淺析激光傳感器的智能車路徑識別系統(tǒng)設(shè)計

李依霏

摘 要：隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，交通事故、酒駕等一系列影響駕駛安全的事故也接踵而來。本文通過分析激光傳感器的路徑智能識別原理，詳細講解激光傳感器的路徑識別設(shè)計及激光傳感器的路徑信息處理，從而達到傳感器監(jiān)測準確、正常，路徑識別系統(tǒng)設(shè)計完善，為智能車安全行駛保駕護航。

關(guān)鍵詞：激光傳感器；路徑識別系統(tǒng)；路徑信息處理

中圖分類號：TP212.14 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0083-01

科學技術(shù)的不斷進步，計算機技術(shù)、電力技術(shù)、通信技術(shù)等得到大力發(fā)展，這些技術(shù)被汽車制造行業(yè)廣泛運用，制造出的新型智能汽車推動了國家經(jīng)濟的前行。基于這種情況，制造智能汽車，是汽車行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，而智能車的發(fā)展的重中之重，就是激光傳感器的路徑識別系統(tǒng)。

1 激光傳感器的路徑智能識別原理

1.1 激光傳感器的工作原理

激光傳感器最大的特點是可以非接觸測量，且精度高，頻率快，其路徑智能識別原理激光就是三角反射式測量原理，這種原理基于簡單的幾何關(guān)系。激光二極管發(fā)出的激光束被照射到被測物體表面。反射回來的光線通過一組透鏡，投射到感光元件矩陣上，感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件。反射光線的強度取決于被測物體的表面特性。為此，模擬元件PSD的敏感度需要進行調(diào)節(jié)。而對數(shù)字元件CCD傳感器，可以使用德國米銥提供的實時表面補光技術(shù)可以瞬時改變接收光強。傳感器探頭到被測物體的距離可以由三角計算法則精確得到。采用這種方法能夠得到微米級的分辨率。根據(jù)不同型號，測量得到的數(shù)據(jù)會由外置或內(nèi)置控制器通過多種接口進行評估。點激光傳感器投射到被測物體上形成一個可見光斑，通過這個光斑可以非常簡便的安裝調(diào)試探頭，因此點激光傳感器被應(yīng)用到非常多的領(lǐng)域，成為精密距離測量的熱門選擇。根據(jù)不同設(shè)計，光學測量原理最大允許測量距離達到1m。根據(jù)測量任務(wù)的需要，可以選擇非常小的量程，但是具有極高測量精度。或者選擇大量程，但是測量精度會有所下降[1]。

采用激光三角反射式測量方法的好處：較小的測量光斑；允許較大安裝距離；較大的量程；幾乎可以測量任何被測物體材料。應(yīng)用限制：被測表面的性能對測量精度有一定影響；需要光路保持清潔；與光譜共焦式傳感器，電容式或電渦流式傳感器相比，激光傳感器尺寸偏大；測量鏡面被測物體，需要調(diào)試安裝位置和角度。

1.2 激光傳感器的智能路徑識別原理

首先采用激光傳感器對路徑的狀態(tài)信息進行采集，并進行相應(yīng)的預處理，然后從狀態(tài)信息中提取有用的特征，并對特征進行歸一化處理，最后采用支持向量機對路徑進行智能、自動識別，并輸出識別結(jié)果進行系統(tǒng)智能規(guī)劃路徑。

2 激光傳感器的路徑識別設(shè)計

2.1 硬件電路的設(shè)計

為了讓各個電子器件能夠正常工作，設(shè)計外圍電路以提供其工作環(huán)境。盡量將外圍線路壓縮在1-3個端子盤上，那樣出現(xiàn)了問題后也能查找方便，并且將系統(tǒng)的所有電路板均設(shè)計制作成PCB板，這樣能夠有效的提升系統(tǒng)的可靠性。

2.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計

控制系統(tǒng)是智能車的心臟，更是整體設(shè)計的重中之重。如果控制系統(tǒng)不成熟，整個智能車就無法上路行駛，否則會帶來無法想象的事故。控制系統(tǒng)的主要功能是完成對轉(zhuǎn)向舵機與直流電機的控制，目前來說PID控制是一種非常成熟的控制方法，其在智能車輛控制領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用，但PID控制器的采樣時間及各項系數(shù)對控制器調(diào)節(jié)能力影響很大，這需要通過大量試驗確定各個參數(shù)并通過各類型路徑的驗證才算完善。

2.3 路徑精確識別

采用激光傳感器來識別路徑，激光傳感器輸出電壓值與其接受紅外光量有很好的對應(yīng)關(guān)系。在每次行駛之前都對每個傳感器動態(tài)建立數(shù)據(jù)表，將其在白板上及黑線上的電壓值存儲在單片機內(nèi)存中，在主程序運行時對每個紅外線傳感器輸出電壓值都進行AD轉(zhuǎn)換，從而找出汽車在系統(tǒng)控制下所造成的偏移量，然后進行修正。

3 激光傳感器的路徑信息處理

3.1 激光傳感器的路徑信息采集

路徑信息采集是智能車自動行駛的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步。如果信息采集不準確，會導致事故，造成乘坐人員的人身財產(chǎn)安全受到傷害。使用激光傳感器進行路徑信息實時采集，采集速度快，易實現(xiàn)等優(yōu)點。激光傳感器分為發(fā)射與接收兩個部分，從而提取路徑的變化信息，達到智能車提前避讓的目的[2]。

3.2 路徑信息的處理

激光傳感器采集的信息比較廣泛，其中有一些信息會影響系統(tǒng)的正常使用，尤其是噪聲對路徑特征提取會產(chǎn)生不利的影響。傳統(tǒng)處理方式是采用濾波器進行去噪處理。激光傳感器是采用小波分析進行去噪，該方法可以多尺度的分解，更為精密、準確。

3.3 提取感興趣區(qū)域

由于激光采集器收集的路徑信息比較多，其中包括了一些無用信息，而正常駕駛中只需要考慮到有用信息即可。所以，我們通過設(shè)置參數(shù)模型進行定量分析，提取出有用信息，這樣一是能夠使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，二能夠使系統(tǒng)運行更加快速。

4 結(jié)語

隨著高科技技術(shù)的發(fā)展，智能汽車的批量生產(chǎn)也被人們提上日程。智能汽車能夠給人們生活帶來翻天覆地的變化。用于民生，可以減少交通事故的發(fā)生；用于軍事，可以依靠無人駕駛減少士兵的傷亡。所以，激光傳感器的路徑智能識別系統(tǒng)設(shè)計是未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢，也是各位專家目前研究的方向，希望本文能夠給讀者們帶來一點幫助，如有不當，敬請指正。

參考文獻

[1]趙繼聰，周盼，秦魏.激光傳感器原理及其應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?011（9）：102.

[2]臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.