主要成员
 
项目信息
项目名称:智能小车自动驾驶及泊车  
项目信息:
应用领域:汽车
设计摘要:
制作基于N4或Zynq平台的智能小车,实现从车库驶出后,由摄像头完成对赛道中设置的红绿灯,地面停止,速度限制牌等标识的识别及控制,并再次回到车库自动泊车
系统原理和技术特点:

项目小组现有的轮式机器人控制平台主控部分(不含光耦等硬件电路)如下图所示,其主要芯片为ARM9芯片S3C2440和FPGA芯片Spartan-3E,二者之间通过SPI协议通讯。ARM平台负责路径行走、电机控制、液晶输出、键盘读取等。FPGA平台主要负责各类传感器读取与IO口扩展。 

该系统平台尽管功能较强,但仍然有以下几个缺陷:

1) ARM与FPGA之间通过SPI通讯,效率有限,无法适用于摄像头等高速外设的处理。

2) FPGA与ARM之间耦合性差,难以使用FPGA作为ARM各类IO口的前置逻辑

3) 平台不包含DRAM和USB-OTG接口

为了解决以上几个问题,项目团队拟改为采用如下基于Zync系列芯片以及ZEDBoard开发板的方案。




为了尽可能提升性能,本项目拟采用ZEDBoard开发板,硬件系统设计方案如下:

1) PS部分设计方案如下:

a) 移植Linux操作系统,在Linux平台上编写、运行控制程序。

b) 驱动SD卡,存储Linux系统文件、标定参数、匹配模板、神经网络数据等文件。

c) 驱动开发板上DDR3内存,缓存Linux运行数据等。

2) PL部分是硬件系统设计的重点,方案如下:

a) 设计SCCB总线接口,配置OV公司的CMOS摄像头上相关寄存器,设计电路实现帧数据的读取,并缓存至Block RAM。

b) 设计PWM波发生器,接收PS部分发来的命令,驱动电机。

c) 使用VGA接口输出视频图像。

d) 配置XADC读取模拟陀螺仪输出电压

e) 设计正交编码器读取接口,读取编码器输出值

f) 配置AXI总线,实现与PS部分的通信

g) 设计图像处理与机器视觉IP核,主要包括:

i. 彩色空间变换、缩放、阙值分割等预处理

ii. SURF、Harris等特征的提取

iii. 模版匹配算法

iv. 立体匹配测距算法


该硬件方案能够完成题目要求的任务,同时保证了有一定的扩展性,例如使用了双目摄像头、增加了陀螺仪编码器等测地传感器等,在保证识别任务由摄像头完成的同时,可以用于实现一些其他的任务,例如智能壁障、目标跟踪等。



除系统初始化、显示输出、中断处理外,系统主要由以下部分组成:

1) 电机控制进程,负责从主控进程中读取智能车当前应有的运行速度,配置PL中的定时器,输出PWM波。

2) 图像处理进程,负责从PL模块读入图像,软硬件协作完成标志物的寻找和识别任务,并将标志物识别结果传递给主控进程。

3) 主控进程,负责从图像处理进程中读取标志物类别、综合分析当前智能车运行状况、规划路径、下达指令控制车速和行进方向等。

 
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系统框图:block1.jpg
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系统框图:block2.jpg
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软件流程介绍: flowchart.vsd [180 KB]
计划书:计划书_智能小车自动驾驶及泊车.doc [1 MB]
当前项目状态:
参赛信息:
指导老师姓名: 任志刚
指导老师职称: 副教授
学校: 西安交通大学
研究方向: 机器学习与智能计算,复杂系统的建模、优化与控制
参赛情况: OpenHW2014开源硬件与嵌入式计算大赛
需求信息:
拟采用的平台:ZED板
是否需要设计扩展板?
需要的基本功能:
最新版本:
暂无发布的版本信息   了解目前项目的开发进度
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