科教融合模式下Python-C的WIFI巡線避障車的實驗教學研究設計

張仕遠 盧彪 倪冰倩

摘 要：基于Python & C的WIFI巡線避障小車的研究目的是為了提高人們日常生活的質量，在自動駕駛、貨物運輸方面起到了奠基的作用，為未來科技的發展夯基壘臺。

關鍵詞：巡線避障;C & Python;科技

一、引言

科技的發展推進時代的進步，人們的生活水平在不斷提高，這與在科技的探索上有很大的關系。習主席發言強調：發展是第一要務，人才是第一資源，創新是第一動力。研究的目的主要有小車自動巡線技術以及人為干預控制技術，遠程視頻傳輸，路線規劃。經過研究，基本已經實現了預先計劃的基本功能，由于研究目的是作為發展方向的根基，所以在此基礎之上仍有較大的發展空間。在不同的適應場地，小車無論是在算法的改進上，還是在硬件的重新配置上或者是穩定性方面都有可以視情況進行自我修改的空間。作為該技術研究方面的框架，大體技術已經基本實現，相信在以后的深入研究下可以更大程度上為未來該方面的研究開辟道路。

二、系統構架設計

在硬件方面，主要進行的是為了使得小車多元化的硬件模塊，使其具有以下基本功能：1.超聲波避障功能，能夠自我識別障礙并且停止，避免與物體發生相撞。2.自動駕駛功能，給四驅小車加入超聲波和紅外線后，小車具有了巡線及自動調整方向的功能，這項功能的具體使用主要應用在貨物運輸或是道路勘察時的自動駕駛方面及。3.攝像功能，該功能可以記錄小車的實時路況，以小車視角來觀察周圍情況。4.聯網功能，小車加入互聯網模塊后可以獲取互聯網相關信息，從網絡方面衍生出軟件方面的拓展功能。5.舵機器件，該器件讓小車可以外接其他功能，能夠在不同的領域拓展不同額外的硬件方面的功能。

模塊方面可分為：超聲波模塊、視頻傳輸模塊、紅外線傳感器模塊、WIFI模塊等研究小車所需要的基礎模塊。小車的硬件方面進行了多次兼容化調試，把軟件與硬件的指令傳輸中出現過的問題進行改正，最終軟硬件能夠完美融合，基本和預設實現功能相符。該項目小車相于以往更加智能化更加多功能化。智能化工具的發展在很多領域都有使用，在智能車駕駛方面也是非常熱門，在這些方面取得的進步，對于智能化的發展會被更加重視，智能車的研究對于科技力量的發展有著十分重要的作用。

軟件方面具有以下基本功能：1.刷入C語言及Python環境，C語言作為整個小車的主要基層語言，Python擁有很強的圖形處理功能使小車在圖形識別上能夠擁有高效率。2.小車采用四驅，對四個馬達分別寫入控制指令，通過不同的輪子轉動來實現，原地調整方向。3.重力感應控制，可以通過無線設備的陀螺儀模擬方向盤人工控制小車。4.編寫VR視角控制，通過手機的陀螺儀作用可以改變小車的攝像視角。5.路線規劃，在控制端畫上要行駛的路線，小車就可以自動根據終端設置好的路線行駛。6.自動駕駛，基于深度學習實現在執行層的自動駕駛功能。

三、基本功能

項目小車采用了樹莓派主板作為研究設計的基礎。自動駕駛方面：作為自動駕駛技術的實驗項目，用來模擬智能車駕駛系統，通過該項目作品來研究智能車自動駕駛系統。智能小車可以根據預先設置好的路線來行駛，可以在行駛的道路上自動避免撞擊。自動駕駛兼并物聯網型智能小車的研究，可以很大程度上節省人力，使得人工效率更大化。智能化小車的創新型開發具有一定的特殊功能，這是目前生活中大多數普通產品所不能具有的地方，經過開發設計，該科技發展的前景擁有不可估量的提升空間。

智能車環境檢測技術方面基于卷積神經網絡模型的目標識別、檢測技術與改進的區域卷積神經網絡。為了更大程度上優化項目，在對小車多傳感器融合技術方面將會進行基于深度學習網絡的視覺傳感器、雷達傳感器與攝像機傳感器的多源數據融合技術開發，并且深度學習技術在自動行駛領域的感知層、決策層與控制層在研究內容方面的運用不斷地提高感知、檢測與控制的準確率，爭取在該方面取得一定的成功。

小車擁有視覺上距離的檢測功能，該功能是利用了超聲波和紅外線設備進行輔助，在經過一定的算法進行處理后得到一定的結果。小車在沒有人為操作的情況下仍然可以很好地進行工作，可以在原有的路線或者是預先規劃好的路線上行駛。小車避免與障礙物發生撞擊是通過傳感器進行周圍情況掃面工作來確定是否有障礙物以及和障礙物的距離。在控制端有地圖繪制功能，在繪圖完成后小車會根據繪制的軌跡行駛。

四、展望

智能車的研究目前正處于被人們重視的階段，大多數國家都在進行人才召集，眾多公司在小車的研究方面投入了大量的資金，盡管收獲不太樂觀，但是對于該科技方面的研究從來沒有停息，甚至愈來愈熱烈。關于科學技術的發展，根據“科教興國”以及“科學強國”，科技水平的高低往往會和國家的發展水平好壞相關聯。

智慧交通的運用上可以把小車接入互聯網，通過大數據獲取衛星地圖結合本地算法檢測周圍實時路面情況，同時由于小車的聯網控制可以實現實時獲取控制端發送的指令，保證在完成一個命令后可以接收到下一個要處理的新命令。這樣的處理讓小車在很大程度上變得更加靈活。在遇到預先未考慮到的情況時也具有一定的臨時處理更正功能，以此進行遠程人為干預，實現小車更大程度上的自動處理工作。

在研究小車的自動化行駛過程中進行不同場地的調試，如在水泥地，在橡膠地，或者是客廳中等一些實驗地，這樣能夠更大程度上提高小車對于不同行駛路面的兼容性。在技術方面，加深對小車語言的學習，利用各語言環境擁有的不同方面的優點，對小車的不同作用方面達到更優化。為了讓小車的兼容性更強，使得軟件方面和硬件方面能夠融合的很好，對于小車的零器件選擇方面需要進行多次篩選并調試。主要根據小車大多數的使用環境來進行基本要素選取。在代碼的編寫上先保證小車能夠基本達到預期的結果。在一定的基礎上，把寫入的代碼進行一步一步優化，寫入更簡潔、更高效的程序來支撐小車的運行。

參考文獻：

[1] 岳俊峰， 李秀梅. 基于機器視覺的智能小車自動循跡及避障系統[J]. 杭州師范大學學報（自然科學版）， 2020， v.19;No.107（02）：91-98.

[2] 王芳， 張廷凱， 陳正超. 一種智能變速巡線避障小車：， CN105005299A[P].

[3] 岳俊峰， 李秀梅. 基于機器視覺的智能小車自動循跡及避障系統[J]. 杭州師范大學學報（自然科學版）， 2020， 19（02）：200-207.

[4] 劉衡， 王致杰. 基于自動循跡與避障的智能小車設計[J]. 新一代信息技術， 2019， 002（019）：30-35.

[5] 付喜錦， 高曉紅. 多功能智能循跡避障小車的設計與實現[J]. 隴東學院學報， 2018， v.29;No.113（03）：16-19.

[6] 史楠， 張宇光， 秦向攀，等. 一種循跡避障小車：， CN210310640U[P]. 2020. [6]劉小艮.大數據時代計算機軟件技術的應用