基于雙排傳感器的循跡策略研究

　　文摘：智能車(chē)的穩定和快速行駛取決于兩個(gè)重要方面。首先是傳感器對道路信息的有效識別，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象，以采用雙排傳感器的智能車(chē)為例，做出了優(yōu)化的直線(xiàn)、大彎、S彎等不同道路情況的循跡策略。經(jīng)實(shí)驗證明，此策略緊密結合雙排紅外的特點(diǎn)，發(fā)揮出了雙排的優(yōu)勢，使智能車(chē)實(shí)現了以穩定為先，并追求極限速度的要求，適應能力強，能在各種賽道上均有出色發(fā)揮。

　　引言

　　第二屆freescale智能車(chē)比賽中，各參賽隊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比賽的深入理解，對賽車(chē)在賽道上的各種情況的了如指掌、處理得當。比賽的車(chē)?？蛇x用攝像頭或傳感器的方式進(jìn)行道路信息檢測。我們的車(chē)模采用的是雙排紅外的循跡方式。

　　本文分三部分內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。每項策略中均以識別方式為前提，輔以控制策略，最后加入保證策略，使智能車(chē)行駛順暢。

　　雙排傳感器的優(yōu)勢

　　目前，大多數智能車(chē)采用單排傳感器的道路檢測方式，這種方式獲得的道路信息少，對智能車(chē)的狀態(tài)和道路的狀況都不能很好的區別，造成控制上的麻煩。為了彌補不足，形成了大前瞻的單排傳感器的道路檢測方式，這種方式檢測的距離更遠，能夠更早的判斷出道路的走向，在一定程度上彌補了檢測精度低的缺點(diǎn)，但也無(wú)法有效的區分智能車(chē)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(chē)軌跡。是采用復雜的攝像頭方案的一種替代方式。

　　可以在直道中實(shí)現穩定控制，加速順暢的能力;在S彎中以小曲線(xiàn)的方式前進(jìn)，減少行進(jìn)路線(xiàn)和舵機調整次數。在大彎中實(shí)現提前轉彎，切內彎的效果。尤其是在轉彎方面，通過(guò)前后排共同對彎道的預測，達到延伸物理識別距離的能力，從而做出提前的動(dòng)作，減少由于檢測距離近而帶來(lái)的負面影響，達到上述效果。

　　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，小車(chē)中心偏離黑線(xiàn)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(chē)中心偏離黑線(xiàn)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小車(chē)偏移時(shí)不同的敏感度對小車(chē)進(jìn)行控制。
• 為了使前后排體現出更明確的分工和采集到更遠處的信息，我們把前排傳感器傾斜約45°角，使前排的前瞻距離更大，更能體現出前排的優(yōu)勢和特點(diǎn)。

　　直道識別方式、控制策略

　　直道識別方式：

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

　　第一種直道情況 

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