摘 要
随着汽车工业的不断发展，智能控制理论与技术广泛应用在运输工程上，智能汽车的设计走入人们的视野。路径识别是智能车系统设计中最主要的模块之一，该方案设计的情况，在很大程度上影响着智能车的性能。本文从智能车工作的基本原理入手，分析了光电传感器智能车道系统的设计情况，介绍了合理设计智能车的路径设别模块。
【关键词】智能车 光电传感器 应用
随着汽车工业的快速发展，智能汽车的设计和开发受到人们的广泛关注，智能汽车会改革原有汽车信息采集、数据处理、导航定位等方面的设计，智能化汽车成为今后汽车工业发展的趋势。智能车设计的系统是以标准的汽车模型为依据，为了确保智能车的行驶速度及可靠性，单机片必须对运行的路径展开判断。实现智能车自动驾驶的重要保障是获取正确的路面信息。路径识别模块是智能车系统不可替代的设计，路径是被可以采用光电传感器、CCD/CMOS图像传感器进行设计。本文以光电传感器的路径设计为研究对象，提出合理设计路径模块的方案。
1 简述智能车工作的基本原理
智能车又可以称作无人车，是一种及环境感知规划和多等级辅助于一体的综合系统。随着传感器技术的不断发展，智能车的发展也步入新的时期。光学传感器在智能车的设计中占据重要位置，该传感器可以获取道路的信息，把正在运行中的车速传递给系统，系统对收到的信息和图像加以分析，采用相应的控制算法算出最合理的速度及旋转角度。光电传感器通常情况下可以划分为发送器、检测电路、接收器组合而成。传感器作为智能车的眼睛，必须可以真实、快速反映赛道的信息，方便系统对智能车进行掌控。
2 基于光电传感器智能车道系统的设计
2.1 设计激光传感器
设计激光传感器的原理与一般的光电传感器原理相同，通常由发射和接收两个套件组成。发射套件采用振荡管发射出来特定的频率震荡波之后，采用三极管不断放大，促使激光管发出光。接收部位依靠接收管接收所反回来的光强，采用电容滤波输送至单机片的I/O口，根据返回电压的情况，对前方的路径展开合理的判断。为了避免激光传感器出现互相干扰的情况，可以采用程序掌控三极管，达到对不同激光传感器进行分时发光的目的。把全部的激光传感器划分为多个小组，采用飞思卡尔单片机的I/O口掌控各个小组传感器发光的情况。如此一来，接收管就无法接收相邻传感器发射出来的激光，有效的防治相邻传感器出现的干扰问题。
2.2 设计反射式光电传感器
红外线反射式传感器进行路面检测的原理是根据光外线所发射的红外线，照射在地面进行信息的收集，随后反射到接收管。红外线处于黑白色之间的反射系数有所不同，红外线会吸收多数的黑色道路，白色道路则会被反射回来。传感器的接口会把所接收的红外线光根据正比转化成电压的输出信号，从而有效的对黑白路面进行区分。采用此种装置进行测量，是把发射信号调制以后输送到红外线发射，光敏管把反射的红外信号接收进来。如果反射面物质相同，反射强度I被称为反射面与传感器之间距离x的非线性函数值，三者之间的关系如图1.
在进行电路设计之时，必须确保小车的体积不能太大，可以选用漫反射传感器RPR-220，该探测器的最优的探测距离在6—8mm之间，在这个区间内的反应强度最大。该传感器的滤光性能较好，其内部设置的可见光过滤器可以把离散光减小。反射型光电探测器其接受器的响应波处于760mm-850mm之间。在设计实际电路中为了合理增加探测距离，削减外界红外线的不良影响，可以运用单机片发出脉冲信号，实现调制发射和接收电路的效果，从而组成传感器的模块。在实际设计智能车之时，可以在其头部设置对歌接受传感器，采用光线爱闹的漫反射效应，组合成线型传感器阵列，依照不同传感器所得的探测数据算出黑、白路面的范围及界限。
2.3 比较反射式传感器与激光传感器的利弊
反射式传感器对反射光加以测量，其中的某些器件会采用滤波、频率调制等方式提升其精度值，其测量效果的准确性和可靠性有很大的提升空间。激光传感器的波长具有一定的单一性能，且该接收管只会把同一频率的反射光进行接收，可以很好的预防可见光对反射激光产生的影响，激光传感器的可靠性、准确性在很大程度上大于红外光传感器。反射式传感器的探测距离通常在1cm之下，该传感器在进行自主寻迹、躲避障碍的近距离应用是有效的。在进行智能车黑白赛道的测试时，必须把其安装于小车的地盘之下，确保探测环境处于阴影范围，不会遭受日光的干扰。激光传感器的探测距离大约为40—50cm，具有较好的前瞻性能，比较适合用于智能车的设计上。
3 合理设计智能车的路径设别模块
路径识别就是依靠不同的发射、接收管，对黑线位置进行探测，从而判断小车的运行方向。在智能车行驶的时候，因赛道复杂多变，小车处于赛道的状态会出现不同的情况。据相关研究得出，一般黑线的位置会存在19种常规状态，在加上检测不到东西、出现干扰的情况、十字交叉这些特殊的状态，一共是21种。位置状态是所有的数字量，具有刷新速度较快、响应及时的特点，设计智能车之时，可以才有S12芯片I/O多口的优势。进行设计时数字量可以通过单机片的不同输入，对探测的数据进行处理，检测不同状态的偏离情况。
4 结束语
飞思卡尔智能车设计的时候，才有光电传感对路径的信息进行采集，确保小车的安全性、可靠性。文中以光电传感器智能车道系统的设计为研究依据，介绍了合理智能车的路径设别设计的方案。
参考文献
[1]吕霞付，罗萍.基于光电传感器的智能车自动寻迹系统设计[J].压电与声光，2011，33（6）：939-942.
[2]王江华.基于XS128单片机的智能车赛道识别装置的设计[J].价值工程，2011，30（17）：155-156.
[3]周杰，詹灯辉.基于MC9S12DG128的智能车的控制系统的设计[J].自动化技术与应用，2011，30（1）：77-81.
作者单位
中南大学 湖南省长沙市 410012