智能導航車及其操控方法

2023-10-23 00:51:47 5

專利名稱：智能導航車及其操控方法
技術領域：
本發明涉及一種行駛穩定性很高的自走式運動裝置，更具體地說，本發明涉及一種採用電子穩定性程序控制的智能導航車及其操控方法。

背景技術：
目前，對於智能車輛的研究目的主要在提高交通安全性和道路通行能力方面及複雜環境作業、軍事和航天探測方面。前者通過發展用於交通領域的智能車輛來適應惡劣的交通環境和減少交通事故發生；後者希望製造一種可以在複雜路面上沿規劃的路線自主導航及躲避障礙，並在必要時重新規劃運行路線的智能車輛。
用於上述各種用途的智能車輛會遇到高速轉彎、緊急避障或在惡劣附著的路面(如冰面)行駛的工況，極易發生車輛側滑等失去行駛穩定性的危險狀況。目前智能車輛的研究大多在於道路檢測、環境感知、路徑規劃及躲避障礙等方面，由此，現有的智能車輛的行駛控制對於易發生失穩的危險工況的適應性較低。這給諸如無人偵察、野外巡邏、事故救護、道路除冰等多種工作帶來不便並影響到其應用範圍和使用效果。


發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服了現有智能車輛對於易發生失穩的危險工況適應性較低的問題，提供了一種採用電子穩定性程序控制的智能導航車，同時也提供了一種操控所述的智能導航車的方法。
為解決上述技術問題，本發明是採用如下技術方案實現的所述的智能導航車由信號採集系統、智能導航系統和行駛系統組成。其中智能導航系統包括有型號為MC9S12DP512的單片機；行駛系統包括有驅動機構固定架、車底盤、摩擦式差速器、轉向輪、驅動輪與半軸。所述的信號採集系統主要由高度調節滑塊、CCD傳感器調節架、型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器、支撐杆固定盤、碳纖維支撐杆、型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器、型號為MMA7260的加速度傳感器、型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器和型號為W134的輪速傳感器組成。
型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器通過螺栓固定於CCD傳感器調節架一端的端面上，CCD傳感器調節架的另一端與高度調節滑塊一端鉸接，高度調節滑塊套裝在碳纖維支撐杆上，碳纖維支撐杆通過支撐杆固定盤固定在車底盤上。型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器安於行駛系統中半軸的左側，通過光電編碼器輸入軸上的齒輪與摩擦式差速器上的齒輪相嚙合。型號為MMA7260的加速度傳感器水平放置在智能導航車質心處。型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器水平放置在智能導航車質心處。型號為W134的輪速傳感器安裝在轉向輪內。
型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器、型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器、型號為MMA7260的加速度傳感器、型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器和型號為W134的輪速傳感器分別和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接。
技術方案中所述的行駛系統包括有制動機構，制動機構主要由型號為Futaba S3010的伺服電機、擺臂及制動閘片組成。
擺臂是由一個水平橫臂和兩個垂直臂所組成的門字形的構件。型號為Futaba S3010的伺服電機固定在驅動機構固定架的上端面上，型號為FutabaS3010的伺服電機的1號控制接口和型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM7電線連接，型號為Futaba S3010的伺服電機的轉矩輸出端與擺臂中水平橫臂的居中位置通過花鍵連接。門字形結構的擺臂的兩垂直臂的底端分別鉸接有制動閘片，兩個制動閘片和兩個驅動輪的輪輞內圈或者是完全脫開，或者是其中一個制動閘片脫開另一個所述制動閘片貼緊驅動輪的輪輞內圈；所述的型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器通過型號為LM1881的晶片和型號為MC9S12DP512的單片機電線連接。型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器的3號引腳與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD0電線連接，型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器的3號引腳同時通過電容C36與型號為LM1881的晶片的引腳COMP VID IN電線連接。型號為LM1881的晶片的引腳

與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PE2電線連接，型號為LM1881晶片的引腳COMP SYNC O與型號為MC9S12DP512的單片機引腳IRQ電線連接；所述的型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器的1號接口與型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT7電線連接；所述的型號為MMA7260的加速度傳感器和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為MMA7260的加速度傳感器的引腳YOUT通過電阻R35與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD3電線連接；所述的型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器的引腳RATEOUT與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD4電線連接。型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器的引腳TEMP與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD5電線連接；所述的型號為W134的輪速傳感器和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指輪速傳感器的1號接口與型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT4電線連接。
