[发明专利]智能小车的循迹方法

权利要求书

1.一种智能小车的循迹方法，包括如下步骤：

S1. 小车利用摄像头扫描跑道，获取跑道的基本数据信息，计算得到跑道的边线信息，拟合得到跑道的中线信息，并根据得到的中线信息进行小车的控制参数整定，从而保证小车行驶在跑道中线上；

S2. 在步骤S1得到跑道的边线信息和中线信息基础上，小车利用摄像头实时扫描跑道数据，并计算得到跑道的直道、弯道数据信息；

S3. 利用步骤S1得到的跑道的边线信息和中线信息，以及步骤S2得到的跑道的直道、弯道数据信息，实时调整小车的控制参数，实现小车的快速稳定行驶。

2.根据权利要求1所述的智能小车的循迹方法，其特征在于步骤S1所述的获取跑道的基本数据信息、计算得到跑道的边线信息并拟合得到跑道的中线信息，具体为采用如下步骤进行计算：

A. 摄像头扫描获取数据：摄像头通过硬件二值化将跑道信息转换为黑白像素点并以二维数组进行存储；

B. 搜索跑道边线：对于存储的第一组数据，从左至右搜索左边线，并从右至左搜索右边线；对于剩余的数据，则在前一组数据中搜索得到的边线数据上，向左、右各N列搜索本组数据中的左边线和右边线，N为正整数；

C. 拟合跑道中线：根据步骤B得到的边线位置计算得到跑道的中线位置。

3.根据权利要求2所述的智能小车的循迹方法，其特征在于步骤S2所述的计算得到跑道的直道、弯道数据信息，具体为采用如下步骤进行直道和弯道的数据信息计算：

a. 当小车运行在中线上时，摄像头实时扫描跑道并获取跑道数据，同时采用步骤S1所述方法拟合跑道的中线信息，并计算中线拟合偏差；

b. 根据步骤a得到的中线拟合偏差，按照如下规则进行判断：

若中线拟合偏差值不大于设定的第一阈值，则认定小车当前行驶的跑道为直道；

若中线拟合偏差值大于设定的第一阈值，则认定当前小车行驶时将进入弯道，此时实时记录中线拟合偏差值大于设定的第一阈值的持续时间、中线拟合偏差值的极大值和极小值，直至中线拟合偏差值恢复到不大于设定的第一阈值，此时弯道的数据信息记录完成；同时记录弯道与弯道之间的间隔时间。

4.根据权利要求3所述的智能小车的循迹方法，其特征在于步骤S3所述的实时调整小车的控制参数，具体为采用如下规则调整小车的控制参数：

1）小车摄像头实时获取小车行驶跑道的数据信息，同时采用步骤S1所述方法拟合跑道的中线信息，并计算中线拟合偏差；

2）根据步骤1）得到的中线拟合偏差，按照如下规则进小车控制参数的调整：

若中线拟合偏差值不大于设定的第二阈值，则认定小车当前行驶的跑道为直道，此时维持小车的控制参数不变；所述第二阈值小于第一阈值；

若中线拟合偏差值大于设定的第二阈值，则认定小车当前将进入弯道行驶，此时调取步骤S2得到的弯道数据信息，并按照以下规则进行弯道状态下小车的控制参数调整：

ⅰ 若弯道数据的偏差极值小于第三阈值且正负交替，且持续时间大于第四阈值，则判定当前弯道为小型S弯道：此时减小小车控制参数中的PID控制参数，或者通过控制小车舵机的PWM占空比来限制舵机的偏转角度，从而使得小车能够快速通过小型S弯道；

ⅱ 若弯道数据的偏差极值大于第五阈值，偏差极值的符号唯一，且持续时间大于第六阈值，则判定当前弯道为C型弯道：此时增大小车控制参数中的PID控制参数，或者先通过控制小车舵机的PWM占空比使舵机提前偏转角度A，并降低驱动电机的PWM占空比使小车减速，从而使得小车能够以靠近弯道侧的方式快速通过C型弯道。