攝像頭智能車識別路標無線裝置實現變速停啟

安徽財經大學管理科學與工程學院 胡恬恬

引言

本文以飛思卡爾KL25攝像頭智能車模為例，探討攝像頭智能車如何識別路標無線實現變速停啟及其與已有車輛結合的實用價值。

1 燈塔控制方式及模塊原理圖

燈塔又發射模塊和接收模塊組成見圖1，發射模塊中白色的燈為紅外燈，紅色為LED燈，額定電壓為5V-7.2V，燈塔的模塊組裝好打開開關，燈塔處于常亮狀態即開關控制模式。或者將燈塔組裝號后將開關關掉，通過單片機控制EN腳電平的高低狀態控制燈塔模塊的亮滅，也可將EN腳接入計時器，通過記時方式自動控制燈塔亮滅。

圖1

其中40KHz震蕩電路加1KHz振蕩電路的耦合電路，符合飛思卡爾杯智能車比賽的要求，為了使燈塔信號適應更廣泛的紅外檢測管，在原有的40KHz調制信號上加上了1KHz的調制信號，其中占空比為50，峰值電流20mA。見圖2。信號通過與門進入三極管中，控制紅外發射LED燈的工作狀態。在對信號進行檢測時，要在三極管前即接收信號之前進行波形檢測，否則可能由于電路的延時作用，只能檢測到1KHz的波形。

圖2

在本車模中燈塔使用HS0038紅外接收模塊見圖3，通過接收燈塔信號產生的方波信號，實現發車燈塔檢測的目的。HS0038最高電壓為6V，所以VCC可用3.3V或6V，VCC經R4為4.7K的電阻使HS0038的DATA腳處于高電平，D1中沒有電流流過，紅色發二極管滅。當HSOO38在接收到紅外線的情況下，DATA腳處于低電平狀態，D1有電流流過，紅色發二極管亮。其中接收模塊分為單接收模塊與雙接收模塊，因為雙接收模塊的范圍比單接收模塊的范圍大，而且如果雙接收燈塔模塊的一個燈塔出現故障，另一個燈塔仍可以繼續工作，所以本模塊選用雙接收模塊。

圖3

由于大賽要求車模主板上的燈塔接收模塊電路需自制，本車模的燈塔接收模塊的PCB圖如圖4所示。引腳一接5V電源，引腳二接地，引腳三接MKL25芯片上PTE20引腳，引腳四接MKL25芯片上PTE21引腳。在MKL25芯片中PTE20引腳與PTE21引腳具有通用異步接收器/發送器UART0_TX、UARTO_RX功能，UART0_TX通過調制TPM1CH0，控制SOPT5_UART0 TXSRC。其中UART具有支持全雙工異步，發射器與接收器獨立運行的功能，使得無線設備信號的傳送效率更快且收、發數據可同時高效的進行。

圖4

2 發車區域燈塔控制車模起步與停車

根據比賽的要求，為使燈塔信號適應更廣泛的紅外檢測管，在原有的40KHz調制信號上加上了1KHz的調制信號。比賽前將車模放在發車燈塔前發車區域內，燈塔處于常亮狀態，車模檢測到燈塔信號。當發車燈塔燈滅后進入記時狀態，車模發車運行。發車燈塔滅后5秒后重新點亮，等待車模到達終點。當車模沿著賽道順利行駛一圈后，行駛到終點附近沒有通過計時系統之前，車模檢測到發車燈塔上的LED脈沖燈光時，車模減速慢行為剎車做準備。當計時系統檢測到車模通過后，發車燈塔燈滅，同時比賽計時結束。車模檢測到燈塔燈滅時，應該立即停止。如果車模在燈塔前停下來，比賽正常結束。如果車模停在燈塔后面或者沒有停車，比賽時間會加罰1秒。

3 賽道內燈塔控制車模變速

賽道內部先設定一個燈塔，稱為變速燈塔，該燈塔要遠離發車燈塔防止信號干擾。變速燈塔的頻率可由外部電腦控制。在車模的程序中可設定信號為30KHz加上1KHz的調制信號為減速信號，車模在進入變速燈塔區域后，檢測到變速燈塔上的LED脈沖燈光為減速信號時，車模速度降低百分之十。在程序中也可以設定信號為20KHz加上1KHz的調制信號為減速信號，對應車模速度可降低百分之二十。同理，在車模的程序中可設定信號為50KHz加上1KHz的調速信號為加速信號，車模在進入變速燈塔區域后，檢測到變速燈塔上的LED脈沖燈光為加速信號時，車模速度提高百分之十。車模程序中設定檢測到燈塔不同的信號頻率時，可將信號劃分為已設定好的頻率段，控制車模是加速還是減速，速度提高或者降低，提高或者降低比例。

4 利用燈塔控制車模變速停啟技術與已有車輛結合的實用價值

對攝像頭智能車識別無線路標實現自動停啟變速的研究，能實現人通過對路邊單片機的控制來控制無線發生裝置，進而達到對智能行使的車子外部控制。這是對智能車多功能的一種創新，同時也符合無人車駕駛的創意理念。目前我國研究的無人車智能性已達到很好的研究水平。為了無人車的通用性與安全性考慮，在無人車的設計中也必然會加入路邊無線的控制，以達到安全的保障作用。無人駕駛技術難以批準商用，將無人駕駛汽車的部分技術與人工駕駛的車輛結合在一起，已經成為一種趨勢。防抱死制動系統、牽引或穩定控制系統、高級泊車導航系統等都可以證明這一點。

結論

本文以MKL25為最小系統的攝像頭智能車為例，探討智能車如何識別路標無線裝置控制車模變速、起步與停車及其商業應用價值。事實證明智能車識別路邊無限裝置控制車模變速停啟技術的可行性，該技術的商用價值很高，可以與現有車輛結合起來，使車輛行駛達到更安全可靠的功能。

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