智能車光電傳感器布局對路徑識別的影響研究
引言
如何設計路徑識別方案是參賽隊伍們首先必須面對的問題之一,根據韓國比賽情況參賽隊伍所采用的路徑識別方案大致可分為兩種：使用光電傳感器和使用CCD攝像頭,其中尤以光電傳感器方案最為常用。本文是基于智能車仿真模型軟件Plastid來進行研究的,該系統(tǒng)基于LabVIEW虛擬儀器技術所開發(fā),可針對不同的賽車、賽道、路徑識別方案、控制策略等內容,進行相關分析。
光電傳感器
本文實驗中采用型號為SG-2BC的光傳感器,它體積小,便于布置安裝,輸出是模擬量。為了模擬試驗的簡便,本文將傳感器的模擬信號都處理成數字量以便于單片機處理。
對于傳感器的安裝位置,根據其輸出與反射距離的關系（如圖1所示）。為便于單片機處理,需要將傳感器輸出電流信號提取出來轉化為電壓信號,可以采用采樣電阻或電流-電壓放大器兩種方案。由于本應用對精度要求不是很高,采用了采樣電阻提取電壓的方案。
如圖2所示方案,合理的匹配采樣電阻RL和電壓Vcc,使光電管分壓不小于1.5V,可以使采樣電阻分壓與光電流解藕,忽略采樣電阻的負載效應。外接5V電源時,采樣電阻可獲得的分壓為0~3.5V,流經電流為2mA,所以采樣電阻可取1.7K,為便于調整使各傳感器一致,可采用2K的可調電阻。
圖2 采樣電阻提取電壓 圖3 Plastid仿真系統(tǒng)賽車設置界面
輸入給控制程序,如圖3所示。
布局相關參數
有關傳感器布局的參數有很多,本節(jié)將主要針對其中最重要的兩個參數進行定性的討論。
1 傳感器間隔
各個傳感器的布局間隔對智能車行車是有一定的影響的。根據本屆邀請賽的賽道規(guī)則,中間黑色導引線的寬度為25mm,因此如果要求傳感器間不出現同時感應現象（即每次采集只出現一個傳感器值為1）,那么傳感器間隔就必須大于25mm。如果將間隔設計成小于25mm,從而產生更多的情況,有利于車與賽道偏移距離的判斷。此外,如果間隔過大,還會出現另一種情況,即在間隔之間出現空白。
為了便于比較不同的傳感器間隔造成的影響,在Plastid仿真系統(tǒng)中使用相同的控制策略,并且在控制策略中設定了限制速度（從1m/s按0.5m/s的間隔遞增,直到車出現飛車完成不了單圈為止）,賽道也選用韓國大賽的標準賽道進行測試,仿真周期設為15ms。整個控制策略采用最簡單的分段控制,如圖4中的紅框區(qū)域。仿真得到結果如圖5所示,根據仿真的結果顯示,傳感器間隔對于過彎道精確性以及防止飛車的能力有很大的關聯(lián)。
