传感器与智能车路径识别
李依霏
摘 要：随着汽车行业的不断发展，交通事故、酒驾等一系列影响驾驶安全的事故也接踵而来。本文通过分析激光传感器的路径智能识别原理，详细讲解激光传感器的路径识别设计及激光传感器的路径信息处理，从而达到传感器监测准确、正常，路径识别系统设计完善，为智能车安全行驶保驾护航。
关键词：激光传感器；路径识别系统；路径信息处理
中图分类号：TP212.14 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0083-01
科学技术的不断进步，计算机技术、电力技术、通信技术等得到大力发展，这些技术被汽车制造行业广泛运用，制造出的新型智能汽车推动了国家经济的前行。基于这种情况，制造智能汽车，是汽车行业发展的大势所趋，而智能车的发展的重中之重，就是激光传感器的路径识别系统。
1 激光传感器的路径智能识别原理
1.1 激光传感器的工作原理
激光传感器最大的特点是可以非接触测量，且精度高，频率快，其路径智能识别原理激光就是三角反射式测量原理，这种原理基于简单的几何关系。激光二极管发出的激光束被照射到被测物体表面。反射回来的光线通过一组透镜，投射到感光元件矩阵上，感光元件可以是CCD/CMOS或者是PSD元件。反射光线的强度取决于被测物体的表面特性。为此，模拟元件PSD的敏感度需要进行调节。而对数字元件CCD传感器，可以使用德国米铱提供的实时表面补光技术可以瞬时改变接收光强。传感器探头到被测物体的距离可以由三角计算法则精确得到。采用这种方法能够得到微米级的分辨率。根据不同型号，测量得到的数据会由外置或内置控制器通过多种接口进行评估。点激光传感器投射到被测物体上形成一个可见光斑，通过这个光斑可以非常简便的安装调试探头，因此点激光传感器被应用到非常多的领域，成为精密距离测量的热门选择。根据不同设计，光学测量原理最大允许测量距离达到1m。根据测量任务的需要，可以选择非常小的量程，但是具有极高测量精度。或者选择大量程，但是测量精度会有所下降[1]。
采用激光三角反射式测量方法的好处：较小的测量光斑；允许较大安装距离；较大的量程；几乎可以测量任何被测物体材料。应用限制：被测表面的性能对测量精度有一定影响；需要光路保持清洁；与光谱共焦式传感器，电容式或电涡流式传感器相比，激光传感器尺寸偏大；测量镜面被测物体，需要调试安装位置和角度。
1.2 激光传感器的智能路径识别原理
首先采用激光传感器对路径的状态信息进行采集，并进行相应的预处理，然后从状态信息中提取有用的特征，并对特征进行归一化处理，最后采用支持向量机对路径进行智能、自动识别，并输出识别结果进行系统智能规划路径。
2 激光传感器的路径识别设计
2.1 硬件电路的设计
为了让各个电子器件能够正常工作，设计外围电路以提供其工作环境。尽量将外围线路压缩在1-3个端子盘上，那样出现了问题后也能查找方便，并且将系统的所有电路板均设计制作成PCB板，这样能够有效的提升系统的可靠性。
2.2 控制系统的设计
控制系统是智能车的心脏，更是整体设计的重中之重。如果控制系统不成熟，整个智能车就无法上路行驶，否则会带来无法想象的事故。控制系统的主要功能是完成对转向舵机与直流电机的控制，目前来说PID控制是一种非常成熟的控制方法，其在智能车辆控制领域有着很大的应用，但PID控制器的采样时间及各项系数对控制器调节能力影响很大，这需要通过大量试验确定各个参数并通过各类型路径的验证才算完善。
2.3 路径精确识别
采用激光传感器来识别路径，激光传感器输出电压值与其接受红外光量有很好的对应关系。在每次行驶之前都对每个传感器动态建立数据表，将其在白板上及黑线上的电压值存储在单片机内存中，在主程序运行时对每个红外线传感器输出电压值都进行AD转换，从而找出汽车在系统控制下所造成的偏移量，然后进行修正。
3 激光传感器的路径信息处理
3.1 激光传感器的路径信息采集
路径信息采集是智能车自动行驶的第一步，也是最为关键的一步。如果信息采集不准确，会导致事故，造成乘坐人员的人身财产安全受到伤害。使用激光传感器进行路径信息实时采集，采集速度快，易实现等优点。激光传感器分为发射与接收两个部分，从而提取路径的变化信息，达到智能车提前避让的目的[2]。
3.2 路径信息的处理
激光传感器采集的信息比较广泛，其中有一些信息会影响系统的正常使用，尤其是噪声对路径特征提取会产生不利的影响。传统处理方式是采用滤波器进行去噪处理。激光传感器是采用小波分析进行去噪，该方法可以多尺度的分解，更为精密、准确。
3.3 提取感兴趣区域
由于激光采集器收集的路径信息比较多，其中包括了一些无用信息，而正常驾驶中只需要考虑到有用信息即可。所以，我们通过设置参数模型进行定量分析，提取出有用信息，这样一是能够使系统更加稳定可靠，二能够使系统运行更加快速。
4 结语
随着高科技技术的发展，智能汽车的批量生产也被人们提上日程。智能汽车能够给人们生活带来翻天覆地的变化。用于民生，可以减少交通事故的发生；用于军事，可以依靠无人驾驶减少士兵的伤亡。所以，激光传感器的路径智能识别系统设计是未来汽车行业的发展趋势，也是各位专家目前研究的方向，希望本文能够给读者们带來一点帮助，如有不当，敬请指正。
参考文献
[1]赵继聪，周盼，秦魏.激光传感器原理及其应用[J].科技致富向导，2011（9）：102.
[2]臧杰，阎岩.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2005.
