一种车辆自动寻迹装置的制作方法

本实用新型属于计算机应用领域，具体涉及一种车辆自动寻迹装置。

背景技术：

随着单片机技术和汽车电子技术在汽车上应用，人们对提高工作效率、汽车便利性、舒适性、安全性的要求越来越高，特别是在智能汽车的问世后，使得人们对轮子上的生活品质提出了更高要求，想要在当今生活要求高、经济发展需求高、交通事故发生率高的情况下，汽车能够自动驾驶是当前汽车发展的趋势所向，要实现车辆无人驾驶，必先完成车辆自动寻迹。为解放劳动力，提高效率，节约人力和资金，研究自动寻迹汽车实现汽车自动驾驶势在必行。

通过充分利用现有的科学技术，实现汽车自动驾驶，既可以避免不必要的交通事故又可以解放人力、提高效率，自动寻迹应用于专线货运、公交、高速公路行车是一种十分有效的手段，自动寻迹系统也就应运而生了。自动寻迹系统主要是用于实现无人驾驶，为了提高效率、减少劳动力、提高安全性、减轻交通压力、降低交通事故发生率由汽车自动寻找预定轨迹行驶的系统。当汽车行驶至预定轨迹时，由红外传感器和摄像头综合控制识别轨迹，由单片机控制按预定的安全速度行驶，这样将大大降低交通事故发生率。单片机控制技术和计算机技术的不断发展以及在汽车上应用水平的提高，自动寻迹系统也得到了一定的发展，使得汽车变得更加便捷、智能化；但是车辆自动寻迹系统的实物开发还处在研究阶段，大多数研究成果还处于实验模型阶段。要解决这一问题需要有关人士的共同努力，不断提出有关车辆自动寻迹系统的研究观点，并希望能得到实际的应用。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出了一种车辆自动寻迹装置，能够在行驶轨迹确定时车辆按预定轨迹规范行驶，实现自动驾驶，能够有效地避免交通事故的发生，减轻劳动力负担，提高人们的便利性、舒适性和安全性，提高了汽车的智能化、人性化。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括用于检测路径信息的红外传感器，红外传感器设置在车辆的前部，车辆的驱动装置上设置有车速传感器，所述红外传感器和车速传感器均连接至单片机，单片机连接至车载电脑，车载电脑连接至驱动装置的控制端，车载电脑上设置有用于显示车辆行驶信息的LED显示屏。

所述车辆的前部设置有用于实时检测路径信息的摄像头，摄像头连接至单片机。

所述摄像头为CMOS摄像头。

所述车辆的前部设置有四个红外传感器，四个红外传感器呈M形布置，每个红外传感器均包括红外发射单元和红外接收单元。

所述车辆的驱动装置为步进电机。

所述车速传感器为设置在步进电机转轴上的光电码盘传感器。

所述单片机为ATmaga32L单片机。

所述单片机内固化有CPLD控制器。

所述车载电脑上设置有声光报警装置。

与现有技术相比，本实用新型在车辆的前部设置红外传感器，红外传感器通过对黑白线的反射效果不同而检测地面状况，从而检测到路径信息，检测的数据结果传递到单片机判断车辆是否偏离轨道，当车辆行驶偏离轨道时单片机通过车载电脑控制驱动装置使车辆改变方向回到轨道，当车辆行驶偏离轨道不能自动寻迹或者行驶至轨道末端时控制车辆停车，同时通过车速传感器实时监测车辆的行驶速度，便于实时控制车辆速度，本实用新型能够在行驶轨迹确定时使车辆按预定轨迹规范行驶，实现自动驾驶，能够有效地避免交通事故的发生，减轻劳动力负担，提高人们的便利性、舒适性和安全性，提高了汽车的智能化、人性化。

进一步，本实用新型利用摄像头和红外传感器组合识别行驶轨迹，实时检测路径信息，能够获得更准确的路径信息。

进一步，车辆的正前部安装有四个红外线传感器，采用两前两后错开的M式安装，用于更好地测量小车在弯道行驶，可在车辆行驶中精确测量标线的位置，及时发现弯道，更容易采集不稳定信号，传送至单片机和车载电脑，以防小车偏离轨道。

进一步，单片机输出PWM波控制步进电机，用PWM波控制步进电机能实现电机转速上升与下降的平滑调节实现车辆的启动和停止，这样可以保证小车在直道及弯道都能有较好的稳定性、通过性，有利于速度的准确测定，以实现直流电机平稳准确的调速。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作流程图；

其中，101.红外传感器、102.车速传感器、103.摄像头、104.单片机、105.车载电脑、106.驱动装置、107.LED显示屏。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的解释说明。

参见图1，本实用新型包括用于检测路径信息的红外传感器101，车辆的前部设置有四个红外传感器101，四个红外传感器101呈M形布置，每个红外传感器101均包括红外发射单元和红外接收单元。车辆的前部还设置有用于实时检测路径信息的摄像头103，摄像头103为CMOS摄像头。车辆的驱动装置上设置有车速传感器102，红外传感器101、摄像头103和车速传感器102均连接至单片机104，单片机104连接至车载电脑105，车载电脑105连接至驱动装置106的控制端，车辆的驱动装置106为步进电机，车速传感器102为设置在步进电机转轴上的光电码盘传感器。车载电脑105上设置有用于显示车辆行驶信息的LED显示屏107。单片机104为ATmaga32L单片机，单片机104内固化有CPLD控制器，车载电脑105上设置有声光报警装置。

