從新規則看智能車大賽新方向

從2006年開始舉辦的全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽以其獨特的比賽規則，公平的比賽環境以及極富觀賞性的比賽形式，受到越來越多大學生的青睞，以第六屆比賽為例，整個競賽從校內賽到分區預決賽再到全國總決賽，每年參賽的學生已經突破萬人，有些學校僅校內賽參賽的隊伍就超過100支。

在競速賽這個基本前提不改動的情況下，幾年比賽下來，自然會遇到一些比較明顯的問題。其中最重要的一點就是車模競賽經過前幾屆的探索之后，很多學校已經形成一套完整的車模開發設計理論體系，部分前幾屆實力比較強和比較重視的高校，隨后幾屆參賽的車模都是繼承了之前的一些經驗，在此基礎上進行改進。這就讓車模競賽對學生能力的鍛煉大打折扣，同時，如果沒有太大的競賽規則變化，讓新加入的學校和同學不能在一個相對公平的起點比賽。

為了能夠讓大賽在比賽形式上更有觀賞性，在鍛煉學生能力方面更有意義，大賽組委會也一直在嘗試將不同的元素融入其中，并且盡量讓比賽能夠充滿活力。從早期的連續跑兩圈取最好成績，到后來跑完取最好成績，比賽規則的一些微調其實從一個側面影響著同學們的一些設計思路，但這些并不是對車模競賽比較革命性的變革。

電磁組的變革

2010年第五屆智能車競賽新增加了電磁組的競賽單元，參賽者需要用電磁器件代替傳統的光電和CCD，通過磁感應來進行賽道信息的獲取渠道，以此控制智能車在賽道上行駛，而這個組別的競賽成績也充分反映出新規則出臺后的“城頭變幻大王旗”。當時加入電磁組競賽的出發點是為了提高對本科生的模擬電子技術的考察，從兩屆比賽的結果看，電磁組經過兩年眾多學生的深入研究，已經在比賽成績上不遜色于其他兩組，在2011年飛思卡爾技術論壇的展示賽上，廣東技術師范學院的電磁組賽車就已經超過同一年的光電組冠軍的賽車；而2011年全國總決賽上，電磁組的冠軍成績是三個組別中所有賽車里排在第二位的。

而到了2012年的大賽，電磁組又將遭遇全新的變化，一個很明顯的特點就是，電磁組將變得更好玩，更具挑戰性。為何這么說，因為組委會要求，參加電磁組的賽車必須兩輪著地，也就是要立起來跑，通過在賽車中增加陀螺儀和傳感器，從而保持賽車的平衡。因為電磁組需要電磁傳感器感應磁導線來導航，在磁導線依然為一根中間線且埋于賽道下的前提不變時，電磁傳感器必須保證一定尺寸同時與賽道之間的距離不可能太大，從而盡量保證判斷的靈敏性，這就要求賽車必須具有一定的長度。可以說，這一改變就不僅考驗競速，更要考驗同學們對賽車速度和平衡性的綜合考慮，從考察內容上無疑增加了同學們學習內容的廣度，再次改變了傳統賽車的設計思路，需要重新開始一個不同的賽車結構設計。也許到了今年7月份的分區決賽之際，我們就可以看到這些站起來跑的電磁組賽車的風采了。

賽道的煥然一新

賽道是智能車競賽的基礎，也是最直接的增加競賽難度的一種形式。對比過去幾年智能車競賽的賽道變化，賽道的難度不斷增加，具體表現在決賽賽道的轉彎數量增多，曲率變大，增加了交叉、坡度以及虛線判決、快速彎道曲率變化等(圖1 2006和2011年賽道的對比，圖1a是2006年首屆賽道)。

以去年的比賽賽道變化為例，最明顯的是一個發卡彎，這個彎道最特別之處在于，雖然存在于一個下坡道后的直道盡頭，但并不是直接直道接發卡彎，而是直道之后先是一個右彎，然后緊跟一個左發卡彎，這種組合非常考驗賽車在高速運行中的判決能力和控制力(圖2)，過彎的速度掌握要求很高才能既不損失時間，又不沖出賽道。另外一個比較特別的就是連續的S彎道，以往的小S彎是單獨出現，這樣賽車提前捕獲信息后，經過計算可以直沖，但是今年的小S彎之后緊跟大S彎，讓賽車必須根據S彎的曲率進行快速調整，增加難度的同時讓賽車直沖小S彎的危險更大(圖3)。可以說這兩處賽道的曲率變化都非常快，讓賽車在搜集信息和判決的過程必須設計得更為優化，才能順利通過。而對于去年新加入的虛線判決，因為幾乎所有賽車都不是采用單點掃描而是多點捕獲，因此虛線的存在并不會造成實質性威脅。不過，賽道的變化作用是立竿見影的，去年的比賽結果是7所高校分享了9個特等獎名額，而且多個高校首次染指特等獎。

今年的賽道變化會更明顯，其中最關鍵的一點是判決線不再是一條而是兩條，分居于賽道兩側，賽道的寬度也從50cm縮減至45cm。兩條判決線的出現，讓智能車必須有兩個采集的傳感器/攝像頭，這對新一屆的比賽將產生實質性的影響，一方面是兩個采集單元獲取的數據要在處理單元進行不同的分析與共同判決，從而決定賽車的下一步動作，另一個就是通過兩個不同的采集單元的信息，進行距離的判斷，從而盡量控制賽車在中間行駛而不要沖出賽道。還有一個筆者想到的挑戰是，雙向判決對賽車的穩定性提出更高的要求，因為如果賽車很接近一側的賽道邊沿，就會讓某一邊的判決可能出現故障，對整個賽車的判決產生本質的影響，這就要求賽車要盡可能保證平穩，可能減慢一些速度。這一改變的發生，可以說是今年智能車競賽最大的看點，也是智能車走向真正智能一個重要的演變。我們知道，在路上行駛的車輛，不可能去判決中間的一條線行駛，而更多的是判斷車兩邊的車道線，所以，這一改變無疑讓智能車具備了一定在路上行駛的雛形，更貼近未來設想的智能車的一部分需求。我們還希望的是，在飛思卡爾技術論壇的智能車競賽中出現的這種減速帶的賽道，是否能出現在我們的智能車競賽的賽場(圖4)。

另一個角度看，由于增加了一個數據采集單元，設計需要重新定義，也從客觀上讓今年參賽的同學相對站在一個公平的起跑線，而今年可以允許32位的MCU加入競速賽，無疑也給人無限的期待，傳統的競速賽其實8位、16位并不比32位遜色多少，但這一賽道的變化，無疑給了32位更好的發展空間，讓比賽充滿懸念。

其他看點

創意賽的加入，改變了智能車競賽單純競速的歷史，從設立之初的抗震救災到去年的智能交通管理，再到 2012年提出的智能停車的主題，逐步貼近生活的主題也讓智能車競賽有了全新的亮點。創意賽由于每年主題不同，因此，其實每年參加的比賽車輛都是需要全新設計的，因此對組委會而言，創意賽的命題才是關鍵，怎樣能夠通過命題設計而考察于競速賽完全不同的主題，是創意賽命題最根本的出發點。從前兩屆創意賽的比賽過程看，其中一個特別的感受是，創意賽的賽車比競速賽的要更智能。

今年的比賽，秘書處透露還有一個全新的設想，就是在比賽中增加追逐賽環節，讓比賽更有觀賞性，因為競速追逐不僅考驗速度，更可能會通過競速追逐的環節考察賽車的穩定性