淺析激光傳感器的智能車(chē)路徑識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李依霏

摘 要：隨著汽車(chē)行業(yè)的不斷發(fā)展，交通事故、酒駕等一系列影響駕駛安全的事故也接踵而來(lái)。本文通過(guò)分析激光傳感器的路徑智能識(shí)別原理，詳細(xì)講解激光傳感器的路徑識(shí)別設(shè)計(jì)及激光傳感器的路徑信息處理，從而達(dá)到傳感器監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確、正常，路徑識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)完善，為智能車(chē)安全行駛保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：激光傳感器；路徑識(shí)別系統(tǒng)；路徑信息處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0083-01

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力技術(shù)、通信技術(shù)等得到大力發(fā)展，這些技術(shù)被汽車(chē)制造行業(yè)廣泛運(yùn)用，制造出的新型智能汽車(chē)推動(dòng)了國(guó)家經(jīng)濟(jì)的前行?；谶@種情況，制造智能汽車(chē)，是汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨，而智能車(chē)的發(fā)展的重中之重，就是激光傳感器的路徑識(shí)別系統(tǒng)。

1 激光傳感器的路徑智能識(shí)別原理

1.1 激光傳感器的工作原理

激光傳感器最大的特點(diǎn)是可以非接觸測(cè)量，且精度高，頻率快，其路徑智能識(shí)別原理激光就是三角反射式測(cè)量原理，這種原理基于簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系。激光二極管發(fā)出的激光束被照射到被測(cè)物體表面。反射回來(lái)的光線通過(guò)一組透鏡，投射到感光元件矩陣上，感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件。反射光線的強(qiáng)度取決于被測(cè)物體的表面特性。為此，模擬元件PSD的敏感度需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。而對(duì)數(shù)字元件CCD傳感器，可以使用德國(guó)米銥提供的實(shí)時(shí)表面補(bǔ)光技術(shù)可以瞬時(shí)改變接收光強(qiáng)。傳感器探頭到被測(cè)物體的距離可以由三角計(jì)算法則精確得到。采用這種方法能夠得到微米級(jí)的分辨率。根據(jù)不同型號(hào)，測(cè)量得到的數(shù)據(jù)會(huì)由外置或內(nèi)置控制器通過(guò)多種接口進(jìn)行評(píng)估。點(diǎn)激光傳感器投射到被測(cè)物體上形成一個(gè)可見(jiàn)光斑，通過(guò)這個(gè)光斑可以非常簡(jiǎn)便的安裝調(diào)試探頭，因此點(diǎn)激光傳感器被應(yīng)用到非常多的領(lǐng)域，成為精密距離測(cè)量的熱門(mén)選擇。根據(jù)不同設(shè)計(jì)，光學(xué)測(cè)量原理最大允許測(cè)量距離達(dá)到1m。根據(jù)測(cè)量任務(wù)的需要，可以選擇非常小的量程，但是具有極高測(cè)量精度。或者選擇大量程，但是測(cè)量精度會(huì)有所下降[1]。

采用激光三角反射式測(cè)量方法的好處：較小的測(cè)量光斑；允許較大安裝距離；較大的量程；幾乎可以測(cè)量任何被測(cè)物體材料。應(yīng)用限制：被測(cè)表面的性能對(duì)測(cè)量精度有一定影響；需要光路保持清潔；與光譜共焦式傳感器，電容式或電渦流式傳感器相比，激光傳感器尺寸偏大；測(cè)量鏡面被測(cè)物體，需要調(diào)試安裝位置和角度。

1.2 激光傳感器的智能路徑識(shí)別原理

首先采用激光傳感器對(duì)路徑的狀態(tài)信息進(jìn)行采集，并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，然后從狀態(tài)信息中提取有用的特征，并對(duì)特征進(jìn)行歸一化處理，最后采用支持向量機(jī)對(duì)路徑進(jìn)行智能、自動(dòng)識(shí)別，并輸出識(shí)別結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)智能規(guī)劃路徑。

2 激光傳感器的路徑識(shí)別設(shè)計(jì)

