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1、湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目申报表项目名称：基于Corte-m3技术的自动循迹小车学校名称湖南文理学院学生姓名学号专业性别入学年份周湘平机械电子工程男2011伍权机械电子工程男2011赵华荣机械电子工程男2011胡勇机械电子工程男2011任俊达机械电子工程男2013指导教师陈卫国职称高工项目月一级与洞幺科机械工程学生曾经参与，周湘平：曾参)大赛，对机械,以Cortex-欣项，为我对单,在2014年湖i自动书写黑才单片机编程及彳伍权：曾参加:假期间学习了了stm32中库I参赛，并荣获;赵华荣：熟悉大赛中负责，及温度监控，?科研的情况加湖南省第二届工程实训大赛并获得湖南省二等奖，及湖
2、南省力学系统有了初步的认识；I的开发与应用申请了学校2013年创新创业申请项目，并获得立片机的学习与应用提供了一个良好的平台；菊省第六届大学生机械创新大赛中，本人参与了魔幻无尘黑板、板及智能机构演示仪的设计与制作，在此过程中，使自己在i更件调试的能力得到了一定的提升。第五届机械创新设计大赛，参加UG培训并获得证书，在2013年寒51单片机，掌握了单片机的基本原理和应用，学习了stm32了解到的调用，在第六届湖南省机械创新大赛中以作品智能机构演示仪胡南省二等奖。keil环境编程，mSimjAR.等软件较为娴熟。在第六届机械创新智能机构演示仪，奔跑中的黑板等作品的单片机编程，其中涉(E外控制，AD
3、-DA转换，I2C总线协议，12864液晶显示等，并得到了理想的效果。胡勇：2012年12月，加入湖南文理学院大学生创新创业研究项目中由陈卫国老师带领的Cortex-m3技术自主开发与应用研究小组，开始进行Corte-M3处理器库函数以及开发试验的学习，现在已经基本掌握了其库函数的运用，能做一些基本的实验，并且还与小组成员以作品职能机构演示仪参加湖南省第六届机械创新大赛。任俊达学习了计算机基础、c语言，拥有一定的编程能力，乐于接受新知识，对循迹小车的相关项目有着浓厚的兴趣。指导教师承担科研课题情况1. 88.791.7在湖南华南光电仪器厂总装分厂从事红箭-8反坦克导弹制导系统研制工作。2. 9
4、1.796.1在湖南华南光电仪器厂设计所从事大型转镜式条码扫描仪设计工作（JDC机械号）。3. 96.98.1在湖南华南光电仪器厂民品所主持CCD条码检测仪研制工作（湘科鉴字1996第194号）。4. 98.99.5在湖南华南光电仪器厂远程监控从事HN8800远程监控系统设计工作。5. 99.52000.1在湖南华南光电仪器厂华鼎公司从事路桥收费系统设计工作及电子警察系统集成工作。6. 2000.l2004.9在湖南华南光电仪器厂航弹所从事国家“十五”重点预研项目机载布撒器研制工作及250-3航弹智能化改造项目研制工作。项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题目的：通过设计构建智能小车系统
5、，培养设计并实现自动控制的能力。在实践的过程中，熟悉以STM32F103单片机为核心控制芯片，设计小车的检测、驱动和显示等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹。灵活应用机电等相关学科的理论知识，联系实际电路设计的具体实现方法，达到理论与实践的统一。在此过程中加深对控制理论的理解和认识，为参加全国智能小车大赛做准备。内容：该智能小车主要可以三部分：传感器检测、电机的驱动及控制系统。智能小车要实现自动寻迹功能，还可以扩展避障等功能，感知导引线和障碍物，实现小车自动识别路线，并正确行进路线，并检测到障碍物自动躲避。解决的问题：1知识的储备自动循迹小车这不仅仅是局限于机械还是电子这某一单一的领
6、域。他涉及到了方方面面的领域与学科，统计学，高等数学，逻辑综合学，力学，热学，计算机控制，机械原理，机械设计，电子电工，模电，数电，电路等等。这需要为后面的进展打下憨实的理论基础。2 .算法问题。对于小车自动循迹，需要对其收集到的数据进行整理并作出合理的判断，所以必须设计好一个合理的算法。3 .操作系统问题。对于自动循迹，我们必须考虑其时效性，准确，迅速，无误。所以我们必须按其性能选择合理的操作系统。4 .硬件问题。Ao机械方面问题自动循迹小车，在运动的过程中会遇到很多的干扰与挑战，如路况及障碍物，所以一个完善的机械结构是其完成循迹功能的前提保障。Bo电子元器件方面电子元器件的选择是所有代解决
7、的问题的重要切入点，元器件选择的好坏直接影响到了前面所有提到的和还未提及的。必须对所要涉及的传感器件非常的了解，对于元器件的工作原理必须阑熟于心，这些需要我们不断的学习与积累。国内外研究现状和发展动态1.国外智能车辆研究现状：国外智能车辆的研究历史较长，始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分成三个阶段：第一阶段20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国BarrettElectronics公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS(AutomatedGuidedVehicleSyStem)。该系统只是一个运行在固定线路上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本得特征即
8、无人驾驶。早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，应用领域仅局限于仓库内的物品运输。随着计算机的应用和传感技术的发展，智能车辆的研究不断得到新的发展。第二阶段从80年代中后期开始,世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的研究。在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索。在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟(NAHSC),其目标之一就是研究发展智能车辆的可能性，并促进智能车辆技术进入实用化。在亚洲，日本于1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶研究会,主要目的是研究自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆技术的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智
