基于主动视觉的汽车自动泊车方法实现研究

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基于主动视觉的汽车自动泊车方法实现研究

龙朝旭邢传玺

赵明玺

罗丽

周登勇

）（云南民族大学电气信息工程学院，云南昆明650504

以MKL26Z256VLL4为主控的摘要：为使泊车变得简便智能化，针对垂直式泊车设计一种基于主动视觉的适用于自动泊车的方法。32位单片机，利用ov7725硬件二值化摄像头采集图像输入给单片机，用反正弦函数计算图像边缘角度来识别道路,将处理后的数据换算输出PWM信号驱动舵机和电机，通过PID算法实现系统动力快速响应，利用超声波测距模块检测汽车尾部车距，保障泊车安全。

关键词：主动视觉；反正弦计算角度；PID；测距近几年来，以无人驾驶技术为基础发展起来的智能车辆产业己经成为驱动汽车产业链增长的核心动力之一及大多数国家车辆工

自动化等多领域研究的热点，而自动泊车是车辆智能化进程中程、

的关键技术之一。自动泊车系统（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰａｒｋｉｎｇＳｙｓｔｅｍ简称：ＡＰＳ）已成为国内外各大汽车厂商和高校开发研究的热点方向［１－３］。本文介绍了通过ＯＶ７７２５摄像头采集道路信息与ＫＬ２６单片机作为控制核心相结合，进行图像处理，超声波探测车距，控制直流电机和舵机进行垂直式车库自动泊车方法的研究。

１系统概述

ＡＰＳ作为智能车上搭载的高级辅助驾驶系统应具有良好的路

安全性和稳定性，并能精确计算转向误差，控制电机和径识别能力、

舵机平稳的完成驻车。本文的ＡＰＳ的设计主要包括两个部分：ａ．泊图１硬件系统整体设计图

ｂ．结合软件算法识别垂直式车库，计算转车系统的硬件电路设计；

向差值，控制舵机和电机快速响应，实验中最大限度模拟真实车道。在保证系统运行的前提下，电路设计合理布局，简洁紧凑，以降低功耗，提高系统鲁棒性，保证泊车的灵活性。本次以ＫＬ２６单片机通过路径识别算法对采集的信息进行处理计算以及控制算法来完成，因此路径识别算法和控制算法设计是本文的核心部分。

实验测试采用恩智浦智能车竞赛专用车模Ｂ进行系统硬件设计和竞赛用跑道宽４５ｃｍ白底ＰＶＣ跑道，两边分别贴有宽２．５ｃｍ的哑光黑胶带模拟道路边缘。

２系统的硬件设计

自动泊车系统硬件的整体设计如图１所示。２．１控制单元

本设计拟使用的两款单片机两款，飞思卡尔ＭＣ９Ｓ１２ＸＳ系列单片机和飞思卡尔ＫＬ系列单片机。基于高运算速率、超低功耗及可扩展接口考虑ｋｌ２６的性价比要优于ＸＳ，所以选择ＭＫＬ２６Ｚ２５６ＶＬＬ４单片机作为控制单元。

图２电机驱动电路２．２电源模块

系统工作需要５Ｖ、３．３Ｖ电源供电，分采用７．２ｖ镍镉电池电源，

别采用ＬＤＯ芯片ＬＭ２９４０、ＡＭ１１１７稳定输出５Ｖ、３．３Ｖ给控制单元、舵机供电。

２．３图像采集模块

采用ＣＭＯＳ面阵摄像头，ＣＭＯＳ的信号是以点为单位的电荷信号，而ＣＣＤ是以行为单位的电流信号，前者更敏感，速度更快，更省电。从获取信息看，ＣＭＯＳ面阵摄像头的信息量更大，为路径及

［５，６］

车库识别提供信息更多。本文采用ＯＶ７７２５数字摄像头带硬件二值化图像采集道路信息，提高研究效率。

２．４电机驱动模块

本次采用集成电机驱动方案，为实现电机正反转功能，采用Ｈ桥驱动原理，选用两路ＰＷＭ控制，用集成半桥驱动芯片ＢＴＳ７９６０Ｂ和三态缓冲器／线路驱动芯片７４ＨＣ２４４，两个半桥芯片组成一个Ｈ桥，缓冲器进行信号隔离，达到保护电机驱动芯片ＢＴＳ７９６０Ｂ的目的，驱动电路如图２所示。

２．５测距避障单元

采用超声波测距ＨＣ－ＳＲ０４模块进行汽车尾部车距检测，保障图３程序流程图泊车安全；利用超声波的发射和接收，根据模块接收端高电平的时

［８，９］

间来计算出传播距离（车距＝［（高电平时间＊３４０ｍ／ｓ）／２］）。程序主要由循迹避障和垂直泊车组成。

３程序与软件设计循迹避障。摄像头像头采集的道路信息传主控芯片３．１主程序ＭＫＬ２６Ｚ２５６ＶＬＬ４，由舵机１、舵机２分别控制转向和（转下页）

信息技术

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小型企业网站的建设与实施探讨

焦美琴

（安徽理工学校，安徽安庆246000）

摘要：随着网络的快速发展以及Internet的普及，许多传统的信息正在被移植到互联网上，越来越多的企业建立了WWW网站。既

展示公司专业实力和业绩，能与客户进行交流和沟通，又是企业内部各部门发布和传递信息的重要渠道。本文主要介绍小型企业网站的设计与实现。采用html文档编辑，结合Photoshopcs5、Flashcs5等软件，在Dreamweavercs5软件中设计实现。

