行輔助系統(tǒng)，在某些層面上彌補人在駕駛上的不足，如：視角窄，無法前后兼顧，