一種操控所述的智能導航車的方法，操控智能導航車的方法包括如下步驟 1.智能導航車中的CCD圖像傳感器採集圖像信息傳至型號為MC9S12DP512的單片機中，可編程的圖像處理單元對獲得的圖像信息進行畸變校正、二值化處理和圖像去噪處理，得到智能導航車應遵循的路徑信息。
2.可編程的行駛策略控制單元根據得到的路徑信息分配目標速度V，單位.m/s和轉向舵機轉角δf，並將目標速度V和轉向舵機轉角δf信號通過型號為MC9S12DP512的單片機輸出控制驅動電機的轉速和轉向舵機的轉角。
程序執行期間型號為MC9S12DP512的單片機內ECT定時器定時中斷進入狀態監控單元程序，監控智能導航車當前狀態，將各傳感器傳來的信號側向加速度aY、轉向舵機轉角δf、橫擺角速度γ和轉向輪輪速ω作為狀態監控單元的輸入 1)型號為MC9S12DP512的單片機中的狀態監控單元根據收到的側向加速度值aY，單位.m/s2，由式估算出智能導航車轉向行駛工況下路面附著係數μe，其中aYmax.高附著路面下智能導航車行駛最大側向加速度，單位.m/s2；Kμ.估算常數取1～1.1； 2)由式Vx＝ω·r估算車速，其中ω.轉向輪輪速，單位.rad/s，r.轉向輪滾動半徑，單位.m； 3)型號為MC9S12DP512的單片機將根據收到的信號，採用兩自由度車輛模型，由式γstat＝Gγ·δf估算智能導航車穩態行駛下的名義橫擺角速度值，其中γstat的單位為rad/s，δf的單位為rad，Gγ.橫擺角速度穩態增益，Gγ的單位為rad·s-1/rad；式中L.軸距，單位.m，m.智能導航車質量，單位.kg，a、b分別為質心至前、後軸的距離，單位.m，k1、k2分別為前、後輪側偏剛度，單位.N/rad； 4)對γstat進行修正得到智能導航車名義橫擺角速度值為 式中g.重力加速度，單位.m/s2； 5)通過得到的側向加速度值aY、車速Vx和橫擺角速度γ，γ的單位.rad/s，採用直接積分法估算出車輛的質心側偏角β，單位.deg。
3.採用計算得到的γNO判斷智能導航車此刻的運行狀態 1)Th_δ為轉向舵機轉角閾值，轉向舵機轉角絕對值小於該閾值，視智能導航車為直線行駛，記Steer_f＝0； 2)當轉向舵機轉角絕對值大於該閾值，且為負值時則表示智能導航車左轉向，記Steer_f＝1； 3)當轉向舵機轉角絕對值大於該閾值，且為正值時則表示智能導航車右轉向，記Steer_f＝2； 4)Th_γ為橫擺角速度偏差閾值，實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值小於該閾值，視智能導航車能穩定地巡跡行駛，記State_f＝0； 5)實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值大於該閾值時，且γ-γNO小於零，表明智能導航車處於不足轉向，記State_f＝1； 6)實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值大於該閾值時，且γ-γNO大於零，表明智能導航車處於過多轉向，記State_f＝2；Th_γ的取值大小由反覆實驗得到，取值過小將使電子穩定性程序控制介入過於頻繁，而取值過大將降低其可靠性。
4.根據Steer_f與State_f的取值確定需要制動的車輪 1)當由狀態監控單元判斷得到的標誌State_f＝0時，型號為MC9S12DP512的單片機繼續根據得到的路徑信息分配目標速度V和轉角δf，控制智能導航車沿既定路逕行駛； 2)當由狀態監控單元判斷得到的標誌State_f≠0時，根據Steer_f，State_f的取值確定需要制動的驅動輪(24) a.當Steer_f＝0，State_f＝1時，後右驅動輪需加制動； b.當Steer_f＝0，State_f＝2時，後左驅動輪需加制動； c.當Steer_f＝1，State_f＝1時，後左驅動輪需加制動； d.當Steer_f＝1，State_f＝2時，後右驅動輪需加制動； e.當Steer_f＝2，State_f＝1時，後右驅動輪需加制動； f.當Steer_f＝2，State_f＝2時，後左驅動輪需加制動； 3)通過型號為MC9S12DP512的單片機發送控制信號給伺服電機實現對後右驅動輪或後左驅動輪的機械制動； 4)施加制動時不斷監測此時State_f的值，當檢測到State_f＝0時，即停止制動，程序進入下一循環。
與現有技術相比本發明的有益效果是 1.目前智能車輛的行駛控制大多是基於道路檢測及路徑規劃，對於易發生失穩的危險工況的適應性較低。在發生高速轉彎、緊急避障或在惡劣附著的路面(如冰面)行駛時，車輛極易發生側滑等失去行駛穩定性的危險狀況。本發明所述的採用電子穩定性程序控制的智能導航車有效解決了上述問題，通過監控汽車的行駛狀態，在車輛出現不穩定狀況時介入電子穩定性程序控制，使車輛具有更好的安全性和行駛穩定性。
2.本發明所述的智能導航車採用電子穩定性程序控制可使車輛以較高速度安全轉向和避障，提高了車輛的效率；並且對於惡劣的工作環境和低附著路面有更好的適應性。這大大拓展了本發明的適用範圍，它可以搭載附加機構用於事故救援、道路除冰，或配合無線傳輸設備實現諸如無人偵察、野外巡邏等多種工作。



下面結合附圖對本發明作進一步的說明 圖1-a是本發明所述的智能導航車結構組成的軸測投影圖； 圖1-b是本發明所述的智能導航車結構組成的俯視圖； 圖1-c是本發明所述的智能導航車結構組成的後視圖； 圖2是本發明所述的智能導航車中CCD圖像傳感器通過型號為LM1881的晶片和型號為MC9S12DP512的單片機連接的電原理圖； 圖3是本發明所述的智能導航車中控制電路板上的提供5V電壓的穩壓電路的電原理圖； 圖4是本發明所述的智能導航車中控制電路板上的提供12V電壓的升壓電路的電原理圖； 圖5是本發明所述的智能導航車中控制電路板上的提供6V電壓的穩壓電路的電原理圖； 圖6是本發明所述的智能導航車中控制電路板上的提供3.3V電壓的穩壓電路的電原理圖； 圖7-a是本發明所述的智能導航車中光電編碼器與型號為MC9S12DP512的單片機連接的電原理圖； 圖7-b是本發明所述的智能導航車中輪速傳感器與型號為MC9S12DP512的單片機連接的電原理圖； 圖8是本發明所述的智能導航車中加速度傳感器與型號為MC9S12DP512的單片機連接的電原理圖； 圖9是本發明所述的智能導航車中橫擺角速度傳感器相關外部電路及與型號為MC9S12DP512的單片機連接的電原理圖； 圖10是本發明所述的智能導航車的行駛系統中轉向機構的結構原理示意圖； 圖11是本發明所述的智能導航車的行駛系統中驅動機構的結構原理示意圖； 圖12是本發明所述的智能導航車的行駛系統中制動機構的結構原理示意圖； 圖13是本發明所述的智能導航車中型號為MC9S12DP512的單片機與型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片連接的電原理圖； 圖14是本發明所述的智能導航車中型號為MC9S12DP512的單片機與轉向舵機和伺服電機接口連接的電原理圖； 圖15是本發明所述的智能導航車中所採用的型號為MC9S12DP512的單片機各引腳示意圖； 圖16是本發明所述的智能導航車的智能導航系統中狀態監控單元參數估算的示意框圖； 圖17是本發明所述的智能導航車的智能導航系統中狀態監控單元對智能導航車狀態判斷的程序示意框圖； 圖18是本發明所述的智能導航車採用電子穩定性程序進行控制的操控方法的流程框圖； 圖中1.