9、能车辆的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。第三阶段从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为突出的是，美国卡内基.梅隆大学(CarnegieMellonUniVCrSity)机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车(Navlabl-NavlablO)的研究，取得了显著的成就。目前，智能车辆的发展正处于第三阶段。这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。在世界科学界和工业设计界中，众多的研究机构研发的智能车辆具有代表性的有：德意志联邦大学的研究1985年，第一辆VaMORS智能原型车辆在户外高速公路上以100km/h的速度进行
10、了测试，它使用了机器视觉来保证横向和纵向的车辆控制。1988年，在都灵的PROMRTHEUS项目第一次委员会会议上，智能车辆维塔(VlTA,7t)进行了展示，该车可以自动停车、行进，并可以向后车传送相关驾驶信息。这两种车辆都配备了UBM视觉系统。这是一个双目视觉系统，具有极高的稳定性。荷兰鹿特丹港口的研究智能车辆的研究主要体现在工厂货物的运输。荷兰的Combiroad系统，采用无人驾驶的车辆来往返运输货物，它行驶的路面上采用了磁性导航参照物，并利用一个光阵列传感器去探测障碍。荷兰南部目前正在讨论工业上利用这种系统的问题,政府正考虑已有的高速公路新建一条专用的车道,采用这种系统将货物从鹿特丹运往
11、各地。日本大阪大学的研究大阪大学的Shirai实验室所研制的智能小车,采用了航位推测系统(DeadReckoningSystem),分别利用旋转编码器和电位计来获取智能小车的转向角，从而完成了智能小车的定位。另外，斯特拉斯堡实验中心、英国国防部门的研究、美国卡内基梅隆大学、奔驰公司、美国麻省理工学院、韩国理工大学对智能车辆也有较多的研究。2.国内智能车辆研究现状：相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于20世纪80年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主
12、要有：(1)中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。该自主驾驶轿车在正常交通情况下的高速公路上,行驶的最高稳定速度为13kmh,最高峰值速度达170kmh,并且具有超车功能,其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。(2)南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了7B.8军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。计算机系统采用两台SUnIO完成信息融合、路径规划,两台PC486完成路边抽取识别和激光信息处理，8098单片机完成定位计算和车辆自动驾驶。其体系结构以水平式结构为
13、主，采用传统的“感知-建模-规划-执行算法，其直线跟踪速度达到20kmh,避障速度达到5-10kmho智能车辆研究也是智能交通系统ITS的关键技术。目前，国内的许多高校和科研院所都在进行ITS关键技术、设备的研究。随着ITS研究的兴起，我国已形成一支ITS技术研究开发的技术专业队伍。并且各交通、汽车企业越来越加大了对ITS及智能车辆技术研发的投入，整个社会的关注程度在不断提高。交通部已将ITS研究列入“十五”科技发展计划和2010年长期规划。相信经过相关领域的共同努力，我国ITS及智能车辆的技术水平一定会得到很大提高。可以预计，我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。我
14、们要结合我国国情，在某一方面或某些方面，对智能车进行深入细致的研究，为它今后的发展及实际应用打下坚实的基础。本项目学生有关的研究积累和已取得的成绩周湘平：在2013年寒假期间自主学习了C51单片机及COrteX-m3技术，通过老师的指导，和自己的努力，学会了对其的简单应用，在大一大二的学习中，完成了高等数学、大学计算机基础、C语言、控制工程基础及数字电路等课程，并通过了计算机国家二级考试，在编程与控制方面有了一定的基础。伍权：学习了高等数学、复变函数、计算机基础，对C语言编程有了一定的基础，通过机械原理及机械设计的学习对机械系统有了更深的了解，参加了电子技术实习，对各种元器件件有了相关的认识，
15、自主学习过C51单片机和Corte-m3,对库函数的调用及单片机控制系统有了初步的认识。赵华荣：熟悉keil环境编程，mSimjAR.等软件较为娴熟。在第六届机械创新大赛中负责，智能机构演示仪，奔跑中的黑板等作品的单片机编程，其中涉及温度监控，红外控制，D-DA转换，I2C总线协议，12864液晶显示等，并得到了理想的效果。胡勇：2012年12月，加入湖南文理学院大学生创新创业研究项目中由陈卫国老师带领的Cortex-m3技术自主开发与应用研究小组，开始进行Corte-M3处理器库函数以及开发试验的学习，现在已经基本掌握了其库函数的运用，能做一些基本的实验；自主学习51单片机知识，自主制作小作品；并且还与小组成员以作品职能机构演示仪参加湖南省第六届机械创新大赛，荣获二等奖。任俊达：学习了计算机基础、c语言，拥有一定的编程能力，乐于接受新知识，对循迹小车的相关项目有着浓厚的兴趣。项目的创新点和特色1,该智能小车系统基于CorteX-m3处理器，系统运算处理数据功能强大；2, Coete-m3高度耦合的NVIC可以实现硬件中断处理，同时支持迟到和尾链机制，加快了异常响应速度，即该小车系统加快处理数据分析的速度，及时的判断故障和换向,使小车控
