第三章 路径识别模块
3.1路经识别模块的方案选择
在整个设计过程中，路径识别模块是智能车系统的最为关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到最终性能的优劣，它关系到之后的其他模块及控制算法设计。在传感器模块方案的选择中，主要有以下两种方案：
方案一：采用CCD图像采集识别
电荷耦合器件CCD(Charge Couple Device)是一种MOS(金属-氧化物-半导体)结构的新型器件。它具有光电转换、信号存储和信号传输的功能，在图像传感、信息处理和信息存储方面应用广泛。
方案二：红外反射式传感器阵列
利用红外对管组成传感器阵列，红外发光管发出红外光线，光敏接受管接受地面的反射光，接受管接受到的发射光强随地面反射物体的颜色不同而变化，传感器输出的电压值也随之而变化[11]。把每个红外传感器输出信号都量化成数字信号，根据红外光电管的排列位置，识别出黑线的位置。
方案一使用CCD的优点在于获取外界的信息量丰富，可以很好地识别出直线赛道与弯道，并计算出赛道的曲率，故可预知到急转弯的存在，避免在急转弯时车速过快而冲出赛道。但是其硬件结构复杂并价格较贵，数据量和运算量较大，算法复杂，对系统的运算能力要求高。且要求被识别的场地光照稳定，因为CCD无法适应被摄物大范围的亮度变化。另外采用图像识别的视觉系统，视觉信息处理复杂，识别结果传到决策和控制系统有较长的时间延时，当机器人以高速运动时，由于机器人本身运动惯性，难以在高速情况下及时纠正沿指示白线行走时的偏差。
方案二采用红外反射式传感器模块，近距离红外传感器体积小，安装方便，对环境的要求不高，而且可以防止外部可见光线的干扰。传感器阵列中每个传感器输出的模拟电平通过特定的芯片转换为单片机IO口可用的数字量高低信号，通过多个光电管的排列，经软件算法处理，可以得知黑线所在的位置，且可以方便的改变光电管的排列阵列，以满足实际情况的需要。红外线传感器阵列输出的数据量不大，数据处理的时延较小，适合采用单片机控制的系统。但是红外反射式传感器的个数受大赛限制，而其能检测到的路面信息也很有限，不能提前预知前方路面的信息。
由于采用红外反射式传感器提取的路面信息有限，在算法上难以有较大改进；而CCD传感器的数据量和运算量大的问题可以藉由使用视频解码芯片SAA7111来有效解决。因此本次设计决定采用CCD传感器作为路径识别的传感器。
3.2路经识别模块的构成
由于大赛提供的电池为7.2V，而摄像头所需的电压为12V，需提供升压电路使摄像头能够正常工作。正常供电后,该摄像头便可得到原始的信号波形，它是PAL制式的模拟信号，包含行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号如图3-4。但该形式的信号并不被CPU所直接使用，所以需要加入视频解码芯片SAA7111，将其模拟信号转化为数字信号，同时产生各种同步信号（如图3-5），CPU利用该同步信号便能准确地将图像数组存储起来，这便完成了基本的路径检测模块（如图3-1）功能。
图3-1 路径检测功能模块
