一種基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)及其自主循跡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于基于網(wǎng)格自主循跡、避障領(lǐng)域，具體涉及一種基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)及其自主循跡方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能車(chē)是一個(gè)運(yùn)用計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、規(guī)劃決策和自動(dòng)行駛為一體的高新技術(shù)綜合體。它在軍事、民用和科學(xué)研宄等方面已獲得了應(yīng)用，對(duì)解決道路交通安全提供了一種新的途徑。隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車(chē)的研宄也就越來(lái)越受人關(guān)注。它所關(guān)聯(lián)的電子設(shè)計(jì)涉及到多個(gè)學(xué)科，機(jī)械電子、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、人工智能控制、計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)等等，是眾多領(lǐng)域的高科技。
[0003]智能車(chē)的主要應(yīng)用領(lǐng)域包含以下幾個(gè)方面:
[0004](I)軍事偵察與環(huán)境探測(cè)?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍事偵察提出了更高的要求，世界各國(guó)智能車(chē)進(jìn)行偵查，監(jiān)視敵情，情報(bào)搜集等任務(wù)。
[0005](2)探測(cè)危險(xiǎn)與排除險(xiǎn)情。在戰(zhàn)場(chǎng)或者工程中會(huì)遇到各種意外。這時(shí)，智能車(chē)便體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)越性。戰(zhàn)場(chǎng)上的排雷，工程上滅火等等。
[0006](3)安全監(jiān)測(cè)受損評(píng)估。在工程建設(shè)領(lǐng)域，可對(duì)高速公路自主循跡，進(jìn)行道路質(zhì)量檢測(cè)；對(duì)水庫(kù)堤壩進(jìn)行質(zhì)量安全性檢測(cè)。再制造領(lǐng)域，可用于工業(yè)管道中機(jī)械損傷的探尋等。
[0007](4)智能家居。在家庭中，可以用智能車(chē)進(jìn)行家居，遠(yuǎn)程控制家電等研宄，也會(huì)成為未來(lái)重點(diǎn)研宄方向，并得到支持。
[0008](5)民用領(lǐng)域。在居民區(qū)中，可以利用智能車(chē)進(jìn)行快遞及貨物轉(zhuǎn)移等。
[0009]世界各國(guó)在智能車(chē)領(lǐng)域進(jìn)行了很多工作，已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在探測(cè)和軍事領(lǐng)域方面特別多。近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)展了很多研宄工作。全國(guó)各高校也很重視該題目的研宄。例如，“飛思卡爾”智能車(chē)大賽等。然而很多研宄的側(cè)重點(diǎn)是基于單線(xiàn)循跡的。本發(fā)明則是依據(jù)智能車(chē)在具有網(wǎng)格特性的地面上進(jìn)行循跡行走，自助完成任務(wù)。如地磚間隔線(xiàn)等具有網(wǎng)格特性的地面等場(chǎng)景。具有更加廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)及其自主循跡方法。
[0011]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0012]一種基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)，包括智能車(chē)、PC機(jī)、藍(lán)牙模塊、超聲波模塊、紅外傳感器、攝像頭和音頻采集裝置；
[0013]所述的PC機(jī)，用于將指定路徑信息以數(shù)組形式進(jìn)行保存并通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸至智能車(chē)，同時(shí)根據(jù)智能車(chē)行駛前方的視頻信息提供監(jiān)控畫(huà)面；
[0014]所述的智能車(chē)，用于利用三個(gè)紅外傳感器的路面網(wǎng)格循跡信息和PC機(jī)采集的指定路徑信息進(jìn)行行駛，同時(shí)將智能車(chē)行駛前方的視頻及音頻信息通過(guò)智能車(chē)的wifi模塊傳輸至PC機(jī)，利用超聲波模塊的障礙物信息進(jìn)行避障，到達(dá)指定地點(diǎn)；
[0015]所述的紅外傳感器，用于對(duì)路面網(wǎng)格進(jìn)行循跡，將路面網(wǎng)格循跡信息實(shí)時(shí)傳輸至智能車(chē)，紅外線(xiàn)傳感器有三個(gè)，其中，紅外傳感器Cl和紅外傳感器C2豎直方向上平行安裝于智能車(chē)前端中央，用于識(shí)別網(wǎng)格的直線(xiàn)，紅外傳感器C3安裝在智能車(chē)前端邊緣處，用于識(shí)別網(wǎng)格的交叉節(jié)點(diǎn)；
[0016]所述的藍(lán)牙模塊安裝于智能車(chē)車(chē)頂部，用于實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與智能車(chē)之間的通訊；
