传感器与智能车的路径识别方式

具体应用

我们采取了基于图像传感器的路径识别方案，其参赛的智能车的整体实物照片如图1所示。邀请赛指定唯一微处理器为Freescale HCS12DG128B16位MCU，128K字节的Flash EEPROM，8K字节的RAM，2K字节的EEPROM，2个异步串行通信接口(SCI)，2个串行外围接口(SPI)，1个8通道的输入捕捉/输出比较(IC/OC)增强型捕捉定时器，2个8通道、10位转换精度的模数转换器(ADC)，1个8通道的脉冲调制器(PWM)，丰富的I/O资源，内部集成PLL锁相环，可以提高系统时钟工作频率。然而，S12单片机的上限内部总线频率25MHz。在此限制条件下，将微处理器的总线时钟设定为24MHz。

图2 LM1881视频同步分离电路

根据智能车赛道引导线与其背景的巨大反差的特点，这里只需要选择具有全电视信号输出的黑白图像传感器即可。由于所选的黑白图像传感器为PAL制，故行频为64ms，场频20ms，行同步为12ms(行消隐脉冲4.7mS)，场同步脉冲宽度为25个行周期(2.048 ms)，去掉行同步时间，则每行的有效信息时间是52ms。通过将图像传感器输出的视频信号接至视频同步分离芯片LM1881的视频输入端，就可以得到行同步、场同步、奇/偶场同步信号等，这里只使用行同步、奇/偶场同步信号作为单片机进行视频AD采集的控制信号。使用LM1881提取视频信号中的行、场同步信号的电路原理如图2所示。

处理器MC9S12DG128进行AD采样与转换的时间要求，这里使用24MHz的总线速度，这样每采集一个点的时间大约是2ms，每行的扫描时间是64ms，去掉行消隐与行同步时间12ms，每行有效信息时间为52ms。从数据可靠性与稳定性的角度考虑，我们选择每行采集24个点，每场采集200行，但在实际应用中，每场采取每间隔10行采集一行数据的策略，如此操作就能够满足控制系统的精度要求。图像传感器每场的数据变换成一个20行、24列的一个二维数组。由于微处理器HCS12DG128B的AD默认参考电压为5V左右，而视频信号的白电平为1.2V左右、黑电平0.5V左右，为了体现白黑的巨大差异，这里将A/D采集的参考电压调整为1.5V，从而使得AD采集的正常结果通常是在85～204之间。

结语

本文从传感器与路径识别的关系出发，讨论了红外传感器与CCD/CMOS图像传感器识别方案的优缺点,并优选出CCD/CMOS图像传感器用于智能车路径识别与传感。通过将基于面阵CCD/CMOS图像传感器的路径识别方案应用于第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛，并从众多使用红外传感器的参赛队伍中脱颖而出，证明了该方案较红外传感器在路径识别中更具潜在优势。