光電編碼器，2.伺服電機，3.驅動電機，4.擺臂，5.驅動機構固定架，6.高度調節滑塊，7.CCD傳感器調節架，8.CCD圖像傳感器，9.控制電路板，10.舵機支架，11.轉向舵機，12.車底盤，13.支撐杆固定盤，14.碳纖維支撐杆，15.加速度傳感器，16.橫擺角速度傳感器，17.電池支座，18.Ni-Cd電池，19.摩擦式差速器，20.轉向輪，21.轉向臂，22.轉向傳動杆，23.銷軸，24.驅動輪，25.半軸，26.制動閘片，27.車輪輪輞內圈，28.輪速傳感器，L1.電感，FR1.整流二極體，D1.整流二極體，C1～C5、C9、C16～C19、C24、C27、C35～C37、C41～C43.電容，R1～R6、R9、R15、R16、R34～R39、R41、R42電阻。

具體實施例方式 下面結合附圖對本發明作詳細的描述 本發明所述的智能導航車是由信號採集系統、智能導航系統和行駛系統組成。信號採集系統和智能導航系統都安裝在行駛系統中的車底盤12上。
I.智能導航車 一.信號採集系統 參閱圖1-a與圖1-c，信號採集系統主要採集反映車輛狀態和路徑的信息，主要由高度調節滑塊6、CCD傳感器調節架7、CCD圖像傳感器8、支撐杆固定盤13、碳纖維支撐杆14、型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1、型號為MMA7260的加速度傳感器15、型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16和型號為W134的(霍爾傳感器)輪速傳感器28組成。CCD圖像傳感器8通過四個周布的螺栓固定於CCD傳感器調節架7一端的端面上，CCD傳感器調節架7的另一端呈叉形結構，呈叉形結構的CCD傳感器調節架7的另一端安裝在高度調節滑塊6一端的兩側，採用長螺栓將呈叉形結構的CCD傳感器調節架7的另一端與高度調節滑塊6的一端鉸接，可實現CCD圖像傳感器8俯角的調節；高度調節滑塊6呈分體式結構即它是由左右兩部分組成的，高度調節滑塊6套裝在碳纖維支撐杆14上，由高度調節滑塊6另一端的螺栓將其固定在碳纖維支撐杆14上的任何位置，實現CCD圖像傳感器8高度的調節；高度調節滑塊6和CCD傳感器調節架7共同決定了CCD圖像傳感器8的前瞻範圍。碳纖維支撐杆14由螺釘通過支撐杆固定盤13上的法蘭盤固定在車底盤12上。CCD圖像傳感器8、型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1、型號為MMA7260的加速度傳感器15、型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16和型號為W134的(霍爾傳感器)輪速傳感器28分別和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接。
二.智能導航系統 智能導航系統主要由控制電路板9、安裝有可編程的行駛策略控制單元、可編程的圖像處理單元和狀態監控單元的型號為MC9S12DP512的單片機和電池18組成。型號為MC9S12DP512的單片機安裝在控制電路板9上，控制電路板9與電池電線連接。
1.單片機與CCD圖像傳感器8的連接 參閱圖2，型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8通過型號為LM1881的晶片和安裝有圖像處理單元的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接。
型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的3號引腳通過電阻R36和CCD圖像傳感器8的1號引腳電線連接，型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的1號引腳接地，型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的3號引腳與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD0電線連接，型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的3號引腳同時通過電容C36與型號為LM1881的晶片的引腳COMP VIP IN電線連接，型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的2號引腳與控制電路板9的升壓電路的+12V接口電線連接。型號為LM1881的晶片的引腳

與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PE2電線連接，傳送場同步信號；型號為LM1881晶片的引腳COMP SYNC O與型號為MC9S12DP512的單片機引腳IRQ電線連接，傳送複合同步信號。
所述的智能導航車行駛路面主要為淺色，路面中間有深色引導線表示行駛線路。圖像處理單元根據型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD0、引腳PE2和引腳IRQ所獲得的圖像信息，對CCD圖像傳感器8傳回的圖像進行畸變校正、二值化處理和圖像去噪，獲得正確的引導線中心位置。型號為MC9S12DP512的單片機將依據所獲得的道路信息規劃出路徑，控制車輛的行駛。
2.單片機和驅動電機的連接 型號為MC9S12DP512的單片機通過型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片控制驅動電機3的轉動繼而帶動驅動輪24轉動。型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片可實現對驅動電機3正轉、反轉及制動的控制。
參閱圖13，所述的型號為MC9S12DP512的單片機和驅動電機3的連接是指型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片的引腳INA通過電阻R1與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PM0電線連接；型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片的引腳INB通過電阻R5與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PM1電線連接；型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片的引腳PWM通過電阻R3與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM3電線連接；型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片的引腳GNDA和引腳GNDB與型號為MC9S12DP512的單片機引腳GND電線連接。所述的型號為RS-380SH的電機的兩輸入端M1、M2分別與型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片的輸出引腳OUTA、輸出引腳OUTB電線連接。
