基于激光傳感器的智能車(chē)的坡道檢測

摘要：提出一種基于激光傳感器智能車(chē)的檢測坡道方案，介紹了該方案的硬件設計和軟件實(shí)現。根據分析結果，該方案對于坡道的識別比較靈敏，可靠性較高，并且能夠提前檢測到坡道，時(shí)提前量的大小可以進(jìn)行調整。
關(guān)鍵詞：激光傳感器；智能車(chē)；坡道檢測；靈敏度；可靠性

基于激光傳感器智能車(chē)，利用單個(gè)水平照射的激光傳感器，有效地檢測坡道信息，并針對坡道做出相應的控制方案。由于該車(chē)模是自動(dòng)循跡的，因此對賽道信息的依靠程度比較高，對傳感器的精度和抗干擾能力要求也比較高。激光傳感器通過(guò)調制發(fā)射避免了自然光對其造成的影響，提高了抗干擾能力。激光傳感器相比于紅外傳感器在作用距離方面要遠遠優(yōu)先，因此前瞻距離較大，大大提升了控制效果，而且激光傳感器的接收電路能直接得到二值化后的結果，省去了中間模數轉換和二值化的過(guò)程，采集到的信號返回給單片機直接是0和1，減少了單片機的工作量，提高單片機的整體運算速度。但激光傳感器也存在不能克服的問(wèn)題，正是因為激光的作用距離遠，也就出現了難以檢測坡道信息的問(wèn)題。

1 問(wèn)題描述
激光傳感器的智能車(chē)在上坡時(shí)，由于光作用距離的變化以及坡面對光的反射，會(huì )產(chǎn)生干擾信號，導致激光傳感器無(wú)法正常識別黑線(xiàn)的位置，最終使車(chē)模無(wú)法通過(guò)坡道。針對這一問(wèn)題，目前已有多種解決方案，這些方案大體上可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是盲過(guò)法，另一類(lèi)是非盲過(guò)法。非盲過(guò)法過(guò)程如下：首先由紅外傳感器采集數據，然后對所采得的數據進(jìn)行模數轉換，此時(shí)在黑線(xiàn)附近采得的數據會(huì )比干擾信號高，再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的濾波，就能很容易判斷出黑線(xiàn)的位置。但這種方法需要模數轉換，而且需要紅外傳感器的參與，還需要設定閾值進(jìn)行二值化來(lái)判斷黑線(xiàn)位置，硬件實(shí)現和算法過(guò)程都較為復雜，且占用較多單片機的資源。盲過(guò)法過(guò)程如下：首先由某種坡道傳感器檢測坡道，一旦檢測到立即屏蔽激光傳感器，利用上一時(shí)刻傳感器采集到的數據進(jìn)行估算，當坡道傳感器檢測到車(chē)模已經(jīng)通過(guò)坡道時(shí)，立即打開(kāi)激光傳感器，車(chē)模進(jìn)入正常行駛狀態(tài)。盲過(guò)法相比與非盲過(guò)法，主要問(wèn)題是盲目性太大，但因為賽道上的坡道大多數都在直道上，所以影響不會(huì )很大，也可以通過(guò)再加一排紅外傳感器或者作用距離比較近的激光傳感器來(lái)克服這個(gè)缺陷。本文主要以盲過(guò)法為例進(jìn)行介紹。

2 單激光管坡道檢測方案
2．1 硬件設計
激光傳感器的工作原理如圖1所示，當發(fā)射管發(fā)射的激光照射到賽道的白色部分時(shí)，大量光線(xiàn)經(jīng)過(guò)漫反射被反射回去，接收管接收到光線(xiàn)，傳送到單片機的數據為0，當激光照射到賽道的黑色部分時(shí)，大量光線(xiàn)被吸收，接收管沒(méi)有接收到光線(xiàn)．傳送到單片機的數據為1。