第十一届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车设计与实现—-电磁导引自平衡车控制系统软件设计文献综述

文 献 综 述

1 引言

随着公路等级的提高，尤其是高速公路的飞速发展，汽车的行驶速度越来越快，车流量越来越大，交通事故也越来越多。人们迫切期盼提高汽车的性能，于是将研发的重点放在了高性能的智能汽车上。美国加州国际汽车经济研究所的调查报告指出，下一个汽车销售高潮将从普及智能化汽车开始，新一轮竞争的焦点将是基于信息融合技术、微电子技术、计算机技术、智能自动化技术、人工智能技术、网络通信技术等的智能汽车的研究^[1]。所谓的智能车，是一个集环境感知、动态决策与规划、智能控制与执行等多功能于一体的综合系统。智能车及其相关技术具有重要的军事应用潜力，同时对交通安全及汽车工业的发展都具有重要作用^[2]。

本课题以第十一届全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛为背景，完成电磁导引自平衡车控制系统的软件设计。全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛起源于韩国，2008年起被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中科技人文竞赛之一。组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短、没有冲出跑道并且技术报告评分较高者为优胜。到今年，竞赛已经成功举办了10届，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，起到了良好的推动作用。

从第七届大赛起，组委会设立了“电磁导引的两轮自平衡移动机器人”的专项比赛。电磁导航技术是智能交通领域中一项非常具有前景的技术，它不易受光线、天气等外界因素干扰。在电磁导航技术早期的研究中，通过在道路上铺设通有交流电的电缆产生磁场信息。从90年代开始，磁钉开始被应用到电磁导航技术中^[3]。该技术良好的可靠性使其越来越受到研究人员的重视。

2 智能汽车国内外发展现状

2.1 智能汽车研究现状

2.1.1 国外研究现状

智能车系统是典型的多学科的、综合性的高科技与高新技术的结合体，在一定程度上代表了一个国家自动化智能的水平。20世纪90年代以来，国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为了热门，许多有实力的汽车行业大公司、研究所和高等院校展开了智能车的研究。目前，智能车已经成为许多国家重点发展的项目，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。

美国巴里特电气公司在1954年第一次成功的研发了自动引导智能汽车系统，标志着智能汽车的诞生。美国卡耐基梅隆大学的NabLab5实验智能车完成了从宾州匹兹堡到加州圣地亚哥的自主驾驶；美国俄亥俄州立大学与Oshkosh货车公司将一辆军事战术车改装成一辆能够自主行驶的智能车TerraMax；美国国防部采用无人车去执行危险地带的巡逻任务，目前正在进行第三代军用智能汽车Demo的研究；德国慕尼黑联邦国防大学与奔驰汽车公司合作研发了VaMP试验车；2010年，斯坦福大学动态设计实验室、大众旗下的电子研究实验室和甲骨文公司齐心研究的无人驾驶跑车成功攀登了美国西部的派克峰^[1][4-5]。