2.1 硬件電路的設(shè)計(jì)

為了讓各個(gè)電子器件能夠正常工作，設(shè)計(jì)外圍電路以提供其工作環(huán)境。盡量將外圍線路壓縮在1-3個(gè)端子盤(pán)上，那樣出現(xiàn)了問(wèn)題后也能查找方便，并且將系統(tǒng)的所有電路板均設(shè)計(jì)制作成PCB板，這樣能夠有效的提升系統(tǒng)的可靠性。

2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)是智能車(chē)的心臟，更是整體設(shè)計(jì)的重中之重。如果控制系統(tǒng)不成熟，整個(gè)智能車(chē)就無(wú)法上路行駛，否則會(huì)帶來(lái)無(wú)法想象的事故?？刂葡到y(tǒng)的主要功能是完成對(duì)轉(zhuǎn)向舵機(jī)與直流電機(jī)的控制，目前來(lái)說(shuō)PID控制是一種非常成熟的控制方法，其在智能車(chē)輛控制領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用，但PID控制器的采樣時(shí)間及各項(xiàng)系數(shù)對(duì)控制器調(diào)節(jié)能力影響很大，這需要通過(guò)大量試驗(yàn)確定各個(gè)參數(shù)并通過(guò)各類(lèi)型路徑的驗(yàn)證才算完善。

2.3 路徑精確識(shí)別

采用激光傳感器來(lái)識(shí)別路徑，激光傳感器輸出電壓值與其接受紅外光量有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在每次行駛之前都對(duì)每個(gè)傳感器動(dòng)態(tài)建立數(shù)據(jù)表，將其在白板上及黑線上的電壓值存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)存中，在主程序運(yùn)行時(shí)對(duì)每個(gè)紅外線傳感器輸出電壓值都進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，從而找出汽車(chē)在系統(tǒng)控制下所造成的偏移量，然后進(jìn)行修正。

3 激光傳感器的路徑信息處理

3.1 激光傳感器的路徑信息采集

路徑信息采集是智能車(chē)自動(dòng)行駛的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步。如果信息采集不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致事故，造成乘坐人員的人身財(cái)產(chǎn)安全受到傷害。使用激光傳感器進(jìn)行路徑信息實(shí)時(shí)采集，采集速度快，易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。激光傳感器分為發(fā)射與接收兩個(gè)部分，從而提取路徑的變化信息，達(dá)到智能車(chē)提前避讓的目的[2]。

3.2 路徑信息的處理

激光傳感器采集的信息比較廣泛，其中有一些信息會(huì)影響系統(tǒng)的正常使用，尤其是噪聲對(duì)路徑特征提取會(huì)產(chǎn)生不利的影響。傳統(tǒng)處理方式是采用濾波器進(jìn)行去噪處理。激光傳感器是采用小波分析進(jìn)行去噪，該方法可以多尺度的分解，更為精密、準(zhǔn)確。

3.3 提取感興趣區(qū)域

由于激光采集器收集的路徑信息比較多，其中包括了一些無(wú)用信息，而正常駕駛中只需要考慮到有用信息即可。所以，我們通過(guò)設(shè)置參數(shù)模型進(jìn)行定量分析，提取出有用信息，這樣一是能夠使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，二能夠使系統(tǒng)運(yùn)行更加快速。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著高科技技術(shù)的發(fā)展，智能汽車(chē)的批量生產(chǎn)也被人們提上日程。智能汽車(chē)能夠給人們生活帶來(lái)翻天覆地的變化。用于民生，可以減少交通事故的發(fā)生；用于軍事，可以依靠無(wú)人駕駛減少士兵的傷亡。所以，激光傳感器的路徑智能識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是各位專(zhuān)家目前研究的方向，希望本文能夠給讀者們帶來(lái)一點(diǎn)幫助，如有不當(dāng)，敬請(qǐng)指正。

參考文獻(xiàn)

[1]趙繼聰，周盼，秦魏.激光傳感器原理及其應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?011（9）：102.

[2]臧杰，閻巖.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.