基于智能車(chē)非勻速行駛記憶算法的研究和實(shí)現

　　在由直線(xiàn)進(jìn)彎時(shí)，如果在彎道中出現直道，并且計算出其長(cháng)度小于某一值的時(shí)候，認為是過(guò)彎過(guò)程中出現的小范圍的直線(xiàn)，仍按照彎道處理。本算法的核心也在于如何過(guò)濾彎道中出現的直道，以及從分析不同的彎道形式。把彎道分成以下幾類(lèi)：

　　(a) 急彎：這里所說(shuō)的急彎也就是競賽規定的曲率最小的彎。當車(chē)過(guò)急彎時(shí)，其采集的數據如下所示：　　

　　可見(jiàn)在急彎時(shí)，轉角的個(gè)數相對較少，轉角值相對較大，并且在正常情況下所有的都是同向的。

　　(b)圓形彎道：圓形彎道也是第二屆比賽中新增加的賽道元素，其除了包括實(shí)際意義上的圓形賽道之外還包括一個(gè)相對較大的彎道。相比于其他幾種賽道元素，圓形賽道的識別比較簡(jiǎn)單，當同一個(gè)方向的轉角大于某一個(gè)數值時(shí)，并且中間過(guò)程中沒(méi)有換向發(fā)生，便可以認為小車(chē)進(jìn)入了圓形賽道。下述數據是車(chē)經(jīng)過(guò)圓形賽道時(shí)采集的數據：　　

　　因為在角度的控制上，本系統采用了模糊控制，車(chē)在進(jìn)彎時(shí)能夠迅速調整角度，并以一個(gè)恒定的角度過(guò)彎，以上的數據是驗證了這一結果。

　　(c)小S彎：對于人眼觀(guān)察小S道是不存在直道的，但是由于光電傳感器的局限性，它會(huì )檢測出大范圍的直道，本系統所做的第一件事情就是把這些直道過(guò)濾掉，也正是利用這些信息小車(chē)實(shí)現了S道直走。下述數據是小S時(shí)的過(guò)彎數據：　　

　　小S彎的特點(diǎn)是：在過(guò)彎的整個(gè)過(guò)程中既有左轉又有右轉的，并且左轉角度的個(gè)數和右轉角度的個(gè)數都應該大于某一個(gè)值。此外，單次左轉或者右轉的角度的個(gè)數小于某一個(gè)值?？紤]到小S的前后可能會(huì )接著(zhù)其他彎道，本系統在第一個(gè)換向點(diǎn)之前，按照其彎道行走，在換向點(diǎn)之后采取小S的行走策略，在最后一個(gè)換向點(diǎn)之前結束。

　　(d)大S彎：在本屆比賽中增加了大S和曲率漸變的S道，這給記憶算法實(shí)現增加了很大的困難。大S相比小S而言，其賽道特征是相似的，只是判斷的標準稍有不同。首先，大S之間有較長(cháng)距離的直道，必須加大直道的判斷范圍才能將其過(guò)濾掉。其次，單次左轉或者右轉的角度的個(gè)數應該大于小S的個(gè)數。

　　針對以上賽道分析，系統首先分辨下一步的賽道元素，然后按照行駛策略，將第二圈的行駛速度及方向進(jìn)行控制。其主要思想為：

　　(a)直道行駛：由于在進(jìn)直道的時(shí)候已經(jīng)對直道的長(cháng)度已經(jīng)有一個(gè)預先的認識，這使得直道的行駛能夠做到游刃有余。將直道分為短直道和長(cháng)直道，短直道就做一般加速處理;長(cháng)直道在起始處全力加速，末端進(jìn)行線(xiàn)型減速，也即將速度分成高速，中速，低速，從高到中再到低。經(jīng)實(shí)驗發(fā)現直接從高速轉為低速時(shí)，小車(chē)在過(guò)彎時(shí)不穩，容易測滑，不僅影響速度，啟動(dòng)也慢。采用線(xiàn)型減速后過(guò)彎流暢，能達到很好的效果。這樣就避免了由于車(chē)本身的某些局限性，如舵機響應時(shí)間、賽道摩擦系數、輪胎抓地力、傳感器布局等因素的影響所造成的直線(xiàn)速度不能加到最高的缺點(diǎn)。

　　(b)對于小S，理想的情況下是實(shí)現同CCD同樣的效果，采取高速直線(xiàn)過(guò)彎的策略。為了安全起見(jiàn)也可以采用滯后過(guò)彎的策略，讓智能車(chē)采取較小的轉角高速過(guò)彎。

　　(c)對于大S賽道，不同的曲率彎道，小車(chē)有它最佳極限速度存在。本系統利用初圈得到彎道的曲率半徑以及S道之間直線(xiàn)的長(cháng)度，在過(guò)各彎道時(shí)將車(chē)速調至它相應的極限速度，從理論上就是它所能跑出的最優(yōu)成績(jì)了。

　　(d)對于圓形彎道，需要在彎道的曲率和過(guò)彎的速度之間做一個(gè)權衡。當行駛的曲率較大時(shí)，那么車(chē)可以以較高的速度行駛，當走內圈時(shí)，由于半徑的減少，離心力的增大，就不能以較高的速度行駛，但是可以找到兩者之間的平衡點(diǎn)。

　　4、小結

　　通過(guò)本文所述的算法的研究和調試實(shí)現，小車(chē)的運行速度提高非常明顯，也可以明顯地看出小車(chē)在各種環(huán)境如直道、各類(lèi)彎道下運行的特點(diǎn)。隨著(zhù)賽道類(lèi)型愈來(lái)愈復雜，需要抽象出更多更復雜的模型進(jìn)行分析，采取最優(yōu)的過(guò)彎策略，這樣在比賽中才能做到游刃有余，對此本文計劃做進(jìn)一步的研究。

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