基于嵌入式系統(tǒng)的智能探測小車的創(chuàng)業(yè)探索

【摘要】智能探測車是一款基于嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的智能檢測系統(tǒng)，智能化是它很好的優(yōu)勢，其涉及無線通訊協(xié)議，成像原理，傳感器檢測，機械平衡，路徑識別，模式識別，視頻流收集的方方面面。通過鋪設有規(guī)律，特別的黑白賽道，運用攝像頭進行檢測黑白引導線的方式，識別路徑，沿著賽道進行探測，并實時發(fā)送賽道各個方面信息。如果你是探測營救人員，你只需要帶著一個筆記本電腦，插上我們配置的藍牙終端，小車就會自動配對并開始沿著預定軌跡進行識別，中途的探測我們可以通過通信協(xié)議的上位機軟件發(fā)送指令，對小車進行實時行進控制，達到智能探測的效果。

一、產(chǎn)品的研究背景

近些年，世界各地頻繁發(fā)生自然災害及多種人為事故，對人民的生命財產(chǎn)安全造成了巨大的威脅和難以預計的損失。5.12汶川大地震的慘痛畫面仍歷歷在目，4.14玉樹地震，4.20雅安地震又接踵而來，而礦難、泥石流等災害也時有發(fā)生。而災難后期的救援工作更是相當復雜和艱難，無數(shù)志愿者冒著生命危險實施營救工作，然而，在巨大的災難面前，我們現(xiàn)有的救援儀器和設備卻十分有限，有些甚至無法深入自然災害及事故的現(xiàn)場。目前，勘測救援工作的完成多以人力為主，儀器設備的使用具有一定的局限性，無法及時獲取準確的信息，這也為人民的生命財產(chǎn)安全造成極大的隱患。面對復雜危險的事故現(xiàn)場，以先進的機器設備代替人為勘測，對于明確事故現(xiàn)場的具體情況，減少勘測人員的傷亡，以及及時營救有巨大的意義。

現(xiàn)如今，隨著科技的發(fā)展，智能機械化必將成為以后發(fā)展的趨勢，嵌入式系統(tǒng)的功能應用，讓智能勘探成為現(xiàn)實。本著這一思想，本人借助相關的專業(yè)知識，把嵌入式系統(tǒng)、傳感檢測、圖像處理、模式識別、無線通信等融合為一體，展開了對基于嵌入式系統(tǒng)的智能探測小車的探索研究。

二、基本原理

這是一款帶有智能性質(zhì)的探測坦克小車，用履帶傳動，以增加小車的穩(wěn)定平緩性。在小車上通過數(shù)字攝像頭采集所在地的路況信息，運用圖像處理技術，識別出賽道，經(jīng)由嵌入式16位單片機的高速度處理，從而控制整個車的行徑，選擇出正確的路徑，做出智能控制。在一些需要仔細勘探的地方可以人為控制小車的行走，速度，方向。同時，在指定路徑上，不斷的傳回路徑周圍圖像的信息，供給探測人員分析，達到智能探測的效果。

2.1檢測道路原理

我們利用攝像頭采集賽道路圖像，獲取道路相關信息。攝像頭按一定的分辨率，以隔行掃描的方式采集圖像上的點，當掃描到某點時，就通過圖像傳感芯片將該店處圖像的灰度轉(zhuǎn)換成與灰度一一對應的電壓值，然后將此電壓值通過視頻信號端輸出。如圖1所示，攝像頭連續(xù)地掃描圖像上的一行，則輸出就是一段連續(xù)的電壓信號，該電壓信號的高低起伏反映了該行圖像的灰度變化。

2.2圖像處理原理

圖像處理簡單的來說就是根據(jù)攝像頭傳回來的視頻信號中提取出黑白道路中黑線的位置。智能探測車采用直接邊緣檢測的算法，逐行搜索。首先找到從白色像素到黑色像素的下降沿和從黑色像素到白色像素的上升沿，然后計算上升沿和下降沿的位置差，如果大于一定的標準值，即認為找到了黑線，并可求平均值算出黑線的中心點。至于上升沿、下降沿的檢測，可以通過上上次采樣數(shù)與這次采樣數(shù)的差值的絕對值是否大于一個閾值來判斷，如果“是”且差值為負，則為上升沿；如果“是”且差值為正，則為下降沿。

2.3路徑規(guī)劃

根據(jù)提取出的黑線信息，我們可知視野內(nèi)道路的彎曲情況。把道路分成左右S彎，小S彎，十字彎，直道等幾種情況。采用PID控制來控制舵機轉(zhuǎn)向，電機轉(zhuǎn)速，從而達到智能控制的效果

三、該智能探測車的科學創(chuàng)新性和實用性

3.1科學創(chuàng)新性

①操作簡單，可控性強

用藍牙通信進行電腦與小車的通信，即可傳輸實時賽道，又可控制小車的停止和行走，以及控制速度，修正轉(zhuǎn)角。

②小車穩(wěn)定性高，適應各種賽道

前置高亮度的LED燈泡，能夠清晰照亮前方賽道，適應各種黑暗環(huán)境，同時小車用于履帶坦克型小車，盡管控制起來不方便，但是增加的穩(wěn)定性是我們組性能上的一大提高。

③使用方便，檢測效果好

實時發(fā)送的一組組圖像形成的視頻，可以一直保持在電腦里，進行后期的大量分析和研究，將檢測結果形成圖像，方便簡單，操作平臺簡單，門檻低，適用不懂電子技術的施工人員。

④意外檢測

智能小車能夠探測到一些人無法到達的死角，廢墟堆等等一些人無法檢測的地方。

3.2實用性

①攜帶方便，控制容易，各種參數(shù)都可獲取

②可靠性好

③使用場合多

四、預期經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益

4.1經(jīng)濟效益

本產(chǎn)品進入市場后，通過市場運作可以產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益，一方面可以解決團隊就業(yè)，為團隊獲得一定的經(jīng)濟收入，另一方面產(chǎn)品的問世可以帶動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為相關經(jīng)濟發(fā)展帶來促進作用。

4.2社會效益

本產(chǎn)品進入市場，作為大學生創(chuàng)業(yè)，對當前社會鼓勵大學生創(chuàng)業(yè)具有榜樣促進作用，同時本產(chǎn)品進入社會可以方便人們的生活，改變?nèi)藗兊纳盍晳T，同時本產(chǎn)品以良好的安全性和穩(wěn)定性，能大幅減少居民因高危作業(yè)、營救而帶來的安全隱患事故。

4.3生態(tài)效益

本產(chǎn)品綠色環(huán)保安全無害，屬于能源節(jié)約型、經(jīng)濟適用型產(chǎn)品，符合當今時代節(jié)能環(huán)保的時代主題，也為節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展作出了一定的貢獻。

作者簡介

1李英芝（1982-5），女，滿族，遼寧錦州人，碩士研究生，職稱：工程師。研究方向：材料加工工程。