[0017]所述的攝像頭安裝于智能車(chē)車(chē)身前端，用于實(shí)時(shí)采集智能車(chē)行駛前方的視頻信息，并傳輸至智能車(chē)；
[0018]所述的音頻采集裝置安裝在智能車(chē)頂部，用于采集智能車(chē)行駛前方的音頻信息，并在智能車(chē)返回時(shí)將音頻信息傳輸至PC機(jī)；
[0019]所述的超聲波模塊安裝于智能車(chē)上方，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)前方是否有障礙物，并把檢測(cè)結(jié)果傳輸至智能車(chē)。
[0020]所述的智能車(chē)與PC機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊和智能車(chē)的wifi模塊連接，三個(gè)紅外傳感器的輸出端分別連接智能車(chē)的輸入端，超聲波模塊的輸出端連接智能車(chē)的輸入端，攝像頭的輸出端連接智能車(chē)的輸入端。
[0021]根據(jù)基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行自主循跡的方法，包括以下步驟:
[0022]步驟1:PC機(jī)將指定路徑信息以數(shù)組形式進(jìn)行保存并通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸至智能車(chē)；
[0023]步驟2:智能車(chē)根據(jù)PC機(jī)的路徑信息開(kāi)始行駛；
[0024]步驟3:三個(gè)紅外傳感器對(duì)路面網(wǎng)格進(jìn)行循跡，將路面網(wǎng)格循跡信息實(shí)時(shí)傳輸至智能車(chē)；音頻采集裝置和攝像頭實(shí)時(shí)采集智能車(chē)行駛前方的視頻和音頻信息，同時(shí)將行駛前方的視頻信息通過(guò)wifi模塊傳輸至PC機(jī)；
[0025]步驟4:智能車(chē)?yán)萌齻€(gè)紅外傳感器的路面網(wǎng)格循跡信息和PC機(jī)的路徑信息進(jìn)行行駛；
[0026]智能車(chē)?yán)萌齻€(gè)紅外傳感器的路面網(wǎng)格循跡信息和PC機(jī)的路徑信息進(jìn)行行駛:當(dāng)路徑信息為直線(xiàn)行駛時(shí)，智能車(chē)通過(guò)紅外傳感器Cl和紅外傳感器C2來(lái)識(shí)別路面網(wǎng)格，來(lái)避免智能車(chē)偏離網(wǎng)格；當(dāng)路徑信息為到某個(gè)網(wǎng)格交叉節(jié)點(diǎn)進(jìn)行拐彎時(shí)，智能車(chē)通過(guò)紅外傳感器C3判斷是否到達(dá)該網(wǎng)格交叉節(jié)點(diǎn):是，則智能車(chē)向相應(yīng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，并且通過(guò)紅外傳感器Cl和紅外傳感器C2檢測(cè)到智能車(chē)轉(zhuǎn)至路面網(wǎng)格線(xiàn)上時(shí)，智能車(chē)?yán)^續(xù)行駛；當(dāng)路徑信息為到某個(gè)網(wǎng)格交叉節(jié)點(diǎn)時(shí)為終點(diǎn)，智能車(chē)通過(guò)紅外傳感器Cl和紅外傳感器C2檢測(cè)到智能車(chē)到達(dá)指定終點(diǎn)時(shí)，智能車(chē)到該指定終點(diǎn)停止，并根據(jù)PC機(jī)的指令按原路返回。
[0027]步驟5:PC機(jī)根據(jù)智能車(chē)的視頻信息提供監(jiān)控畫(huà)面；
[0028]步驟6:超聲波模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)前方是否有障礙物，并把檢測(cè)結(jié)果傳輸至智能車(chē)；
[0029]步驟7:智能車(chē)?yán)贸暡K的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行避障；
[0030]步驟7.1:超聲波模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)智能車(chē)前方是否有障礙物，是，則智能車(chē)原地停止，并等待一段時(shí)間，否則繼續(xù)行駛；
[0031]步驟7.2:再次檢測(cè)智能車(chē)前方是否有障礙物，是，則該障礙物為固定障礙物，執(zhí)行步驟7.3，否則，該障礙物為移動(dòng)障礙物，且已離開(kāi)，執(zhí)行步驟7.3 ;
[0032]步驟7.3:根據(jù)路徑信息繼續(xù)行駛。
[0033]步驟8:智能車(chē)根據(jù)紅外傳感器的路面網(wǎng)格循跡信息和PC機(jī)的路徑信息，判斷是否到達(dá)路徑終點(diǎn)，若是，則智能車(chē)按原路返回起點(diǎn)，將音頻信息傳輸至PC機(jī)，否則，返回步驟2。
[0034]本發(fā)明的有益效果:
[0035]本發(fā)明一種基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)及其自主循跡方法，在循跡方面僅僅利用三個(gè)紅外傳感器，就能夠識(shí)別線(xiàn)路及交點(diǎn)，從而進(jìn)行基于網(wǎng)格的循跡，大大的減少了硬件成本，及智能車(chē)負(fù)載；本系統(tǒng)采用的循跡方法能夠精確地識(shí)別地面網(wǎng)格及交點(diǎn)，并在行進(jìn)的過(guò)程中進(jìn)行自我矯正，使得智能車(chē)在偏離軌跡后能夠立刻自我修正；本系統(tǒng)采用超聲波模塊進(jìn)行移動(dòng)障礙的識(shí)別，在傳播時(shí)，方向性強(qiáng)，能量易于集中，并且能夠傳播做夠遠(yuǎn)的距離，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的移動(dòng)障礙物判斷；本系統(tǒng)加入了藍(lán)牙模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備間的無(wú)線(xiàn)通信，讓智能車(chē)的自主探測(cè)；本系統(tǒng)的智能車(chē)上安裝了攝像頭及音頻采集裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)地點(diǎn)相關(guān)信息的采集，達(dá)到偵查和相關(guān)秘密操作的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)連接圖；
[0038]圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中采用基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行自主循跡方法的流程圖；
[0039]圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中智能車(chē)?yán)萌齻€(gè)紅外傳感器進(jìn)行循跡行駛示意圖；
[0040]圖5為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中智能車(chē)?yán)萌齻€(gè)紅外傳感器進(jìn)行循跡行駛流程圖；
[0041]圖6為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中超聲波模塊進(jìn)行檢測(cè)移動(dòng)障礙物的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明【具體實(shí)施方式】加以詳細(xì)的說(shuō)明。
[0043]一種基于網(wǎng)格自主循跡的智能車(chē)系統(tǒng)，如圖1所示，包括智能車(chē)、PC機(jī)、藍(lán)牙模塊、超聲波模塊、紅外傳感器、攝像頭和音頻采集裝置。
[0044]本實(shí)施方式中，PC機(jī)，選用型號(hào)為Sony S15系列win8的PC機(jī)，用于將指定路徑信息以數(shù)組形式進(jìn)行保存并通過(guò)藍(lán)牙模塊傳輸至智能車(chē)，同時(shí)根據(jù)智能車(chē)行駛前方的視頻信息提供監(jiān)控畫(huà)面。
[0045]本實(shí)施方式中，路徑信息以數(shù)組形式進(jìn)行保存，O表示開(kāi)始，I表示左轉(zhuǎn)90°，2表示右轉(zhuǎn)90°，3表示直走，4表示停止，在網(wǎng)格上完成從起點(diǎn)終點(diǎn)的指定路徑的行走。智能車(chē)完成任務(wù)后并可以根據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)闹噶钸M(jìn)行返程。
[0046]本實(shí)施方式中，智能車(chē)為arduino主板，18650鋰電池(3.7v_4800mAh)，通過(guò)Arduino核心控制板驅(qū)動(dòng)L298P電機(jī)驅(qū)動(dòng)板控制四個(gè)減速電機(jī)，用于利用三個(gè)紅外傳感器的路面網(wǎng)格循跡信息和PC機(jī)采集的指定路徑信息進(jìn)行行駛，同時(shí)將智能車(chē)行駛前方的視頻及音頻信息通過(guò)智能車(chē)的wifi模塊傳輸至PC機(jī)，利用超聲波模塊的障礙物信息進(jìn)行避障，到達(dá)指定地點(diǎn)。
[0047]本實(shí)施方式中，紅外傳感器，用于對(duì)路面網(wǎng)格進(jìn)行循跡，將路面網(wǎng)格循跡信息實(shí)時(shí)傳輸至智能車(chē)，紅外線(xiàn)傳感器有三個(gè)，三個(gè)紅外傳感器均為品牌為T(mén)oeny、材料為金屬、型號(hào)為RE200B的光電紅外傳感器，其中，紅外傳感器Cl和紅外傳感器C2豎直方向上平行安裝于智能車(chē)前端中央，用于識(shí)別網(wǎng)格的直線(xiàn)，紅外傳感器C3安裝在智能車(chē)前端左側(cè)邊緣5cm處，用于識(shí)別網(wǎng)格的交叉節(jié)點(diǎn)。
[0048]本實(shí)施方式中，藍(lán)牙模塊選用型號(hào)為arduino HC-06的藍(lán)牙裝置，用于實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與智能車(chē)之間的通訊。
[0049]本實(shí)施方式中，攝像頭選用奧尼720P高清攝像頭，安裝于智能車(chē)車(chē)身前端，用于實(shí)時(shí)采集智能車(chē)行駛前方的視頻信息，并傳輸至智能車(chē)。
[0050]本實(shí)施方式中，音頻采集裝置選用為ISD1700語(yǔ)音錄放模塊，安裝在智能車(chē)頂部，用于采集智能車(chē)行駛前方的音頻信息，并在智能車(chē)返回時(shí)將音頻信息傳輸至PC機(jī)。
[0051]本實(shí)施方式中，超聲波模塊選用型號(hào)為HC-SR04的超聲波傳感器，超聲波模塊安裝于智能車(chē)上方前端5cm處，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)前方是否有障礙物，并把檢測(cè)結(jié)果傳輸至智能車(chē)。
[0052]如圖2所示，本實(shí)施方式中，智能車(chē)與PC機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊和智能車(chē)的wifi模塊連接，紅外傳感器Cl的OUT端連接智能車(chē)arduino主板P2中I引腳，紅外傳感器C2的OUT端連接