型號為MC9S12DP512的單片機引腳PWM3發出的脈寬調製信號控制驅動電機3的轉速大小，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PMO的信號控制驅動電機3的正轉，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PM1的信號控制驅動電機3的反轉。
3.控制電路板與電池的連接 1)控制電路板 參閱圖1-a與圖1-b，所述的控制電路板9設計成與車底盤12形狀接近的梯形，為防止靜電幹擾，安裝時用墊片將其抬離車底盤12上表面一定距離，用螺釘固定在車底盤12中前端的轉向舵機11左側的位置內。控制電路板是由+5V穩壓電路、+12V升壓電路、+6V穩壓電路、+3.3V穩壓電路和型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片等組成。
2)控制電路板與電池的連接 在碳纖維支撐杆14和驅動機構固定架5之間藉助於電池支座17固定安裝有型號為7.2V 2000mAh的Ni-Cd電池18，為整車提供能量。所述的型號為7.2V2000mAh Ni-Cd電池18的供電連接方式為型號為7.2V 2000mAh Ni-Cd電池18的正極端與控制電路板9的接口BATTERY電線連接，型號為7.2V 2000mAhNi-Cd電池18的負極端與控制電路板9的接口GND電線連接。供電情況如下 CCD圖像傳感器8為12V；驅動電機3為7.2V；轉向舵機11為6V；伺服電機2為6V；型號為MC9S12DP512的單片機為5V；LM1881晶片為5V；輪速傳感器28為5V；光電編碼器1為5V；橫擺角速度傳感器16為5V；加速度傳感器15為3.3V。
參閱圖3，主要由型號為LP3853ES-5.0的低壓差線性穩壓晶片組成的穩壓電路完成電池電壓+7.2V轉為+5V。穩壓電路的輸入端與控制電路板9的接口BATTERY電線連接，穩壓電路輸出端與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳VCC(參閱圖14)、輪速傳感器28的3號引腳(參閱圖7-b)、光電編碼器1的3號引腳(參閱圖7-a)、橫擺角速度傳感器16的引腳AVCC(參閱圖9)和LM1881晶片的引腳VCC(參閱圖2)電線連接。
參閱圖2至圖4，主要由型號為LM2577T-12的開關式升壓晶片組成的升壓電路完成電壓+5V升為+12V，升壓電路中+5V輸入端與圖3所示的+5V穩壓電路的+5V輸出端電連接，+12V輸出端與CCD圖像傳感器8的2號引腳電線連接。
參閱圖5與圖14，主要由型號為LM1117-ADJ的晶片組成的穩壓電路完成電壓+7.2V轉為+6V，+6V穩壓電路中的輸入端與控制電路板9的接口BATTERY電線連接，+6V穩壓電路中的輸出端與轉向舵機的2號引腳和伺服電機的2號引腳電連接。
參閱圖3、圖6與圖8，圖6中所示的是主要由型號為LM1117-3.3的低壓差穩壓晶片組成的將電壓+5V轉為+3.3V的穩壓電路，將電壓+5V轉為+3.3V的穩壓電路中型號為LM1117-3.3的低壓差穩壓晶片的輸入端VIN與圖3所示的+5V穩壓電路的+5V輸出端電線連接，+3.3V輸出端與圖8中所示的加速度傳感器的引腳VDD、引腳SLEEP和引腳g-select1電線連接。
4.單片機與轉向舵機和制動機構中伺服電機的連接 參閱圖10與14，轉向舵機11實現智能導航車的路面轉向功能。轉向舵機11通過左、右兩側的轉向傳動杆22分別與兩側的轉向輪20轉動連接，型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM1發出脈寬調製信號控制轉向舵機11轉動繼而帶動轉向輪20轉向。所述的型號為Futaba S3010的轉向舵機11的1號控制接口與控制電路板9上的型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM1電線連接，轉向舵機11的2號引腳接(控制電路板9中的+6V穩壓電路輸出端)+6V電壓，轉向舵機11的3號引腳接地。
參閱圖12、14，制動機構中的伺服電機2的1號控制接口與控制電路板9上的型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM7電線連接，型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM7發出脈寬調製信號控制制動機構中的伺服電機2的轉角，轉角通過擺臂4轉換成制動閘片26作用在車輪輪輞內圈27上的壓力，進而產生了制動力，即型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM7發出的信號控制了制動機構產生的制動力的大小。伺服電機2的2號引腳接(控制電路板9中的+6V穩壓電路輸出端的)+6V電壓，伺服電機2的3號引腳接地。
5.安裝在控制電路板上的單片機 參閱圖15，本發明所採用的型號為MC9S12DP512的單片機，晶振頻率16MHz。自編的電腦程式(可編程的行駛策略控制單元、可編程的圖像處理單元和狀態監控單元)裝入型號為MC9S12DP512的單片機中。單片機包括ECT模塊、PWM模塊、ATD模塊等。
1)ECT模塊 參閱圖7-a，智能導航車在行駛狀態下，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT7用於輸入捕捉功能，即檢測智能導航車上的光電編碼器1在一定時間內得到的脈衝數量，進而換算成驅動電機3的轉速供電腦程式分析使用。
參閱圖7-b，智能導航車在行駛狀態下，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT4用於輸入捕捉功能，即檢測智能導航車上的輪速傳感器28在一定時間內得到的脈衝數量，進而換算成轉向輪20的轉速供狀態監控模塊分析使用。
