新規(guī)則展現(xiàn)智能車競賽新格局

第七屆飛思卡爾杯全國大學(xué)生智能車競賽8月24日-25日在南京師范大學(xué)仙林校區(qū)體育館舉行，北京科技大學(xué)光電一隊(duì)、山東大學(xué)光電一隊(duì)和樂山師范學(xué)院樂師5 隊(duì)獲得光電組特等獎(jiǎng)，北京科技大學(xué)攝像頭一隊(duì)、常熟理工學(xué)院閃電六隊(duì)和電子科技大學(xué)開拓者隊(duì)獲得攝像頭組特等獎(jiǎng)，中南民族大學(xué)戰(zhàn)神隊(duì)、浙江大學(xué)華碩三隊(duì)和華中科技大學(xué)五隊(duì)獲得電磁組特等獎(jiǎng)。

作為全新賽道及競賽規(guī)則推出后的第一屆大賽，本屆大賽在預(yù)賽階段就呈現(xiàn)出諸強(qiáng)混戰(zhàn)的局面，多支傳統(tǒng)的強(qiáng)隊(duì)在分區(qū)預(yù)賽落馬無緣總決賽，而一些以前成績不突出的高校反而異軍突起。在為期兩天的總決賽中，包括獲得電磁組冠軍的中南民族大學(xué)，獲得攝像頭組亞軍的常熟理工學(xué)院，這些以前甚至沒有在總決賽現(xiàn)場出現(xiàn)過的參賽隊(duì)伍，成為本屆智能車競賽最大的驚喜。

變化帶來的影響

新賽季的智能車競賽變化很大，今年三個(gè)組別均實(shí)行了全新的規(guī)則，攝像頭組和光電組的賽道不再是中心循跡，而改用了兩側(cè)黑線循跡導(dǎo)航，這點(diǎn)改動(dòng)已經(jīng)凸顯智能車的現(xiàn)實(shí)意義，畢竟只有在具有分道線的車道上能夠平穩(wěn)行駛，才是能上路的智能車。電磁組的變化則是繼續(xù)中心磁導(dǎo)線循跡，但賽車要立起來跑，增加了難度。

規(guī)則上的變化對比賽的進(jìn)程影響是深遠(yuǎn)的，在某種角度上看，第七屆比賽同學(xué)們參賽的探索程度不亞于第二屆和第五屆兩屆比賽。2011年在西北工大的總決賽上，光電組賽車的平均成績不輸給攝像頭，冠軍成績更是超過了攝像頭組，而電磁組的關(guān)鍵成績也不遜色。以整體目測的情況來看，攝像頭的速度應(yīng)該是比上屆更快了，而光電的速度比上屆略有下降，至于電磁組，速度明顯減緩很多也屬正常。最后三組的成績對比見表1，賽道圖見圖1和圖2，從中能分出規(guī)則變化對賽車的影響。

電磁組的賽道比較短，速度上明顯是慢了下來，但是確實(shí)最有趣的一個(gè)，畢竟直立的車模要穩(wěn)定行駛，必須在速度和平衡上進(jìn)行更好的協(xié)調(diào)。電磁賽車今年的改動(dòng)很大，必須增加陀螺儀和加速計(jì)，以確保能夠直立穩(wěn)定的前進(jìn)。不過，一方面由于今年的電磁組組委會(huì)給出了詳細(xì)的參考方案，另一方面，電磁組本身速度大家調(diào)教的都不夠快，所以電磁組的完賽率反而是最高的。對比我在分區(qū)決賽現(xiàn)場看到的電磁組完賽率不高的情況，明顯感覺到參加總決賽的電磁組賽車經(jīng)過一個(gè)多月的準(zhǔn)備，從穩(wěn)定性上有了明顯的提升。

賽道進(jìn)行了判決上的改變，直接影響了硬件上的改動(dòng)，今年因?yàn)閿z像頭的硬件結(jié)構(gòu)基本無需改變，光電組則要增加為兩個(gè)光電傳感器來識(shí)別不同的兩側(cè)賽道信息，并且進(jìn)行匯總，所以速度有了明顯的延遲，在90多米的總決賽賽道上，兩組的平均成績差距在5秒多，冠軍成績更是差了6秒多。可見，規(guī)則的改變對光電賽車的影響多么深遠(yuǎn)。仔細(xì)觀察今年比賽的光電賽車，比較貼切的比喻是“螃蟹”。因?yàn)楣怆妭鞲衅鳑]有攝像頭那么廣的賽道收集角度，所以很多參賽隊(duì)都選擇兩個(gè)光電傳感器進(jìn)行兩側(cè)判決，這就讓光電賽車的傳感器要兼顧兩側(cè)信息的收集，像極了螃蟹的兩個(gè)螯。恰恰是這樣的改變，在判決和機(jī)械結(jié)構(gòu)上都改變很多，造成光電組的賽車穩(wěn)定性相對比較差，為了追求穩(wěn)定性只能犧牲速度。賽場也和組委會(huì)相關(guān)老師溝通了一下，對光電傳感器這樣的結(jié)構(gòu)，在彎道的時(shí)候，判決的兩側(cè)是不同的曲率，怎么決定是否轉(zhuǎn)彎，以及怎么判決左彎還是右彎，這也是光電組軟件設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。看了一些現(xiàn)場的賽車，光電組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也要很講究，兩個(gè)光電傳感器的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，特別在過彎時(shí)候的平衡其實(shí)很重要，賽車在過彎的時(shí)候光電傳感器是要進(jìn)行左右擺動(dòng)的，這就對賽車平衡性的調(diào)教提出很高的要求。

