基于激光傳感器的智能車的坡道檢測

摘要：提出一種基于激光傳感器智能車的檢測坡道方案，介紹了該方案的硬件設計和軟件實現。根據分析結果，該方案對于坡道的識別比較靈敏，可靠性較高，并且能夠提前檢測到坡道，時提前量的大小可以進行調整。
關鍵詞：激光傳感器；智能車；坡道檢測；靈敏度；可靠性

基于激光傳感器智能車，利用單個水平照射的激光傳感器，有效地檢測坡道信息，并針對坡道做出相應的控制方案。由于該車模是自動循跡的，因此對賽道信息的依靠程度比較高，對傳感器的精度和抗干擾能力要求也比較高。激光傳感器通過調制發射避免了自然光對其造成的影響，提高了抗干擾能力。激光傳感器相比于紅外傳感器在作用距離方面要遠遠優先，因此前瞻距離較大，大大提升了控制效果，而且激光傳感器的接收電路能直接得到二值化后的結果，省去了中間模數轉換和二值化的過程，采集到的信號返回給單片機直接是0和1，減少了單片機的工作量，提高單片機的整體運算速度。但激光傳感器也存在不能克服的問題，正是因為激光的作用距離遠，也就出現了難以檢測坡道信息的問題。

1 問題描述
激光傳感器的智能車在上坡時，由于光作用距離的變化以及坡面對光的反射，會產生干擾信號，導致激光傳感器無法正常識別黑線的位置，最終使車模無法通過坡道。針對這一問題，目前已有多種解決方案，這些方案大體上可以分為兩類，一類是盲過法，另一類是非盲過法。非盲過法過程如下：首先由紅外傳感器采集數據，然后對所采得的數據進行模數轉換，此時在黑線附近采得的數據會比干擾信號高，再經過簡單的濾波，就能很容易判斷出黑線的位置。但這種方法需要模數轉換，而且需要紅外傳感器的參與，還需要設定閾值進行二值化來判斷黑線位置，硬件實現和算法過程都較為復雜，且占用較多單片機的資源。盲過法過程如下：首先由某種坡道傳感器檢測坡道，一旦檢測到立即屏蔽激光傳感器，利用上一時刻傳感器采集到的數據進行估算，當坡道傳感器檢測到車模已經通過坡道時，立即打開激光傳感器，車模進入正常行駛狀態。盲過法相比與非盲過法，主要問題是盲目性太大，但因為賽道上的坡道大多數都在直道上，所以影響不會很大，也可以通過再加一排紅外傳感器或者作用距離比較近的激光傳感器來克服這個缺陷。本文主要以盲過法為例進行介紹。

2 單激光管坡道檢測方案
2．1 硬件設計
激光傳感器的工作原理如圖1所示，當發射管發射的激光照射到賽道的白色部分時，大量光線經過漫反射被反射回去，接收管接收到光線，傳送到單片機的數據為0，當激光照射到賽道的黑色部分時，大量光線被吸收，接收管沒有接收到光線．傳送到單片機的數據為1。