攝像頭智能車識(shí)別路標(biāo)無線裝置實(shí)現(xiàn)變速停啟

安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院 胡恬恬

引言

本文以飛思卡爾KL25攝像頭智能車模為例，探討攝像頭智能車如何識(shí)別路標(biāo)無線實(shí)現(xiàn)變速停啟及其與已有車輛結(jié)合的實(shí)用價(jià)值。

1 燈塔控制方式及模塊原理圖

燈塔又發(fā)射模塊和接收模塊組成見圖1，發(fā)射模塊中白色的燈為紅外燈，紅色為L(zhǎng)ED燈，額定電壓為5V-7.2V，燈塔的模塊組裝好打開開關(guān)，燈塔處于常亮狀態(tài)即開關(guān)控制模式。或者將燈塔組裝號(hào)后將開關(guān)關(guān)掉，通過單片機(jī)控制EN腳電平的高低狀態(tài)控制燈塔模塊的亮滅，也可將EN腳接入計(jì)時(shí)器，通過記時(shí)方式自動(dòng)控制燈塔亮滅。

圖1

其中40KHz震蕩電路加1KHz振蕩電路的耦合電路，符合飛思卡爾杯智能車比賽的要求，為了使燈塔信號(hào)適應(yīng)更廣泛的紅外檢測(cè)管，在原有的40KHz調(diào)制信號(hào)上加上了1KHz的調(diào)制信號(hào)，其中占空比為50，峰值電流20mA。見圖2。信號(hào)通過與門進(jìn)入三極管中，控制紅外發(fā)射LED燈的工作狀態(tài)。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要在三極管前即接收信號(hào)之前進(jìn)行波形檢測(cè)，否則可能由于電路的延時(shí)作用，只能檢測(cè)到1KHz的波形。

圖2

在本車模中燈塔使用HS0038紅外接收模塊見圖3，通過接收燈塔信號(hào)產(chǎn)生的方波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)發(fā)車燈塔檢測(cè)的目的。HS0038最高電壓為6V，所以VCC可用3.3V或6V，VCC經(jīng)R4為4.7K的電阻使HS0038的DATA腳處于高電平，D1中沒有電流流過，紅色發(fā)二極管滅。當(dāng)HSOO38在接收到紅外線的情況下，DATA腳處于低電平狀態(tài)，D1有電流流過，紅色發(fā)二極管亮。其中接收模塊分為單接收模塊與雙接收模塊，因?yàn)殡p接收模塊的范圍比單接收模塊的范圍大，而且如果雙接收燈塔模塊的一個(gè)燈塔出現(xiàn)故障，另一個(gè)燈塔仍可以繼續(xù)工作，所以本模塊選用雙接收模塊。

圖3

由于大賽要求車模主板上的燈塔接收模塊電路需自制，本車模的燈塔接收模塊的PCB圖如圖4所示。引腳一接5V電源，引腳二接地，引腳三接MKL25芯片上PTE20引腳，引腳四接MKL25芯片上PTE21引腳。在MKL25芯片中PTE20引腳與PTE21引腳具有通用異步接收器/發(fā)送器UART0_TX、UARTO_RX功能，UART0_TX通過調(diào)制TPM1CH0，控制SOPT5_UART0 TXSRC。其中UART具有支持全雙工異步，發(fā)射器與接收器獨(dú)立運(yùn)行的功能，使得無線設(shè)備信號(hào)的傳送效率更快且收、發(fā)數(shù)據(jù)可同時(shí)高效的進(jìn)行。