2)PWM模塊 參閱圖13與圖14，智能導航車在行駛狀態下實現型號為MC9S12DP512的單片機和型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片、伺服電機2與轉向舵機11間的通信。型號為MC9S12DP512的單片機引腳PWM1控制著轉向舵機11的轉動，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PWM3控制智能導航車的加速和減速，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PWM7控制著制動機構中伺服電機2的轉動即控制著驅動輪24的制動。智能導航車行駛需減速時，由可編程行駛策略控制單元發出指令通過型號為MC9S12DP512的單片機引腳PWM3輸出信號使驅動電機3反轉實現車輛減速。在智能導航車將要失穩，由可編程行駛策略控制單元通過型號為MC9S12DP512的單片機引腳PWM7輸出信號對伺服電機2發出指令實現單個驅動輪24制動，產生橫擺力矩調整智能導航車的姿態。
3)ATD模塊 參閱圖2，智能導航車在行駛狀態下CCD圖像傳感器8採集的路面信息經過型號為LM1881的(視頻同步信號分離)晶片的處理後，傳送給型號為MC9S12DP512的單片機，型號為MC9S12DP512的單片機的ATD模塊對型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD0接收到的圖像信息進行模數轉換，轉換成程序可操作的數字量，從中獲得正確的引導線中心位置供行駛系統規劃路徑、控制智能導航車行駛使用。
參閱圖8，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD3接受型號為MMA7260的加速度傳感器15引腳YOUT的信號，將測得的側向加速度信號送入型號為MC9S12DP512的單片機的ATD模塊進行模數轉換，得到車輛行駛時的側向加速度大小。
參閱圖9，型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD4與橫擺角速度傳感器16的引腳RATEOUT電線連接，獲得橫擺角速度值；型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD5與橫擺角速度傳感器16的引腳TEMP電線連接得到溫度信號。型號為MC9S12DP512的單片機的ATD模塊對由型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD4與引腳PAD5獲得的信號進行模數轉換，進而用由型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD5得到的溫度信號對由型號為MC9S12DP512的單片機引腳PAD4得到的橫擺角速度信號進行修正，得到更為準確的橫擺角速度值。
6.單片機與輪速傳感器的連接 參閱圖7-b、圖10，採用型號為W134的霍爾傳感器的輪速傳感器28安裝在轉向輪20內，在轉向輪20的輪輞內側均布小磁片，對轉向輪的轉速進行測量。輪速傳感器28的1號接口與型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT4電線連接，這樣輪速傳感器28所測得的轉向輪20的轉速信號經由輪速傳感器28的1號接口接入型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT4。輪速傳感器28的2號接口接地，輪速傳感器28的3號接口接+5V穩壓電路的+5V輸出端。由於車輪轉動時霍爾傳感器能夠輸出脈衝，通過型號為MC9S12DP512的單片機的ECT模塊即可測出轉向輪20的輪速大小。
7.單片機與光電編碼器的連接 參閱圖1-a、圖7-a，型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1安於驅動機構中半軸25的左側，通過型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1輸入軸上的齒輪與摩擦式差速器19上的齒輪相嚙合。型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的1號接口與型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT7電線連接，並接阻值為3.3KΩ的上拉電阻R39，這樣型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1輸出的信號經由型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的1號接口接入型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT7。型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的2號接口接地，型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的3號接口接+5V穩壓電路的輸出端+5V。由於型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器每轉輸出500個脈衝，通過型號為MC9S12DP512的單片機的ECT模塊可測出驅動電機3的轉速大小。
8.單片機與加速度傳感器的連接 參閱圖8，加速度傳感器15用於測量智能導航車側向加速度的大小，作為判斷智能導航車行駛狀態的依據之一，加速度傳感器15體積不大，將它置於靠近智能導航車質心位置並水平放置在車底盤12上。型號為MMA7260的加速度傳感器15的引腳YOUT通過一個阻值為1KΩ的電阻R35與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD3電線連接，將測得的側向加速度信號送入型號為MC9S12DP512的單片機的ATD模塊進行模數轉換，型號為MMA7260的加速度傳感器15的引腳VDD、引腳g-select1接(控制電路板9中的+3.3V穩壓電路輸出端)+3.3V，型號為MMA7260的加速度傳感器15的引腳VSS與引腳g-select2接地，型號為MMA7260的加速度傳感器15的引腳SLEEP通過電阻R37接(控制電路板9中的+3.3V穩壓電路輸出端)+3.3V。
9.單片機與橫擺角速度傳感器的連接 橫擺角速度是表示車輛運行狀態的重要參數，由橫擺角速度傳感器16測得的橫擺角速度值與狀態監控系統估算的名義橫擺角速度相比較，可知智能導航車行駛的狀態。將橫擺角速度傳感器16置於靠近智能導航車質心位置並水平放置在車底盤12上。
參閱圖9，型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳RATEOUT與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD4電線連接；型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳TEMP與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD5電線連接。MC9S12DP512的單片機的引腳PAD5得到的信號主要是對型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD4得到的橫擺角速度信號進行溫度補償，型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳PDD、引腳AVCC接(控制電路板9中的+5V穩壓電路輸出端)+5V，型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳PGND和引腳AGND均接地。