更深入的細(xì)節(jié)

關(guān)于比賽應(yīng)用的MCU，今年是可以用Kinetis 32位ARM核MCU的，據(jù)悉明年組委會(huì)將更多鼓勵(lì)大家用32位的產(chǎn)品參賽。對攝像頭組，因?yàn)槭莾蓚?cè)判決一個(gè)攝像頭，所以判決的信息和區(qū)域加大，用32位則會(huì)比較好，但是32位性能的優(yōu)勢則讓很多攝像頭組速度太快沖出去。對于光電組來說，兩個(gè)傳感器的信息采集和對比處理，所以，當(dāng)然高配置的MCU會(huì)更好一些。而電磁組則要考慮與陀螺儀的配合應(yīng)用，當(dāng)然32位更好些，其實(shí)很多賽車如果能好好利用陀螺儀，是可以根據(jù)賽道信息進(jìn)行提前處理和速度選擇的，只是這對學(xué)生們來說似乎有點(diǎn)難了。在技術(shù)交流會(huì)上，有些同學(xué)提到預(yù)判決的距離很遠(yuǎn)，或者賽車收集的信息很多，那么對處理能力來說，32位MCU比起16位來說資源要豐富些。

至于兩側(cè)判決，對參賽隊(duì)的影響更多是在硬件設(shè)計(jì)上，軟件方面倒是沒那么大，在技術(shù)交流會(huì)上成績突出的隊(duì)伍多數(shù)都是將賽道信息收集及判決之后，算出賽道中心線，然后依然沿用以前的中心線判決算法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所以軟件核心算法的改動(dòng)上并不太大。當(dāng)然，不排除有參賽選手用了特殊的判決算法，直接進(jìn)行兩側(cè)賽道判決而忽略中心線，但是技術(shù)交流會(huì)上我們沒有聽到。

創(chuàng)意賽的理想與現(xiàn)實(shí)

今年創(chuàng)意賽的主題更好發(fā)揮現(xiàn)象，智能泊車系統(tǒng)，要求車庫的容積率要高，要智能化。看完了預(yù)賽的全部演示，最終評委的選擇上還是很能體現(xiàn)一個(gè)理想與現(xiàn)實(shí)的差距的。最后進(jìn)入決賽的5支隊(duì)伍全部選擇了平面停車系統(tǒng)，雙層系統(tǒng)的選擇不是用推舉，就是用吊車抓取車底部。在預(yù)賽中，本來上海交通大學(xué)的方案也很好，但是一個(gè)致命的問題是，他們用的是吊車頂，并且參賽選手說現(xiàn)實(shí)中可以用真空吸盤，理想很豐滿，車頂?shù)匿摪逄歉校挥袔缀撩缀竦能図斾摪澹呛茈y承受住整車的重量的。

其實(shí)很多創(chuàng)意組的想法比進(jìn)決賽的更值得鼓掌，而最大的問題是他們無法與現(xiàn)實(shí)結(jié)合起來，某隊(duì)的立體車庫容積率確實(shí)很大，但是要車頭朝下90度直立停車，恐怕沒有哪個(gè)車主敢這么將愛車交給停車場。而很多選手選擇了傾斜停車，姑且不論車的后保險(xiǎn)杠是否能夠經(jīng)得起日積月累的傾斜停車壓力，正如上海交大那位選手所說，萬一車內(nèi)有水，傾斜停車是不是就不管水是不是會(huì)灑出來？

而且那么多易碎品，是不是就不能放在后備箱了？更有一個(gè)參賽隊(duì)希望將停車庫建在公路上以節(jié)省占地，想法非常出色，但實(shí)際操作起來……

如果參賽的選手真的開過車，停過車，那么也許他們的設(shè)想會(huì)更現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)。個(gè)人建議，以后創(chuàng)意賽的創(chuàng)意組織階段，是否大家可以和實(shí)際生活中的用戶多溝通一下，看看他們更希望有哪些新的想法，也許這才是理想與現(xiàn)實(shí)結(jié)合的完美創(chuàng)意。

表1 兩屆冠軍隊(duì)伍成績比較

圖1 電磁組賽道

圖2 光電與攝像頭組決賽賽道

圖3 電磁組比賽中

圖4 傾斜停車作品