圖4

2 發(fā)車區(qū)域燈塔控制車模起步與停車

根據(jù)比賽的要求，為使燈塔信號(hào)適應(yīng)更廣泛的紅外檢測(cè)管，在原有的40KHz調(diào)制信號(hào)上加上了1KHz的調(diào)制信號(hào)。比賽前將車模放在發(fā)車燈塔前發(fā)車區(qū)域內(nèi)，燈塔處于常亮狀態(tài)，車模檢測(cè)到燈塔信號(hào)。當(dāng)發(fā)車燈塔燈滅后進(jìn)入記時(shí)狀態(tài)，車模發(fā)車運(yùn)行。發(fā)車燈塔滅后5秒后重新點(diǎn)亮，等待車模到達(dá)終點(diǎn)。當(dāng)車模沿著賽道順利行駛一圈后，行駛到終點(diǎn)附近沒有通過計(jì)時(shí)系統(tǒng)之前，車模檢測(cè)到發(fā)車燈塔上的LED脈沖燈光時(shí)，車模減速慢行為剎車做準(zhǔn)備。當(dāng)計(jì)時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)到車模通過后，發(fā)車燈塔燈滅，同時(shí)比賽計(jì)時(shí)結(jié)束。車模檢測(cè)到燈塔燈滅時(shí)，應(yīng)該立即停止。如果車模在燈塔前停下來，比賽正常結(jié)束。如果車模停在燈塔后面或者沒有停車，比賽時(shí)間會(huì)加罰1秒。

3 賽道內(nèi)燈塔控制車模變速

賽道內(nèi)部先設(shè)定一個(gè)燈塔，稱為變速燈塔，該燈塔要遠(yuǎn)離發(fā)車燈塔防止信號(hào)干擾。變速燈塔的頻率可由外部電腦控制。在車模的程序中可設(shè)定信號(hào)為30KHz加上1KHz的調(diào)制信號(hào)為減速信號(hào)，車模在進(jìn)入變速燈塔區(qū)域后，檢測(cè)到變速燈塔上的LED脈沖燈光為減速信號(hào)時(shí)，車模速度降低百分之十。在程序中也可以設(shè)定信號(hào)為20KHz加上1KHz的調(diào)制信號(hào)為減速信號(hào)，對(duì)應(yīng)車模速度可降低百分之二十。同理，在車模的程序中可設(shè)定信號(hào)為50KHz加上1KHz的調(diào)速信號(hào)為加速信號(hào)，車模在進(jìn)入變速燈塔區(qū)域后，檢測(cè)到變速燈塔上的LED脈沖燈光為加速信號(hào)時(shí)，車模速度提高百分之十。車模程序中設(shè)定檢測(cè)到燈塔不同的信號(hào)頻率時(shí)，可將信號(hào)劃分為已設(shè)定好的頻率段，控制車模是加速還是減速，速度提高或者降低，提高或者降低比例。

4 利用燈塔控制車模變速停啟技術(shù)與已有車輛結(jié)合的實(shí)用價(jià)值

對(duì)攝像頭智能車識(shí)別無線路標(biāo)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停啟變速的研究，能實(shí)現(xiàn)人通過對(duì)路邊單片機(jī)的控制來控制無線發(fā)生裝置，進(jìn)而達(dá)到對(duì)智能行使的車子外部控制。這是對(duì)智能車多功能的一種創(chuàng)新，同時(shí)也符合無人車駕駛的創(chuàng)意理念。目前我國(guó)研究的無人車智能性已達(dá)到很好的研究水平。為了無人車的通用性與安全性考慮，在無人車的設(shè)計(jì)中也必然會(huì)加入路邊無線的控制，以達(dá)到安全的保障作用。無人駕駛技術(shù)難以批準(zhǔn)商用，將無人駕駛汽車的部分技術(shù)與人工駕駛的車輛結(jié)合在一起，已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、牽引或穩(wěn)定控制系統(tǒng)、高級(jí)泊車導(dǎo)航系統(tǒng)等都可以證明這一點(diǎn)。

結(jié)論

本文以MKL25為最小系統(tǒng)的攝像頭智能車為例，探討智能車如何識(shí)別路標(biāo)無線裝置控制車模變速、起步與停車及其商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。事實(shí)證明智能車識(shí)別路邊無限裝置控制車模變速停啟技術(shù)的可行性，該技術(shù)的商用價(jià)值很高，可以與現(xiàn)有車輛結(jié)合起來，使車輛行駛達(dá)到更安全可靠的功能。

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