三.行駛系統 行駛系統主要由車底盤12、轉向機構、驅動機構、車輪20和制動機構組成，行駛系統在智能導航系統的操控下實現正常運行。
1.轉向機構 參閱圖10，所述的轉向機構主要由型號為Futaba S3010的轉向舵機11、舵機支架10、轉向臂21、銷軸23和轉向傳動杆22組成。轉向舵機11通過舵機支架10固定於車底盤12前部，轉向臂21的一端固定在轉向舵機11輸出軸上，轉向舵機11輸出的轉角通過轉向臂21的擺動拉動固定在轉向臂21另一端的轉向傳動杆22，轉向傳動杆22拉動和轉向傳動杆22轉動連接的車輪20繞銷軸23轉動，實現車輛轉向。
2.驅動機構 參閱圖11，所述的驅動機構主要由驅動輪24、半軸25、驅動機構固定架5、驅動電機3和摩擦式差速器19組成。驅動機構固定架5將型號為RS-380SH的驅動電機3固定在車底盤12的後端，驅動電機3通過輸出軸上的齒輪與摩擦式差速器19相嚙合，驅動電機3的動力由此分別傳給左、右側的半軸25，左、右側的半軸25通過(靠近兩個驅動輪24的)末端的法蘭盤與兩個驅動輪24連接，使動力傳至兩個驅動輪24。
3.制動機構 參閱圖12，所述的制動機構主要由型號為Futaba S3010的伺服電機2、擺臂4及制動閘片26組成。擺臂4是由一個水平橫臂和兩個垂直臂所組成的門字形的構件，伺服電機2固定在已安裝在車底盤12左側的驅動機構固定架5的上端面上，伺服電機2的轉矩輸出端與擺臂4中橫臂的居中位置通過花鍵連接，門字形結構的擺臂4的兩垂直臂的底端鉸接有制動閘片26，制動閘片26由摩擦材料製成，伺服電機2轉動一定角度，通過擺臂4可使其中一個制動閘片26貼緊驅動輪24的輪輞內圈27上實現機械制動。即智能導航車正常行駛時是兩個制動閘片26和兩個驅動輪24的輪輞內圈27完全脫開，智能導航車實施制動時是其中一個制動閘片26和驅動輪24的輪輞內圈27脫開另一個制動閘片26和驅動輪24的輪輞內圈27貼緊。
實施例的智能導航車及其所選用零部件的性能參數 1.智能導航車的性能參數 智能導航車重量2kg； 智能導航車最大負載1.5kg； 智能導航車體積20cm×35cm×40cm； 智能導航車行駛限速5m/s，連續行駛時間60mins，感知行駛方向上道路信息前瞻距離≤200cm； 2.智能導航車所選用的零部件 型號為MC9S12DP512的單片機、型號為LP3853ES-5.0的低壓差線性穩壓晶片、型號為LM2577T-12的開關式升壓晶片、型號為LM1117-3.3的低壓差穩壓晶片、型號為LM1117-ADJ的穩壓晶片、型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器、型號為W134的(輪速傳感器)霍爾傳感器、型號為MMA7260的加速度傳感器、型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器、型號為LM1881的視頻同步信號分離晶片、型號為VNH3ASP30的H橋電機驅動晶片、型號為Futaba S3010的伺服電機、型號為Futaba S3010的轉向舵機、型號為RS-380SH的驅動電機、型號為1/3″SONY600線CCD圖像傳感器、型號為7.2V 2000mAh的Ni-Cd電池。
II.智能導航車的操控方法 參閱圖18，所述的智能導航系統中的可編程的圖像處理單元、狀態監控單元及可編程的行駛策略控制單元均安裝在型號為MC9S12DP512的單片機中，實現對智能導航車行駛的操控。其步驟如下 1.智能導航車在路面為淺色且路面中間有深色引導線表示行駛線路的道路上行駛時，首先CCD圖像傳感器8採集圖像信息通過型號為LM1881的視頻分離晶片傳至型號為MC9S12DP512的單片機中，可編程的圖像處理單元對獲得的圖像信息進行畸變校正、二值化處理和圖像去噪處理，進而提取正確的引導線中心位置，得到智能導航車應遵循的路徑信息。
2.可編程的行駛策略控制單元根據得到的路徑信息分配目標速度V(m/s)和轉向舵機轉角δf(rad)，並將目標速度V和轉向舵機轉角δf信號通過型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM3和引腳PWM1輸出控制驅動電機3的轉速和轉向舵機11的轉角。
程序執行期間，型號為MC9S12DP512的單片機內ECT定時器會定時產生中斷，進入狀態監控單元程序，監控智能導航車當前狀態。參閱圖16，將各傳感器傳來的信號側向加速度aY(m/s2)、轉向舵機轉角δf(rad)、橫擺角速度γ(rad/s)和轉向輪輪速ω(rad/s)作為狀態監控單元的輸入 1)型號為MC9S12DP512的單片機中的狀態監控單元根據收到的側向加速度值aY，由式估算出智能導航車轉向行駛工況下路面附著係數μe，其中aY max為高附著路面下智能導航車行駛最大側向加速度(m/s2)；Kμ為估算常數取1～1.1。
2)由式Vx＝ω·r估算車速，其中ω(rad/s)為轉向輪輪速，r為轉向輪滾動半徑(m)。
3)型號為MC9S12DP512的單片機將根據收到的信號，採用兩自由度車輛模型，由式γstat＝Gγ·δf估算智能導航車穩態行駛下的名義橫擺角速度值，其中γstat的單位為rad/s，Gγ為橫擺角速度穩態增益(rad·s-1/rad)；式中L(m)為軸距，m(kg)為智能導航車質量，a、b分別為質心至前、後軸的距離(m)，k1、k2分別為前、後輪側偏剛度(N/rad)。
4)對γstat進行修正得到智能導航車名義橫擺角速度值為g為重力加速度，單位為m/s2。
5)通過得到的側向加速度值aY、車速Vx和橫擺角速度γ採用直接積分法估算出車輛的質心側偏角β，單位為deg。
3.參閱圖17，採用計算得到的γNO判斷智能導航車此刻的運行狀態 1)Th_δ為轉向舵機11轉角閾值，轉向舵機11轉角絕對值小於該閾值，視智能導航車為直線行駛，記Steer_f＝0； 2)當轉向舵機11轉角絕對值大於該閾值，且為負值時則表示智能導航車左轉向，記Steer_f＝1； 3)當轉向舵機11轉角絕對值大於該閾值，且為正值時則表示智能導航車右轉向，記Steer_f＝2； 4)Th_γ為橫擺角速度偏差閾值，實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值小於該閾值，視智能導航車能穩定地巡跡行駛，記State_f＝0； 5)實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值大於該閾值時，且γ-γNO小於零，表明智能導航車處於不足轉向，記State_f＝1； 6)實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值大於該閾值時，且γ-γNO大於零，表明智能導航車處於過多轉向，記State_f＝2；Th_γ的取值大小可由反覆實驗得到，取值過小將使電子穩定性程序控制介入過於頻繁，而取值過大將降低其可靠性。
