智能汽車系統(tǒng)是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，涉及傳感器技術(shù)、信息融合技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等。近十年來，隨著智能運輸系統(tǒng)（E-T）研究的興起，對于智能汽車及其相關(guān)技術(shù)的研究引起了廣泛關(guān)注。在這一背景下，旨在提高大學(xué)生自主創(chuàng)新能力，提升高校相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)W術(shù)水平，提高汽車企業(yè)的自主創(chuàng)新能力的智能模型汽車的比賽也相繼召開。教育部為了加強大學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊精神的培養(yǎng)，委托高等學(xué)校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會主辦每年一度的全國大學(xué)生智能汽車競賽。該競賽是以迅猛發(fā)展的汽車電子為背景，涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械等多個學(xué)科交叉的科技創(chuàng)意性比賽。

　　“飛豹”智能賽車由浙江大學(xué)信息學(xué)院控制系開發(fā)。該賽車以Freescale公司的16位MC9S12DG128B單片機為核心，采用光電傳感器陣列感知路徑信息，以PID控制和模糊控制相結(jié)合的控制算法并輔之以異常處理算法作為控制策略，同時在比賽規(guī)則允許的條件下對賽車模型進(jìn)行了合理改裝和調(diào)整。

　　整個系統(tǒng)的硬件電路主要包括系統(tǒng)電源模塊、單片機模塊、傳感器信號檢測模塊、電機驅(qū)動控制模塊、人機交互模塊等五個部分。單片機模塊直接采用了清華大學(xué)提供的MC9S12DG128B開發(fā)板。

　　傳感器信號檢測模塊由路徑檢測和速度檢測兩部分組成。路徑檢測部分由10個光電傳感器“一”字按一定間距排列而成，在其外圍安裝了輕質(zhì)鋁合金罩以減少外界光線的干擾。單片機通過10個10位的A/D轉(zhuǎn)換口讀取光電傳感器檢測值，然后進(jìn)行數(shù)字濾波處理，保證了控制器輸入值的可靠性。速度檢測由安裝于賽車后輪的霍爾元件通過輸出脈沖信號進(jìn)入單片機ECT模塊，然后經(jīng)過計算得到賽車速度值。

　　人機交互模塊使系統(tǒng)具有友好的人機界面，可通過按鍵，無線通訊的方式改變參數(shù)，并通過LCD觀察系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，避免了對單片機的重復(fù)編程擦寫，有效提高了調(diào)試的效率。

　　系統(tǒng)軟件主要由主程序模塊、功能子程序模塊和中斷處理模塊等組成。系統(tǒng)通過在主程序內(nèi)循環(huán)調(diào)用信號檢測、信號處理、路徑計算和賽車控制等功能子

　　程序，實現(xiàn)不斷檢測路徑信息并作出相應(yīng)調(diào)節(jié)動作，完成路徑自動識別和自動行駛；通過PH口中斷，調(diào)用中斷函數(shù)來控制汽車運行狀態(tài)和修改相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)人機交互；

　　本系統(tǒng)采用單閉環(huán)，雙控制器的控制策略，其中雙控制器為模糊控制器和PID控制器，分別控制賽車的速度和舵機轉(zhuǎn)角，另外有一個異常情況處理模塊來處理賽車可能出現(xiàn)的異常情況，改進(jìn)控制策略對某些賽道情況的控制效果。模糊控制器采用MC9S12DG128B內(nèi)置的專用模糊控制指令編寫而成，PID控制采用經(jīng)典的增量式算法，運行效率高，魯棒性較好。

　　本系統(tǒng)的設(shè)計充分利用了MC9S12DG128B單片機豐富的硬件資源和強大的處理能力，在實際測試中表現(xiàn)出了良好的性能。