
I
第十七届全国大学生
智能汽车竞赛
技 术 报 告
学 校: 合肥工业大学宣城校区
队伍名称: 宛陵 HHOP
参赛队员: 黄浩朋、刘稳斐、冯鑫
带队教师: 李春华、周波

II

III
目录
第一章 引言
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1
1.1
研究设计背景
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1
1.2 系统设计框架
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1
1.3 论文结构安排
....................................................................................
3
第二章 机械部分安装及改造
...........................................................................
5
2.1 概述
....................................................................................................
5
2.2 PCB 支撑板设计
...................................................................................
5
2.3 GPS
天线安装
.......................................................................................
5
2.4 磁力计安装
........................................................................................
6
2.5 陀螺仪安装
........................................................................................
7
2.6
防撞处理
............................................................................................
7
2.7 防水处理
............................................................................................
8
2.8 车模主要技术参数说明
....................................................................
9
第三章 电路系统设计
.....................................................................................
11
3.1 概述
..................................................................................................
11
3.2 器件选型
..........................................................................................
11
3.2.1 GPS
定位模块
............................................................................
11
3.2.2 陀螺仪模块
...............................................................................
11
3.2.3 磁力计
.......................................................................................
12
3.2.4
存储器件
...................................................................................
12
3.2.5 同步降压转换器
.......................................................................
13
3.2.6 栅极驱动器与 MOS 管
............................................................
13
3.3
主控板电路设计
..............................................................................
14
3.4 无刷电机驱动板电路设计
..............................................................
19

IV
3.5
电源板电路设计
..............................................................................
24
第四章 主控器程序设计
.................................................................................
27
4.1
程序整体框架
..................................................................................
27
4.2 GPS
接收与解析
.................................................................................
28
4.3 高斯-克吕格投影法坐标转换
........................................................
29
4.4
姿态解算
..........................................................................................
30
4.5
使用
pure pursuit
实现无人车轨迹追踪
.......................................
31
第五章 无刷驱动程序设计
.............................................................................
37
5.1
程序整体框架
..................................................................................
37
5.2
霍尔检测及换相程序
......................................................................
38
第六章 软件开发与调试
.................................................................................
41
6.1 PCB
设计软件
.....................................................................................
41
6.2 MCU
程序开发软件
...........................................................................
41
6.3 调试工具
..........................................................................................
42
第七章 结论
.....................................................................................................
45
参考文献
..............................................................................................................
47
附录
.........................................................................................................................
I
附录
A
高斯
-
克吕格坐标转换程序
.............................................................
I
附录
B mahony
算法程序
............................................................................
V
附录 C 简化纯追点导航控制程序
............................................................
XII

1
第一章 引言
1.1
研究设计背景
全国大学生智能汽车竞赛是以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛,是面
向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动,是教育部倡导的大学生科技竞赛
之一。本竞赛以
“
立足培养,重在参与,鼓励探索,追求卓越
”
为指导思想,旨在
促进高等学校素质教育,培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和
创新意识,激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能,倡导理论联系实际、
求真务实的学风和团队协作的人文精神,为优秀人才的脱颖而出创造条件。
参赛选手须使用竞赛秘书处统一指定的竞赛车模套件,不同组别会指定所使
用的单片机种类。参赛队伍自主构思车模控制方案进行系统设计,包括传感器信
号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等,完成智能车参
赛作品工程制作及调试。
本届智能车第一次引入室外标准操场跑道作为越野组的竞速赛道,这对参赛
队员来说十分新颖;第一次引入
GPS
作为可选的传感器,这使得越野组的竞赛
更加贴近真实的自动驾驶应用场景;第一次引入无刷电机,并且不限制电机型号,
这对参赛队员的硬件设计能力提出了更高的要求,也将智能车的速度上限大幅提
升。速度的提升带来诸多挑战,如高速下对方向的稳定控制以及对
L
车高速下碰
撞的防护等。
1.2 系统设计框架
极速越野组限定使用灵动微电子
MindMotion
单片机,包括主控部分和无刷
电机驱动部分。考虑到完成极速越野的车模设计需要数量较多的外设资源,我们
选用了 MM32F3277G9P 作为主控单片机。MM32F3277G9P 属于灵动微电子全新
主流型
MM32F3270
系列,该系列
MCU
搭载了
Arm® Cortex®-M3
内核,最
高主频 120MHz。



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