项目适应复杂环境的无人操控智能小车设计

名称姓名 学号 所在学院 联系电话 任务分工 签名

项目 负责人1346830355 孔令增 2013412331 信息科学与工程学院 3 1516337347 李忠远 2013412366 信息科学与工程学院 5 1572504689 董龙飞 2013412263 信息科学与工程学院 7 软件编程 软件编程 整体规划

项目组李忠桢 2013417096 信息科学与工程学院

1572503626 电路设计 1 1846338901 胡中秋 2013412305 信息科学与工程学院 2 1805302565 孙 鑫 2013412456 信息科学与工程学院 3 软件编程 电路设计

成员

指导教 师情况 申 报 依 据

姓名 姓名

李光顺 吴俊华 意义：

单位 单位

曲阜师范大学 曲阜师范大学

项目的意 义及创新 之处(限 300 字)

智能小车作为智能汽车的模型，通过传感器感知外部环境信息 ,在复杂环境中实现自 主作业。 本项目将利用电磁、 超声波等传感器构建智能小车系统， 在特定道路的基础上， 加强对非特定环境(如人字形、十字、S 形复杂道路，不规则障碍物，坡道)的识别和

自主处理能力(如自主调速),加深对控制理论的研究。 创新之处： 1.本项目智能小车将采用 Crotex-M4 内核主控芯片，因此其对复杂问题具有更强的 处理能力。 2.智能小车将装载电磁、超声波、光电等传感器，采用基于模糊理论的多传感器的 数据融合结构和方法进行信息处理。 3.通过无线传感器实现小车与电脑之间的实时数据传输，利用数据构建模型，分析 问题。 4.利用 PID 控制算法实现复杂环

境下的路径优化，避障控制及自主调速。 智能小车作为智能汽车的模型，是一类通过内部、外部传感器感知外部环境信息和 自身状态,在复杂环境中实现自主作业的机器人系统。它集中运用了单片机、传感器、 信息融合、通信接口、导航控制、人工智能以及自动控制等一系列高新技术。 欧美国家的智能汽车相关技术已经比较成熟，其智能汽车已实现道路环境感知，视 觉增强，前车距离控制以及和传感器融合方面的技术。日本在研究防撞设备，前方防撞 和车道偏离，车道定位系统，前车距离控制系统，自动控制系统，障碍物报警系统，驾

该领域研 究现状分 析 (限 500 字)驶员打盹报警系统和夜间行人报警系统方面具有显著成果。 目前我国智能车系统的研究还处于起步阶段，智能汽车的实际应用还有很长的路要 走。在国内的一些比赛中，出现了一些智能小车，能够运用红外传感器实现智能小车自 主循迹运行， 运用超声波传感器及多种算法来躲避障碍物， 但这些智能车功能比较单一， 智能化程度较低，并且只能适应特定的环境，环境稍有变化，就难以自主识别。而真正 的智能小车是要对复杂的环境做出判断，适应不断变化的环境。因此，适应复杂环境智 能车的研究对我国智能汽车的发展具有重要意义。

研究内容： 1.Crotex-M4 内核芯片的使用。智能小车将采用 Crotex-M4 内核的主控芯片，需要 对主控芯片内部结构深入了解，熟练掌握内部寄存器。 2.多传感器的数据融合。智能小车装有电磁、超声波等多个传感器，对多传感器的 数据进行融合和处理是其一大难点。 3.PID 算法的使用。智能小车处于运动状态，如何运用 PID 算法对融合之后的数据 进行处理，使其小车在运动中不断调整姿态。

研究内容 与拟解决 问题(限 300 字)

4.数据分析通过无线通信，在电脑上位机获取数据，进行数据分析，以得出使智能 小车达到最优运行状态的各项参数。

拟解决问题： 1. 环境信息的采集 2. 信息的融合处理 3. 智能车的自主控制 4. 确定智能车最优运行状态的参数

技术分析：智能车的设计涉及模式识别、传感技术、电子、控制、计算机、机械和电源 等多个学科 。

项目研究 可行性分 析 (限 300 字)

团队成员现状分析：团队成员专业涉及计算机和电子领域，有相关技术研究经验，并在 电子设计大赛中获得佳绩，开发过体质测量系统，具有一定设计制作经验，技术功底强 硬。指导老师在嵌入式方向具有丰富的经验。 环境条件分析： 实验室有研究所需设备器材， 相关电子器件费用在成员所能承担范围内。

硬件电路设计： 1.功能分析。分

析项目要实现的功能：复杂道路识别(S 型道路，十字路，人字形 路),障碍物识别、坡道识别及其识别之后的处理。 2.模块结构规划。规划系统中所需要的功能模块。 3.总体设计。分析系统处理流程，探索系统核心模块的运作。 4.电路设计。设计核心模块：电源模块，电机驱动模块，最小系统，电磁传感器模 块等。 5.具体实现。进行模块搭建，制作出实体模型。 6.调试分析。对智能车进行适应各种环境的多次调试，对各种数据进行分析整理，

基本研究 思路(限 300 字)

使智能车达到适应不同环境的理想效果。 软件编程： 软件编程与硬件同步进行，依托硬件进行程序设计。

计划进度安排

计划所用时间：2014 年 11 月至 2015 年 6 月。

一、 分析项目要实现的功能，完成整体流程分析。(半个月完成) 二、 设计功能模块，进行电路设计：包括电路图绘制，pcb 板制作及调试。(两个半 月完成) 三、 研究核心芯片，编写各个模块代码，逐个实现模块功能。(两个月完成) 四、 整合模块，搭建系统，完成各个模块的融合。(一个月完成) 五、 系统整体测试阶段，实验获取测试数据，分析数据，完善算法。对本研究项目进 行整理，生成研究报告。(一个月完成)

1、申请到专利或获得专利申请号 2、制作出实物(科技发明)

预期研究成果形3、调查报告

式4、专业论文 5、其他形式 (请注明)

指导老师意见

负责人(签字):

单位(公章) 月 日

审查意见(包括： 审查项目的科 学意义、实用价值、研 究工作基础、 经费预算 合理性、 申请者业务素 质、 研究能力和科学作 风) 所在学院意见 年

负责人(签字): 年 学校审查意见 月

单位(公章) 日

负责人(签字): 年

单位(公章) 月 日