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第一章 绪论
1.1引言
21世纪是高速发展的社会,是智能现代化的社会。智能机器人是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。智能小车即轮式移动机器人,是一种集环境感知、决策规划、自动行驶等功能于一体的综合智能系统,智能小车集中地运用了自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科的知识。随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展,智能小车在工业生产和日常生活中已经扮演了非常重要的角色,近年来,智能车在野外、道路、现代物流及柔性制造系统中都有广泛运用,已成为人工智能领域研究和发展的热点。
目前,智能小车领域的研究已经能够在具有一定标记的道路上为司机提供辅助驾驶系统甚至实现无人驾驶,这些智能小车的设计通常依靠特定道路标记完成识别,通过推理判断模仿人工驾驶进行操作。本文所述智能车就是一种自动导引小车,能够在给定的区域内沿着轨迹自动进行行进。小车运行过程由方向检测和电机驱动两个部分控制,采用与白色地面颜色有较大差别的黑色线条作引导。智能车寻迹系统采用红外反射式光电管识别路径上的黑线,并以最短的时间完成寻迹,用单片机STC12C5A60S2控制光电传感器组,对采集到的信号进行分析处理并做出逻辑判断后,得到行进方向,再通过直流电机驱动前轮转向,实现智能小车的循迹行进。智能车的驱动采用直流电机,并采用PWM实现直流电机的调速,为了使智能车快速、平稳地行驶,系统必须把路径识别、相应的转向伺服电机控制以及直流驱动电机控制准确地结合在一起。本文对智能电动小车的寻迹及速度控制等进行了研究[1]。
1.2智能小车的研究现状 1.2.1国外概况
对智能汽车最为重视的国家当属美国了，美国交通部2000年投资3500万美元与通用公司进行长达五年的合作，开始筹划开发汽车的前后防撞系统。几乎同一时刻，美国的知名高校也开始了研发全自动汽车，并不断完善改进，很多研发团
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体也都陆续加入开展这项工作。
欧洲开发基金投入大量资金支持智能系统的研发，研究方向为驾驶人行为分析、增强行驶中的视觉效果、合理控制汽车的前后车距、自动感应道路和其他物体的等周边环境，以及感应红绿灯及其他方面的信号等等，通过GPRS或者汽车周边的环境以及导航系统对汽车进行导航，同时智能操控其方向与速度。多组数据证明，这种智能系统可以有效降低交通事故，减少接近 20%的事故发生。
视觉系统是智能车的一个重要的组成部分，道路和障碍物是视觉提取的最重要信息，需要对这两个目标体进行提取计算与跟踪处理，对此，德国慕尼黑联邦国防大学与奔驰公司进行了合作研制，将一辆500SEL的奔驰车改装成的一辆 VaMP 试验车，并进行多次试验。每一次的试验，改装后的试验车都行使了接近 2500公里，其中将近95%的路程是由智能控制系统自动完成的，试验的成功也促进了智能控制的进一步发展。
在智能车控制系统中，防撞警示系统也是不可或缺的一部分。欧洲调查发现：提前0.5s得到“预知警示”，那么汽车驾驶员就可以避免至少60%的碰撞危险的，减少追尾撞车的事故；“预知警示”时间提高到1s，则90%的碰撞事故将不会再发生。研究智能汽车不仅是对汽车的本身进行研究，还包括智能运输系统和智能交通系统的研究，这些研究的倘若成功可以促进国家经济的发展。美国一项研究表明，这种影响可能会超过覆盖全美的洲际高速公路。研究的目的与意义在于：可以大量降低公路交通拥挤、堵塞，甚至是汽车油耗，使城市减少 25%～40%左右的损失，这些损失都是由于交通拥挤和堵塞造成的。这样就可以大幅度提高公路的通行能力，至少使现有高速公路的交通量增加一倍，道路畅通也在很大程度上提高了公路交通的安全性。除此之外，智能系统不但提高运输效率还能带动交通运输行业的健康发展与繁荣。
在对智能汽车的研究中，日本和美国目前处在比较领先的地位，现在他们用高性能的专家控制系统开发智能车控制系统的推进器驱动，这种产品如果实现将帮助驾驶员对道路信息有一个更为全面的了解，使行车更为方便安全，例如对于抢道、超车等危险行为作出提醒或者警告，告知司机现在的前后车的安全距离，提醒司机是否疲劳驾驶，监查驾驶员的精神面貌等等，这些技术的完善对智能车控制系统的进一步提高作下了铺垫[2]。
1.2.2国内概况
早在1986年，清华大学就开始了关于我国智能汽车的研究(图1.1)，一直发展至今天。其中，目前最先进的智能无人驾驶汽车由清华大学自主研制，它可以在各种复杂的路面上行驶，这个高端科技的无人驾驶汽车采用激光雷达和摄像头
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图1.1无人驾驶小车研究
[3]
作为外部传感器，运用现阶段最先进的图像处理技术对道路信息进行识别判断，来实现智能车的自动驾驶功能。为了不断地提高技术性能和完善该车的智能控制系统，工程师们一直都在不断地刻苦研究，以便该控制系统可以早日的运用到我们日常使用的小汽车上。另外，对智能车系统控制的研究在其他高校科研机构中也相继的展开了。如：由香港城市大学自主研发的自动导航车和服务机器人，“智能先锋号”由中科院合肥物质科学研究院主导研究开发，还有北京理工大学也不断地参与研发关于智能汽车控制系统等等，这些都极具现实意义。
要不断的完善汽车的动力性和各方面的控制性能，保证汽车在行驶的时候可以平稳、安全并且低功耗，那么通过不断地对智能控制的研究可以使其成为可能。通过不断开发新技术和完善车载控制系统，可以使行车更为方便、安全，使人类
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