4.根據Steer_f與State_f的取值確定需要制動的車輪 1)當由狀態監控單元判斷得到的標誌State_f＝0時，表明車輛在行駛的過程中未出現失穩的情況，型號為MC9S12DP512的單片機繼續根據得到的路徑信息分配目標速度V和轉角δf，控制智能導航車沿既定路逕行駛。
2)當由狀態監控單元判斷得到的標誌State_f≠0時，表明車輛在行駛的過程中出現失穩的情況，此時原來的行駛控制已不能及時改善行駛狀況，需要附加一個力矩來調整智能導航車的姿態。然後根據程序中兩個標誌Steer_f，State_f的取值來確定需要制動的驅動輪24 表1 需加制動的驅動輪選擇表(RL為後左驅動輪；RR為後右驅動輪)
3)參閱圖14與圖16，通過型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM7發送控制信號給伺服電機2使伺服電機2產生一定轉角擺動擺臂，實現對相應的驅動輪24的機械制動從而對智能導航車附加了一個橫擺力矩糾正智能導航車姿態。型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM7發出脈寬調製信號佔空比的大小由所需施加的橫擺力矩大小決定，所需橫擺力矩大小通過所得的實際橫擺角速度γ、名義橫擺角速度值γNO與車輛的質心側偏角β估算，當質心側偏角小於5度時，利用橫擺角速度進行控制，即估算所需橫擺力矩由實際橫擺角速度γ和名義橫擺角速度值γNO的偏差得到，使汽車具有較好的軌跡跟隨能力；當質心側偏角大於5度時，估算所需橫擺力矩則由車輛的質心側偏角β得到。
4)施加制動時不斷監測此時標誌State_f的值，當檢測到State_f＝0時，即停止制動，程序進入下一循環。
權利要求
1.一種智能導航車，由信號採集系統、智能導航系統和行駛系統組成，所述的智能導航系統包括有型號為MC9S12DP512的單片機；所述的行駛系統包括有驅動機構固定架(5)、車底盤(12)、摩擦式差速器(19)、轉向輪(20)、驅動輪(24)與半軸(25)，其特徵在於，所述的信號採集系統主要由高度調節滑塊(6)、CCD傳感器調節架(7)、型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)、支撐杆固定盤(13)、碳纖維支撐杆(14)、型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)、型號為MMA7260的加速度傳感器(15)、型號為ADXRS 300的橫擺角速度傳感器(16)和型號為W134的輪速傳感器(28)組成；
型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)通過螺栓固定於CCD傳感器調節架(7)一端的端面上，CCD傳感器調節架(7)的另一端與高度調節滑塊(6)一端鉸接，高度調節滑塊(6)套裝在碳纖維支撐杆(14)上，碳纖維支撐杆(14)通過支撐杆固定盤(13)固定在車底盤(12)上，型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)安於行駛系統中半軸(25)的左側，通過光電編碼器(1)輸入軸上的齒輪與摩擦式差速器(19)上的齒輪相嚙合；型號為MMA7260的加速度傳感器(15)水平放置在智能導航車質心處；型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)水平放置在智能導航車質心處；型號為W134的輪速傳感器(28)安裝在轉向輪(20)內；
型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)、型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)、型號為MMA7260的加速度傳感器(15)、型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)和型號為W134的輪速傳感器(28)分別和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接。
2.按照權利要求1所述的智能導航車，其特徵在於，所述的行駛系統包括有制動機構，所述的制動機構主要由型號為Futaba S3010的伺服電機(2)、擺臂(4)及制動閘片(26)組成；
擺臂(4)是由一個水平橫臂和兩個垂直臂所組成的門字形的構件，型號為Futaba S3010的伺服電機(2)固定在驅動機構固定架(5)的上端面上，型號為Futaba S3010的伺服電機(2)的1號控制接口和型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PWM7電線連接，型號為Futaba S3010的伺服電機(2)的轉矩輸出端與擺臂(4)中水平橫臂的居中位置通過花鍵連接，門字形結構的擺臂(4)的兩垂直臂的底端分別鉸接有制動閘片(26)，兩個制動閘片(26)和兩個驅動輪(24)的輪輞內圈(27)或者是完全脫開，或者是其中一個制動閘片(26)脫開另一個所述制動閘片(26)貼緊驅動輪(24)的輪輞內圈(27)。
3.按照權利要求1所述的智能導航車，其特徵在於，所述的型號為1/3″SONY600線的CCD圖像傳感器(8)和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)通過型號為LM1881的晶片和型號為MC9S12DP512的單片機電線連接；
型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)的3號引腳與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD0電線連接，型號為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)的3號引腳同時通過電容C36與型號為LM1881的晶片的引腳COMP VIDIN電線連接，型號為LM1881的晶片的引腳ODD/
O與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PE2電線連接，型號為LM1881晶片的引腳COMPSYNC O與型號為MC9S12DP512的單片機引腳IRQ電線連接。
4.按照權利要求1所述的智能導航車，其特徵在於，所述的型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)的1號接口與型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT7電線連接。