关键词：网站建设；网站实施；企业网站互联网飞速发展的时代，越来越多的企业建立了属于自己的网站，大家已经开始习惯从互联网上获取各种各样的信息，尤其是利用互联网来寻求各种商业机会。为了获得本行业的领先地位，抓住

集多功能为一体的企不断涌现的机会，企业建立一个具有特色的、

业网站就显得十分必要了。

１小型企业网站的分析

我们已经进入了信息化时代，从网络获取信息成为我们汲取知识的一个重要部分，已为企业带来无限商机。企业通过自己的门户网站，可以即时发布其产品信息和企业动态，使得与外界沟通交流更方便更畅通。

企业网站的分类方式多种多样，根据其功能可分为宣传型、客户服务型、电子商务型。宣传型网站主要是通过建立宣传产品或服务，提升企业形象、扩大品牌影响力，拓展企业的海内外潜在市场。以介绍企业的基本资料、帮助树立企业形象为主，可以适当提供行业内的新闻或者知识信息。客户服务型主要是通过网站实现企业宣传，并达到与客户实时沟通、为产品或服务提供技术支持，从而降低成本、提高企业的工作效率。是一种面向客户或者企业产品的消费群体，以宣传企业的核心品牌形象或者主要产品为主。电子商务

客户或者企业产品的消费群体，以提供某型则是通过面向供应商、

种直属于企业业务范围的服务或交易，或者为业务服务的服务，或者交易为主实现产品展示、在线订购、虚拟店员等功能。

２小型企业网站的方案设计通过前期的走访沟通，了解企业的基本情况后，可以通过头脑风暴等方法，对该企业的设计元素进行梳理，确定该小型企业网站的主色调、主风格和整体布局。

２．１明确建立网站的目标和用户需求企业网站的设计是展现企业形象、介绍产品和服务、体现企业发展战略的重要途径，因此必须明确设计站点的目的和用户需求，从而做出切实可行的设计计划。要根据消费者的需求、市场的状况、企业自身的情况等进行综合分析，牢记以消费者为中心，而不是以

在设计规划开始的时候，要严格遵循：建美术为中心进行设计规划。

设网站的目的是什么？为谁提供服务和产品？企业能提供什么样的产品和服务？网站的客户的特点是什么？企业产品和服务适合什么

设计出的才是符合企业要求样的表现方式？通过这样的导向模式，

的网站。

（转下页）２．２网站设计风格的确定

机器视觉方向，控制电机转速结合超声波测距，实现汽车的循迹和

避障。

垂直泊车。检测到车库，进行路径规划，控制舵机１和电机完成泊车。程序流程图如图３所示。

３．２路径识别程序

通过计算跑道边界的角度判断道路信息，定义小车直行的方向角度为１８０°。采用反正弦函数计算边界任意两点角度识别道路的核心算法。从而根据角度变化识别道路如参考公式（２）。

泊车程序，以车库的左边界或右边界和车库的底边作参考，如果泊车顺利完成后，底边角度应为２７０°，参考边界应为１８０°，通过计算参考边的角度与分析结果的差值，求出舵机的误差。参考公式如下：

）（１（２）

其中：ＫＰ为比例系数，ＴＤ为微分时间常数，Ｔ为采样周期，ｅｉ为此时刻的角度误差，ｅｉ－１为前一时刻的角度误差，当以底边参考时ｒ为270，当以左右边界参考时ｒ为１８０，ａ＝（ｘ２－ｘ１），ｂ＝（ｙ２－ｙ１）。

３．３速度控制

本次研究用ＰＷＭ控制小车的运动，而直接给电机驱动板PWM信号系统响应存在延时，稳性性较差，为此采用数字增量式PID算法控制小车的速度。增量式ＰＩＤ算法如下：

其中：ＫＰ为比例系数，Ｔ１为积分时间常数，ＴＤ为微分时间常数，T为采样周期，ｅｉ为此时刻的误差，ｅｉ－１为前一时刻的误差，ｅｉ－２为前两时刻的误差。

３．４舵机转角控制

为提搞系统转向的灵敏性。舵机采用ＰＤ控制，Ｐ是比例系数，Ｄ

是微分时间常数，如参考公式（１）所示。

结束语

本文介绍了基于主动视觉的汽车自动泊车方法实现研究。该系统以飞思卡尔３２位单片机作为主控制器，采用基于主动视觉的硬件二值化ｏｖ７７２０摄像头获取道路信息，通过反正弦函数计算道路边缘角度识别路况，采用ＰＩＤ算法和超声波测距保证泊车的稳定安

其中反正弦计算边缘角度算法简洁，准确度高，为泊车成功提供全。保证。

参考文献

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[3]卓晴,黄开胜,邵贝贝.学做智能车[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007．

[4]王名发,江智军,邹会权.智能车竞赛中直流电机调速系统的设计与比较[J].微型机与应用,2009（20）.

[5]王文飞.基于超声波与机器视觉的自动泊车系统设计[D].杭州：浙江大学，2011.

,姚晓春,缪君,史睿.基于图像的角度检测系统研究[J].半导[6]储

（6）.体光电,2009,30

1.云南民族大学电气信息工程学院卓工项目《基于ARM控制的智能泊车系统方法研究》。

2.国家级大学生创新创业训练计划项目《无人驾驶技术实现的方法研究》项目编号201610691013。

作者简介：龙朝旭（1996，4-），男，汉族，云南宣威，学士学位，本科云南民族大学电气信息工程学院；研究方向：嵌入式技术应用开发。