自动走迷宫小车系统的硬件设计毕业论文

1绪 论

智能车的概念是利用多种传感器和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。自动走迷宫小车通过传感器收集外部信息并通过微型处理器对信息处理再反馈给电机，电机带动小车避开障碍，使顺利在迷宫中通行。可以这么说自动走迷宫小车也可以说是智能车。

智能汽车首先有一套导航信息资料库，存有全国高速公路、普通公路、城市道路以及各种服务设施(餐饮、旅馆、加油站、景点、停车场)的信息资料；其次是GPS定位系统，利用这个系统精确定位车辆所在的位置，与道路资料库中的数据相比较，确定以后的行驶方向；道路状况信息系统，由交通管理中心提供实时的前方道路状况信息，如堵车、事故等，必要时及时改变行驶路线；车辆防碰系统，包括探测雷达、信息处理系统、驾驶控制系统 ，控制与其他车辆的距离，在探测到障碍物时及时减速或刹车，并把信息传给指挥中心和其他车辆；紧急报警系统，如果出了事故，自动报告指挥中心进行救援；无线通信系统，用于汽车与指挥中心的联络；自动驾驶系统，用于控制汽车的点火、改变速度和转向等。

通过对车辆智能化技术的研究和开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全畅通、高效。对智能化的车辆控制系统的不断研究完善，相当于延伸扩展了驾驶员的控制、视觉和感官功能，能极大地促进道路交通的安全性。智能车辆的主要特点是以技术弥补人为因素的缺陷，使得即便在很复杂的道路情况下，也能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物，沿着预定的道路轨迹行驶。

1.1 研究背景

近年来，随着经济的发展和社会的进步，道路的通行能力、交通的安全性、能源的损耗、环境污染等问题越来越突出。这些问题引发了新的研究和应用的热点，比如自动车辆驾驶，通过计算机控制、人工智能和通信技术实现更好的通行能力和更安全的行驶。智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统，是典型的高新技术综合体。随着技术的不断发展，智能车辆技术能提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。

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1.2 国内外发展情况

我国从上世纪80年代开始着手无人驾驶汽车的研制开发，虽与国外相比还有一些距离，但目前也取得了阶段性成果。国内清华大学、国防科技大学、上海交通大学、西安交通大学、吉林大学、同济大学等都有过无人驾驶汽车的研究项目。

1992年，国防科技大学研制成功了我国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。由计算机及其配套的检测传感器和液压控制系统组成的汽车计算机自动驾驶系统，被安装在一辆国产的中型面包车上，使该车既保持了原有的人工驾驶性能，又能够用计算机控制进行自动驾驶行车。2000年6月，国防科技大学研制的第4代无人驾驶汽车试验成功，最高时速达76km，创下国内最高纪录。2003年7月，国防科技大学和中国一汽联合研发的红旗无人驾驶轿车高速公路试验成功，自主驾驶最高稳定时速13Okm，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。

THMR—V（TsingHua Mobile Robot V）清华V型智能车是清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室在中国科学院院士张钹主持下研制的新一代智能移动机器人，兼有面向高速公路和一般道路的功能。车体采用道奇7座厢式车改装，装备有彩色摄像机和激光测距仪组成的道路与障碍物检测系统；由差分GPS、磁罗盘和光码盘组成的组合定位导航系统等。两套计算机系统分别进行视觉住处处理，完成信息融合、路径规划、行为与决策控制等功能。四台IPC工控机分别完成激光测距信息处理、定位信息处理、通讯管理、驾驶控制等功能。设计车速高速公路为80km/h，一般道路为20 km/h。目前已能够在校园的非结构化道路环境下，进行道路跟踪和避障自主行驶。汽车的智能化可以减轻驾驶员的疲劳，适应复杂的天气条件，减少交通事故的发生。

此外，西安交通大学搭建了Spingrobot智能车实验平台，并于2005年10月成功完成在敦煌“新丝绸之路”活动中的演示。同济大学2006年研发了一辆无人驾驶清洁能源电动游览车，最高时速为50km/h，可应用于人们观光旅游。吉林大学和中科院沈阳自动化所在无人驾驶智能车方面也研究较早，取得不少成果。

智能车有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；他也可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，此外他还能担当起无

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人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测到前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。

1.3 自动走迷宫小车意义

自动走迷宫小车也可以说是一种智能车，他具有智能行为能够自动寻找路线，自动寻找最佳路径。

当今社会经济发展迅速，人们生活水平不断提高，拥有私家车已不再是梦想，它正逐步走进每家每户，汽车的日益增多也随之带来许多问题。比如交通阻塞、交通事故、能源消费和环境污染等社会问题日趋恶化，交通阻塞造成的经济损失巨大。自动走迷宫小车在迷宫中自动搜寻路线这种系统可以应用到汽车产业中，汽车在道路中行驶，自动选取最优路径，可大大减少对能源的浪费，并可以减少交通事故的发生，但是必须有智能交通系统与之匹配，智能交通技术(ITS)，是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输行业从而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统，它使交通基础设施能发挥最大效能。智能交通系统具有以下两个特点：一是着眼于交通信息的广泛应用与服务，二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。

有组数据我们看看：随着社会对汽车节能、环保、安全要求的日益严格以及人们对乘坐舒适性、驾驶便捷性要求的日益提升，电子化、信息化、网络化和智能化成为汽车产品先进性的重要体现。当前世界汽车工业约70%的技术创新来源于电子技术的应用。这更体现了小车研究的重要性。

1.4 本文主要研究工作

为本课题是一个多学科的综合产物，主要包括电源，传感器，步进电机，控制核心电路，机身5个部分。传感器就是小车的眼睛，用来获取各方面的信息，送到LM3S615（微控制器）中处理，然后驱动步进电机，由步进电机执行相应的动作，包括加减速，转弯，停止。它能够探索并记忆给定的迷宫，经过处理后得出并沿着一条最佳路径到达目的地。

我所做的工作是完成该新型高速智能车电控系统设计、安装及调试，具体包括主驱动系统、制动系统、转向系统等的电路设计，实现车辆驱动系统的调速、车辆自动转向和紧急制动停车等计算机控制电路。其次是对车上安装的传感器进行信号采集，并进行必要的信号前处理以及整车的硬件组装调试等。

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