本文關(guān)鍵詞：基于圖像識(shí)別的智能小車路徑跟隨系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：汽車智能駕駛系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)車道線檢測(cè)、障礙物檢測(cè)、路徑規(guī)劃及路徑跟隨等幾項(xiàng)基本功能。路徑跟隨控制作為智能車輛研究的關(guān)鍵問題,近年來受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文研究基于圖像識(shí)別的路徑跟隨控制算法,并以STM32F103為核心控制模塊,搭建20:1的嵌入式智能小車模型,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)路徑跟隨及其控制效果進(jìn)行驗(yàn)證。論文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)根據(jù)智能小車路徑識(shí)別及路徑跟隨的需求,設(shè)計(jì)智能小車系統(tǒng)。以STM32F103開發(fā)板為開發(fā)平臺(tái)構(gòu)建嵌入式硬件控制系統(tǒng),包括局域網(wǎng)攝像頭模塊、藍(lán)牙串口通信模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)速模塊及各個(gè)模塊間的接口電路設(shè)計(jì)。(2)研究智能小車實(shí)現(xiàn)路徑跟隨的算法。為了高效穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)智能小車路徑跟隨,避免復(fù)雜的運(yùn)算,借鑒模糊控制算法的定性輸入思路,根據(jù)路徑走向偏離中線角度的大小劃分集合,根據(jù)所在集合輸出小車雙輪轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,采用快速調(diào)整行車方向和行車方向微調(diào)相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)智能小車路徑跟隨。(3)研究了智能小車電機(jī)的PID調(diào)節(jié)方法,以及小車車速的測(cè)量方法。智能小車為三輪模型,包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)萬(wàn)向輪,轉(zhuǎn)向由雙驅(qū)動(dòng)輪差速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)調(diào)節(jié)采用閉環(huán)PID調(diào)節(jié),測(cè)速采用適用與低速測(cè)量場(chǎng)合的測(cè)周期法。(4)通過仿真實(shí)驗(yàn)將本文算法與傳統(tǒng)的通過最小二乘法擬合路徑中心線獲取路徑信息的預(yù)瞄控制算法作對(duì)比,比較兩種算法的計(jì)算量和準(zhǔn)確度。使用搭建的智能小車進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,小車可以按給定路徑穩(wěn)定行駛。這證明基于STM32F103開發(fā)板所建立的嵌入式平臺(tái),及基于圖像識(shí)別的路徑跟隨算法是正確可行的。
【關(guān)鍵詞】：智能小車 路徑跟蹤 圖像識(shí)別 模糊控制
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.2 路徑圖像識(shí)別研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文研究目標(biāo)14-15
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 智能小車體系結(jié)構(gòu)與建模16-21
• 2.1 智能小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-18
• 2.2 智能小車運(yùn)動(dòng)學(xué)建模18-20
• 2.2.1 智能小車的坐標(biāo)系18-19
• 2.2.2 智能小車位姿描述19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第3章 圖像處理與攝像機(jī)標(biāo)定21-27
• 3.1 圖像處理基本原理21-24
• 3.1.1 圖像灰度化21
• 3.1.2 最優(yōu)閾值分割21-23
• 3.1.3 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作23-24
• 3.2 二維平面的投影變換及標(biāo)定方法24-27
• 第4章 路徑特征提取與路徑跟隨控制27-43
• 4.1 方向碼盤27-29
• 4.1.1 方向碼盤概念的提出27-28
• 4.1.2 方向碼盤透視變化28-29
• 4.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)29-32
• 4.2.1 輸入量與輸出量的確定30-31
• 4.2.2 模糊規(guī)則31-32
• 4.3 小車運(yùn)動(dòng)控制32-35
• 4.3.1 智能小車指令執(zhí)行時(shí)間32-34
• 4.3.2 小車左右輪速度34
• 4.3.3 小車偏航復(fù)位34-35
• 4.4 模糊控制規(guī)則的補(bǔ)充35-36
• 4.5 上位機(jī)（ PC）控制軟件功能設(shè)計(jì)36-40
• 4.5.1 上位機(jī)（ PC）軟件開發(fā)環(huán)境37-38
• 4.5.2 圖像接收處理的實(shí)現(xiàn)38-40
• 4.5.3 串口數(shù)據(jù)收發(fā)40
• 4.6 實(shí)驗(yàn)仿真40-42
• 4.7 本章小結(jié)42-43
• 第5章 智能小車路徑跟隨試驗(yàn)43-60
• 5.1 硬件系統(tǒng)布置43-44
• 5.2 智能小車平臺(tái)搭建44-53
• 5.2.1 上位機(jī)配置44
• 5.2.2 移動(dòng)端設(shè)計(jì)與搭建44-53
• 5.3 小車輪速調(diào)節(jié)53-56
• 5.3.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)試53-55
• 5.3.2 輪速PID調(diào)節(jié)55-56
• 5.4 指令延時(shí)及方向修正56-58
• 5.5 實(shí)驗(yàn)58-60
• 總結(jié)與展望60-62
• 1 主要的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)60
• 2 工作展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 附錄A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄67-68
• 附錄B 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)68-69

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10 徐錦鋼;楊克;沈}，

本文編號(hào)：667478