本实用新型包括红外传感器101、车速传感器102、摄像头103、车载电脑105、单片机104、LED显示屏107和声光报警装置，单片机104作用在于处理车辆预定轨道、障碍物距离等信息，获得车辆行驶的相关数据，并对这些数据进行分析计算等综合处理，最后做出计算结果，并将结果输出给车载电脑105控制驱动装置106。

红外传感器由两部分组成，一部分为红外发射单元，另一部分为红外接收单元，通过对黑白标线的反射效果不太同而检测地面状况。红外发射单元发射光线到路面，红外光遇到白底则被反射，红外接收单元接收到反射光，经过触发器整形后输出低电平；当红外光遇到黑线时则被吸收，接收管没有接收到反射光，经触发器整形后输出高电平。车辆的正前部安装4个红外线传感器，采用两前两后错开M式安装，用于更好地测量小车在弯道行驶，可在车辆行驶中精确测量黑线的位置、及时发现弯道，更容易采集不稳定信号，传送至车载电脑，以防小车偏离轨道。CMOS摄像头，因为它体积小、录像距离远、重量轻、噪声小、分辨率高、便于安装。

单片机104选用ATmaga32L单片机，ATmaga32L单片机是一个低功耗8位单片机，可以反复擦写，具有体积小、集成度高、可靠性高、结构简单、功耗低，数字处理能力强，可以完成很多以前必须由电脑高级语言来编程的复杂算法，可以自动寻迹、自动驾驶等。单片机内固化的CPLD控制器，单片机104输出PWM波控制步进电机，用PWM波控制步进电机能实现电机转速上升与下降的平滑调节实现车辆的启动和停止，这样可以保证车辆在直道及弯道都能有较好的稳定性、通过性，有利于速度的准确测定，以实现直流电机平稳准确的调速。

车速传感器102采用光电码盘传感器，测速精度高、且能够实时显示。光电码盘传感器的作原理是：在电机转轴上安装有高灵敏度的光电码盘传感器，利用光码盘上圆孔透光与不透光的部分，在其另一侧形成光脉冲，并通过光电敏感元件产生与之相对应的电脉冲，输出到单片机104的IO口；单片机104对这些脉冲进行计数，并通过相应算法将单位时间内的脉冲数转换成转速值，输出到LED显示屏107。

本实用新型采用LED显示屏107显示车辆行驶信息，LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为1:10，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，也可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号，多幅显示屏还可以进行联网播出。有机LED显示屏的单个元素反应速度是LCD屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且适应零下40度的低温。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛的应用前景，因此采用LED完成显示功能。

为实现车辆的自动寻迹，首先需要实时测量车辆是否偏离预定轨道，红外传感器是由两部分组成，通过对黑白线的反射效果不同而检测地面状况。黑线的是红外发射管发射光线到路面，红外光遇到白底则被反射，接收管接收到反射光，经过触发器整形后输出低电平；当红外光遇到黑线时则被吸收，接收管没有接收到反射光，经触发器整形后输出高电平。测量数据结果分别传递到显示系统和单片机控制器；车载电脑根据传感器和摄像头的综合检测判断是否偏离轨道及是否停止，单片机内固化的CPLD控制器当小车行驶偏离轨道时使小车改变方向回到轨道，当小车行驶偏离轨道不能自动寻迹或小车行驶至轨道末端停车。单片机将红外传感器采集到的数据信息进行实时分析处理，通过车载电脑连接显屏统，实时的显示车辆速度；通过车载电脑对汽车此时的状态信息进行实时、综合的分析处理之后，判断是否需要改变方向和是否偏离轨迹。

参见图2，本实用新型的控制流程如下：

单片机程序主要包括程序的初始化、数据处理子程序，当汽车通电时程序开始运行，主程序的功能是通过红外传感器通过对黑白线的反射效果不同而检测地面状况，红外发射管发射光线到路面，红外光遇到白底则被反射，接收管接收到反射光，经过触发器整形后输出低电平；当红外光遇到黑线时则被吸收，接收管没有接收到反射光，经触发器整形后输出高电平；

将步骤中的有关数据和汽车车载电脑自身的一些数据综合到一起传送至车载电脑，由车载电脑计算出汽车偏离轨道的距离、汽车的车速并予以显示；

将位置和车速信息传递至显示屏和以单片机为核心的控制模块来判断车辆距离是否偏离预定轨道，是否需要改变方向并进行调整。

当小车速大于报警车速、距离小于报警距离时系统会发出声光警报提示驾驶员制动；当小车行驶偏离轨道时使小车自动寻迹改变方向回到轨道，当小车行驶偏离轨道不能自动寻迹或小车行驶至轨道末端停车。本实用新型在车辆行驶轨迹确定时按预定轨迹规范行驶，车辆实现自动驾驶，能够有效地避免交通事故的发生，减轻劳动力负担，提高人们的便利性、舒适性和安全性，提高了汽车的智能化、人性化。