摘 要

本文主要研究目的为搭建一种基于ARM处理器工作的自主循迹泊车系统。该系统主要研究内容为以小车为平台，以Kinetis K60低功耗处理器为控制器，通过安装在小车顶部的OV7725摄像头采集道路信息。对采集到的图像进行路径的识别规划后对小车电机和舵机进行控制，最终实现小车的循迹行驶和自主泊车功能。

在智能小车的控制系统设计方面，根据不同的设计需求采用了多种控制策略。首先，根据小车启停的功能需求采取了红外对管外部中断的方法实现。其次，在图像识别方面采用了遍历法进行黑线提取以及判定。最后，在循迹行驶的控制策略上采用了PD控制算法对舵机进行控制。

通过调试平台和小车的搭建，经实验表明，小车基本完成了自主循迹泊车的功能，具有较好的稳定性。

关键词：ARM处理器；图像采集；循迹行驶；自主泊车

Abstract

The purpose of this study is to build a ARM processor based self tracking parking system.The main research contents of this system include taking the car as the platform, the Kinetis K60 low power processor as the controller, and collecting the road information through the OV7725 camera which is installed on the top of the car. The path planning for the identification of the collected images of car motor and servo control, finally realize the car tracking and driving the automatic parking function.

In the design of intelligent car control system, according to different design requirements, a variety of control strategies are adopted.First of all, according to the functional requirements of the car start and stop, the method of infrared to the external interruption of the tube is adopted. Secondly, in the aspect of image recognition, the black and white lines are extracted and judged by the calendar. Finally, the control strategy of tracking driving using PD control algorithm to control the steering gear.

Through building the platform and debugging of the car, and the experimental results show that the car has basically completed the self tracking parking function, has good stability.

Key Words：ARM processor; image acquisition; vehicle tracking; autonomous parking

目录

摘 要 I

Abstract II

1.1 目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容 2

第2章 基于图像识别的自主循迹泊车系统的硬件设计 3

2.1 被控对象需求分析 3

2.1.1 被控对象分析 3

2.1.2 功能需求分析 3

2.2 控制系统设计 3

2.2.1 方案选择 4

2.2.2 控制系统总体设计 4

2.3 关键模块的细化分析 5

2.3.1单片机控制模块 5

2.3.2 图像采集模块 6

2.3.3 电机驱动模块 7

2.3.4 舵机转向模块 7

2.4 本章小结 8

第3章 基于图像传感器的自主循迹泊车系统软件设计 9

3.1 自主循迹小车系统的软件技术基础 9

3.1.1 K60控制直流电机和舵机的程序实现 9

3.1.2 K60 控制舵机的程序实现 10

3.1.3 OV7725摄像头的图像采集 10

3.1.4 红外对管外部中断原理及小车启停 13

3.2 基于摄像头的自主循迹小车系统软件设计 15

3.2.1 自主循迹小车软件设计需求分析 16

3.2.2 基于摄像头的小车循迹行驶程序设计 17

3.3 基于摄像头的自主泊车系统设计 20

3.4 调试与分析 23

3.4.1 小车自主循迹功能的调试与分析 23

3.4.2 小车自主倒车入库功能的调试与分析 24

3.5 本章小结 26

第4章 结论 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1 目的及意义

随着经济逐年增长，我国汽车数量急剧增多，道路安全问题日益严重。据统计，我国每年发生的交通事故接近20万起，造成的损失十分巨大。繁杂的驾驶工作以及疲劳驾驶是造成交通事故的重要原因之一。在这种背景下，如何有效地提高行车安全已成为当今社会面临的重要问题。

因而具有自主驾驶泊车功能的智能汽车控制系统必然会成为日后各个汽车厂商以及研究机构研发的重要方向。一个行之有效的智能循迹泊车系统，它可以快速有效的帮助驾驶者完成一部分驾驶操作，既减轻了操作负担，也降低了发生事故的风险，自主泊车系统还可以更好的节省泊车空间，缓解停车压力。智能驾驶及泊车系统的研究开发在这一背景下具有很大的潜力与空间^[1]。

许多汽车上的新技术都可以通过以智能小车为模型来完成初步的模拟开发，围绕智能循迹泊车技术，国内许多智能小车的相关比赛都创立了这一项目，例如飞思卡尔大赛中就要求参赛的智能小车要完成各种泊车任务，在智能小车上研究开发的泊车系统对汽车科技的进步具有重要意义。

1.2 国内外研究现状

在智能小车自主循迹行驶方面，国内“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛发展的较为领先。经过多年的发展，飞思卡尔大赛在循迹行驶的方式变得越来越多，在2016年第十一届大赛中出现了摄像头组、光电组、电磁组和电轨组四种循迹模式。在增加循迹小车的趣味性的同时，也提高了智能循迹小车的适用性，对智能汽车的自动驾驶以及路径识别等领域的发展产生了深远影响^[2]。

另外，由于汽车行业的飞速发展，自动泊车技术的市场应用前景也非常广阔，国外自动停车辅助技术的开发研究起步的比较早。很多汽车商家和研究部门都对自动泊车控制系统进行了细致的研究，现在已经有一部分高档轿车配备了自动泊车技术，其研究过程可以分为三个步骤：