基于单片机的车体控制系统设计文献综述

 2022-03-14 08:03

文献综述

摘要:随着电子工业的发展,智能技术以及物联网技术广泛运用于各种领域,智能小车不仅在工业智能化上得到广泛的应用,而且运用于智能生活中的产品也越来越受到人们的青睐。国外智能小车的研究历史较长。相比于国外,我国开展智能小车技术方面的研究起步较晚,在智能小车技术方面的研究总体上落后于发达国家但是也取得了一系列的成果。随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术以及物联网技术的迅速发展,智能控制将有广阔的发展空间。本文就智能小车研究现状以及未来的应用与发展前景做一个全方面的介绍。

Abstract: With the development of electronic industry, intelligent technology and Internet of Things technology is widely used in various fields, intelligent car is not only widely used in industrial intelligence, but also used in intelligent life products are more and more favored by people. The study of intelligent car abroad has a long history. Compared with foreign countries, the research of smart car technology in China started late, and the research of smart car technology in general lags behind that of developed countries, but a series of achievements have also been made. With the rapid development of artificial intelligence technology, computer technology, automatic control technology and Internet of Things technology, intelligent control will have a broad space for development. In this paper, the intelligent car research status and future application and development prospects to do a comprehensive introduction.

课题研究背景:智能小车,也称轮式机器人,是种以智能小车电子为背景,涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多科学的科技创意性设计,一般主要路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。一般而言,智能小车系统要求小车在白色的场地上,通过控制小车的转向角和车速,使小车能自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线行驶。本次课题设计以此为背景,设计一种简易的运动小车,运用直流电机对小车进行速度和正反方向的运动控制,通过单片机来控制,直流电机驱动继电器的工作,从而实现对整个小车车体控制系统的运动控制。

选题的目的及研究意义:智能化作为现代社会的新产物,是以后的发展方向,他可以按照预先设定的模式,在一个特定的环境里自动的运作,无需人为管理,便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。现代智能小车技术是现代高科技迅速发展的集中表现,它实际上是机械、电子、计算机、控制工程、材料工程、生物工程和信息技术等多学科技术交叉的产物。随着电子技术、计算机技术和控制技术物联网技术的飞速发展和人们对智能小车的要求日益提高,智能小车,智能小车正在向电子化、智能化方向发展。本文研究的目的在于结合目前中国目前状况,对智能小车车体控制系统进行基础性的研究和开发,实现其基本控制功能,为实现智能小车电子产品更进步的研究打下坚实基础。

在智能小车的车体控制领域上.国内的制造商和国外的企业还存在很大的-段差距。但是,国内的智能小车制造商在控制速度、开发成本等方面还是有一定的优势 。国内的智能小车制造商在车体电子控制方面还是有很好的发展前景的。近年来。国内的智能化工业蓬勃发展,预计在今后的智能小车技术发展中,智能小车的车体控制系统在小车中的作用将会更加重要。由于目前国内外目前对智能小车的控制系统上大部分在陆地,或者在水里前进,而本文研究的智能小车基于在控制系统上实现了在水陆上都可以前行,在控制上具有更好的可靠性。有利于国内的智能化制造产业的研究,使得国内的智能小车行业技术更为向前一步。

国内外研究现状:一阶段是20世纪50年代是智能小车研究的初始阶段。1954年美国 Barrett Electronics 公司研究开发了世界上第-台自 主引导车系统AGVS (Automated Guided Vehicle System 该系统只是一个运行在固定线路上的拖车式运货平台,但它却具有了智能车辆最基本得特征即无人驾驶。早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自动化水平,应用领域仅局限于仓库内的物品运输。随着计算机的应用和传感技术的发展,智能车辆的研究不断得到新的发展。
第二阶段从80年代中后期开始,世界主要发达国家对智能小车开展了卓有成效的研究。在欧洲,普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索。在美洲,美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟 (NAHSC),其目标之就是研究发展智能小车的可能性,并促进智能小车技术进入实用化。在亚洲,日本于1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会,主要目的是研究自动小车导航的方法,促进日本智能车辆技术的整体进步。进入80年代中期,设计和制造智能车辆的浪潮席卷全世界,一大批世界着名的公司开始研制智能小车平台。

第三阶段从90年代开始,智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是,美国卡内基.梅隆大学(Carnegie Mellon University)机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车 (Navlab1- Navlab10)的研究,取得了显著的成就。
目前,智能车辆的发展正处于第三阶段。这一阶段的研究成果代表了当前国外智能小车的主要发展方向。在世界科学界和工业设计界中,众多的研究机构研发的智能车辆具有代表性的有:
德意志联邦大学的研究198年,第一辆VaMoRs智能原型小车在户外高速公路上以100km/h的速度进行了测试,它使用了机器视觉来保证横向和纵向的车辆控制。1988年,在都灵的PROMRTHEUS项目第一次委员会 会议上,智能小车维塔(VITA,7t) 进行了展示,该车可以自动停车、行进,并可以向后车传送相关驾驶信息。这两种车辆都配备了UBM视觉系统。这是一个双目视觉系统,具有极高的稳定性。
荷兰鹿特丹港口的研究智能车辆的研究:主要体现在工厂货物的运输。荷兰的Combi road系统, 采用无人驾驶的车辆来往返运输货物,它行驶的路面上采用了磁性导航参照物,并利用一个光陈列传感器去探测障例。简兰南部目前正在讨论工业上利用这种系统的问题,政府正专虑已有的高速公路新建条专用的车道,采用这种系统将货物从用特丹运往各比于国外,我国开展智能小车技术方面的研究起步较晚,开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家,并且存在一定得技术差距,但是我们也取得了一系列的成果,主要有:
(1)中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶小车。该自主驾驶轿车在正常交通情况下的高速公路上,行驶的最高稳定速度为13km/h,最高峰值速度达170km/h,并且具有超车功能,其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。
(2)南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了军用室外自主车,该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。计算机系统采用两台Sun10完成信息融 合、路径规划,两台PC486完成路边抽取识别和激光信息处理,8098 单片机完成定位计算和车辆自动驾驶。其体系结构以水平式结构为主,采用传统的“感知建模规划-执行”算法,其直线跟踪速度达到20km/h,避障速度达到5-10km/h。
智能小车研究也是智能交通系统ITS的关键技术。目前,国内的许多高校和科研院所都在进行ITS关键技术(ITS智能交通技术)、设备的研究。随着ITS研究的兴起,我国已形成一支ITS技术研究开发的技术专业队伍。并且各交通、小车企业越来越加大了对ITS及智能小车技术研发的投入,整个社会的关注程度在不断提高。交通部已将ITS研究列入“十五”科技发展计划和2010年长期规划。相信经过相关领域的共同努力,我国ITS及智能小车的技术水平一定会得到很大提高。
可以预计,我国飞速发展的经济实力将为智能小车的研究提供一个更加广阔的前景。我们要结合我国国情,在某一方面或某些方面,对智能车进行深入细致的研究,为它今后的发展及实际应用打下坚实的基础。

随着人工智能技术,计算机技术,自动控制技术以及物联网技术的迅速发展,智能小车的发展前景将有:

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