3.1 赛道识别模块
鉴于赛道识别在整个智能车系统中的重要地位，这里给出赛道识别的几种设计方案，对各方案进行详细介绍，并从中选择了一种适用于本次比赛的方案。
方案一：基于数字式光电传感器阵列的智能控制
基于反射式红外传感器的数字光电传感器阵列的路径检测方法具有较高的可靠性与稳定性，且单片机易于处理。由于本次比赛限制的传感器为16个，精度问题将是该方案一个难以跨越的障碍。而且光电传感器本身存在着检测距离近的问题，不能对远方的路径进行识别，降低了对环境的适应能力，影响了智能车的速度和稳定性。
方案二：基于模拟式光电传感器阵列的智能控制
基于反射式红外传感器的模拟光电传感器阵列的路径检测方法同样具有较高的可靠性与稳定性。它利用传感器对白色和黑色的反射率大小，把最大、最小值之间分为n个index区间，通过对各个传感器index值的组合基本能够确定智能车的位置，从而对位置和行驶方向都能较精确的控制。但这种方法对识别道路的计算量大，计算时间较长，且检测距离也不是很远。
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图3.1 模拟式光电传感器阵列 |
恐怖事件基于CMOS传感器的路径检测方法具有探测距离远的优势，能够尽可能早的感知前方的路径信息进行预判断，再现路径的真实信息。与光电传感器阵列配合使用具有远近结合的优势，且具有较高的稳定性和可靠性。但是本次比赛所要求的控制核心单片机MC9S12DG128，总线时钟最高25M，无法同时实现复杂的图像算法和控制算法。且该方案的设计周期长，硬件电路复杂。
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图3.2 CMOS传感器与光电传感器 |
基于CMOS传感器的路径检测方法具有探测距离远的优势，能够尽可能早的感知前方的路径信息进行预判断，再现路径的真实信息。在本方案中我们还利用CMOS传感器的特点在智能车前方虚拟出24个光电传感器，能够精确地感知智能车的位置。有效的图像分割；50Hz的控制频率；专门开发的图像信息去噪算法和图像识别算法确保了智能车运行的稳定性和快速性。并且硬件安装简单，调试方便。
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图3.3 CMOS传感器 |
在本次比赛中，为了让赛车的行驶得更快、更稳定，赛车应当提前知道赛道的信息，因此必须让智能车看得更远。为了能让智能车看得更远，只能从方案三和方案四中选择其一。由于控制核心只能采用比赛规定的MC9S12DG128，而MC9SDG128的处理能力有限，因此方案四更适合本次比赛。
3.2 速度检测方案
智能车的实际行驶速度是智能车速度控制的控制输入量，准确实时的测量智能车的速度才能实现智能车的速度控制，即纵向控制。常用的测速方案有以下几种：
方案一： 光电测速传感器
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图3.4 光电测速传感器 |
方案二： 测速发电机
原理是将旋转机械能转化成电信号，适合于测量速度较高的旋转物体的速度。采用电磁感应的原理。但市场上测速发电机应用于低压市场的比较少，而且都比较重，不适用于模型车，并且要将侧速发电机安装到电动车上需要对电动车模型进行较大改动，由于其质量较重，可能会严重影响电动车的机动性能， 除非自制。优点是测速准确、稳定、快速，可以直接由AD转换器读入单片机测得当前速度值。
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图3.5 测速发电机 |
方案三： 霍尔传感器
其工作原理是：利用霍尔开关元件测转速，内部具有稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路，其输出电平和TTL电平兼容。在待测旋转体的转轴上装上一个圆盘，在圆盘上装上若干对小磁钢，小磁钢愈多分辨率越高。霍尔开关固定在小磁钢附近，当旋转体以角速度M旋转时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的速度。缺点是磁钢的间距不好控制。
方案四：红外反射式光电传感器
该方案与赛道识别模块的方案一类似，即在转盘上贴一圈黑白相间的纸带。根据黑白纸带对红外线的反射率不同产生一连串的高低电平，再通过计算出单位时间的脉冲数来得出智能车的即时速度。
方案选择论证：
光电测速传感器受外界光源影响很大，不适合运动性物体的测速；测速发电机体积重量较大，不便于智能车上安装；而霍尔开关和反射式光电传感器具有灵敏可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低以及不怕尘土、油污、湿热等优点，综合智能车运动环境和重量轻的要求，我们使用了红牌反射式光电传感器来进行速度检测。
3.3 电机驱动调速模块的选择
通过电机驱动模块的调节，可以很直观的对速度及智能车的运行状况进行调节。在速度控制方面，一般是通过改变加在电机两端的电压来实现的，可以是连续改变（加直流电压），也可以断续改变(加脉冲电压)。根据不同的驱动电路可以采用不同的方式。最好是采用硬件配合软件的方法，因为毕竟采用软件来调节是比较精确和方便的。
方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制
采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对赛车的速度进行调整。这个方案的优点就是电路较为简单，缺点就是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高、而且安装在小巧的智能车上不太适宜。
方案二：采用达林顿管组成的H型PWM电路
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机的转速。开关的速度快，稳定性也高。但是比起集成电路的芯片控制还是逊色了不少，电路也较复杂。
方案三：采用竞赛组委会提供的桥式驱动器MC33886电机驱动芯片
通过芯片同单片机的控制完成电机的调速、正反转控制，其控制原理简单，并且稳定性极强。但是发热量很大，特别是需要采用反转控制时。
方案选择论证：
通过对比我们发现，MC33886芯片功能强大，电路简单，其主要缺点是发热量大。因此我们选用第三套方案，并将两块MC33886并联起来使用，这样既能提高带载能力，又降低了芯片的发热量。