5.按照權利要求1所述的智能導航車，其特徵在於，所述的型號為MMA7260的加速度傳感器(15)和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為MMA7260的加速度傳感器(15)的引腳YOUT通過電阻R35與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD3電線連接。
6.按照權利要求1所述的智能導航車，其特徵在於，所述的型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指型號為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)的引腳RATEOUT與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD4電線連接；型號為ADXRS 300的橫擺角速度傳感器(16)的引腳TEMP與型號為MC9S12DP512的單片機的引腳PAD5電線連接。
7.按照權利要求1所述的智能導航車，其特徵在於，所述的型號為W134的輪速傳感器(28)和智能導航系統中的型號為MC9S12DP512的單片機電線連接是指輪速傳感器(28)的1號接口與型號為MC9S12DP512的單片機引腳PT4電線連接。
8.一種操控權利要求1所述的智能導航車的方法，其特徵在於，操控智能導航車的方法包括如下步驟
1)智能導航車中的CCD圖像傳感器(8)採集圖像信息傳至型號為MC9S12DP512的單片機中，可編程的圖像處理單元對獲得的圖像信息進行畸變校正、二值化處理和圖像去噪處理，得到智能導航車應遵循的路徑信息；
2)可編程的行駛策略控制單元根據得到的路徑信息分配目標速度V，單位.m/s和轉向舵機轉角δf，並將目標速度V和轉向舵機轉角δf信號通過型號為MC9S12DP512的單片機輸出控制驅動電機(3)的轉速和轉向舵機(11)的轉角；
程序執行期間型號為MC9S12DP512的單片機內ECT定時器定時中斷進入狀態監控單元程序，監控智能導航車當前狀態，將各傳感器傳來的信號側向加速度aY、轉向舵機轉角δf、橫擺角速度γ和轉向輪輪速ω作為狀態監控單元的輸入
(1)型號為MC9S12DP512的單片機中的狀態監控單元根據收到的側向加速度值aY，單位.m/s2，由式估算出智能導航車轉向行駛工況下路面附著係數μe，其中aYmax.高附著路面下智能導航車行駛最大側向加速度，單位.m/s2；Kμ.估算常數取1～1.1；
(2)由式Vx＝ω·r估算車速，其中ω.轉向輪輪速，單位.rad/s，r.轉向輪滾動半徑，單位.m；
(3)型號為MC9S12DP512的單片機將根據收到的信號，採用兩自由度車輛模型，由式γstat＝Gγ·δf估算智能導航車穩態行駛下的名義橫擺角速度值，其中γstat的單位為rad/s，δf的單位為rad，Gγ.橫擺角速度穩態增益，Gγ的單位為rad·s-1/rad；式中L.軸距，單位.m，m.智能導航車質量，單位.kg，a、b分別為質心至前、後軸的距離，單位.m，k1、k2分別為前、後輪側偏剛度，單位.N/rad；
(4)對γstat進行修正得到智能導航車名義橫擺角速度值為式中g.重力加速度，單位.m/s2；
(5)通過得到的側向加速度值aY、車速Vx和橫擺角速度γ，γ的單位.rad/s，採用直接積分法估算出車輛的質心側偏角β，單位.deg；
3)採用計算得到的γNO判斷智能導航車此刻的運行狀態
(1)Th_δ為轉向舵機(11)轉角閾值，轉向舵機(11)轉角絕對值小於該閾值，視智能導航車為直線行駛，記Steer_f＝0；
(2)當轉向舵機(11)轉角絕對值大於該閾值，且為負值時則表示智能導航車左轉向，記Steer_f＝1；
(3)當轉向舵機(11)轉角絕對值大於該閾值，且為正值時則表示智能導航車右轉向，記Steer_f＝2；
(4)Th_γ為橫擺角速度偏差閾值，實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值小於該閾值，視智能導航車能穩定地巡跡行駛，記State_f＝0；
(5)實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值大於該閾值時，且γ-γNO小於零，表明智能導航車處於不足轉向，記State_f＝1；
(6)實際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對值大於該閾值時，且γ-γNO大於零，表明智能導航車處於過多轉向，記State_f＝2；Th_γ的取值大小由反覆實驗得到，取值過小將使電子穩定性程序控制介入過於頻繁，而取值過大將降低其可靠性；
4)根據Steer_f與State_f的取值確定需要制動的車輪
(1)當由狀態監控單元判斷得到的標誌State_f＝0時，型號為MC9S12DP512的單片機繼續根據得到的路徑信息分配目標速度V和轉角δf，控制智能導航車沿既定路逕行駛；
(2)當由狀態監控單元判斷得到的標誌State_f≠0時，根據Steer_f，State_f的取值確定需要制動的驅動輪(24)
a.當Steer_f＝0，State_f＝1時，後右驅動輪需加制動；
b.當Steer_f＝0，State_f＝2時，後左驅動輪需加制動；
c.當Steer_f＝1，State_f＝1時，後左驅動輪需加制動；
d.當Steer_f＝1，State_f＝2時，後右驅動輪需加制動；
e.當Steer_f＝2，State_f＝1時，後右驅動輪需加制動；
f.當Steer_f＝2，State_f＝2時，後左驅動輪需加制動；
(3)通過型號為MC9S12DP512的單片機發送控制信號給伺服電機(2)實現對後右驅動輪或後左驅動輪的機械制動；
(4)施加制動時不斷監測此時State_f的值，當檢測到State_f＝0時，即停止制動，程序進入下一循環。
全文摘要
本發明公開了一種智能導航車及其操控方法，旨在克服現有智能車易發生失穩的問題。該車由信號採集系統、智能導航系統和行駛系統組成。信號採集系統包括CCD圖像傳感器、光電編碼器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器和輪速傳感器。CCD圖像傳感器、光電編碼器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器和輪速傳感器分別和智能導航系統的單片機電連接。行駛系統包括的制動機構主要由伺服電機、擺臂及制動閘片組成。伺服電機和單片機電連接，伺服電機固定在驅動機構固定架上，伺服電機的輸出端與擺臂中水平橫臂花鍵連接，擺臂的兩垂直臂的底端鉸接制動閘片。制動閘片和輪輞內圈或脫開或一個脫開另一個貼緊輪輞內圈。本發明還提供了智能導航車的操控方法。
文檔編號G05D1/02GK101813943SQ20101910000
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者李靜, 吳穎熹, 趙祥磊, 雷典, 羅先銀 申請人:吉林大學