第五屆（2010年8月16-23號）全國大學生飛思卡爾杯智慧車競賽

    2010年飛思卡爾智慧車比賽在杭州電子科技大學舉行，我校(山東大學威海校區)共兩隻隊伍打入全國總決賽，分別是攝像頭組黑天鵝隊和電磁組風神隊，均取得全國二等獎的歷史突破，明年均有望衝擊全國一等獎！

    向他們表示祝賀！

最新訊息：明年(2011年)，第二屆山東省飛思卡爾比賽將在我校舉行，屆時歡迎各位同學作為志願者為全省各兄弟院校服務，觀摩比賽情況！

    下面進入正題：

          下圖是今年的全國總決賽的賽道照片

    我們已起跑線為起點，按照賽車的行駛路徑逆時針分析。

    從起跑線出發以後，是一段有一定長度的直道。從各分賽區的決賽和預賽賽道來看，都不具備這麼長的直道。直道上可以看出一輛車的加速效能，以及底盤和舵機除錯的是否合理。也可以看出很多隊伍直線上的速度策略。

    直道完了以後馬上接的是兩個五十彎組成的U型彎。從直道高速入U型彎，是對車輛剎車效能和前瞻性很好的檢測。在車輛除錯的初期應主要訓練這種彎道，確定車輛的轉向是否充足，剎車效能是否良好。也可以通過增加車輛的前瞻來提高直線的速度。對於已經完成了以上工作的隊伍來說，如何把車輛的加速點提前就是重中之重的問題了。縱觀在此跑道上馳騁的強隊，他們在出U型彎之前就已經有了明顯的加速動作。如何提前這個加速的點，是提高彎道速度的主要瓶頸。

    賽道接下來的內容是一小段直道，然後馬上接一個巨型的迴環。相信這樣的賽道估計來很多強隊也是沒有跑過的，因為他們的車輛在這個迴環上暴露出了很多問題。問題主要集中在攝像頭組別上，我認為是他們彎道判斷策略出了問題，導致車輛的速度控制也出了問題。在這樣的一個迴環上，滿佔空比加速配上一個小的調整量是完全可以跑好的。但是由於他們對彎道判斷的過於敏感，導致車輛在這樣的迴環上加不起速，反而有時候一頓一頓的。或者是過於切內線而喪失了速度。其實這些問題在分賽區的比賽的時候，就已經暴露出來了。分賽區的所有賽道最小半徑的彎就是60的。很多隊伍在實驗室除錯的時候，用的全是50的彎。這樣他們速度的控制範圍就很窄，導致在分賽區比賽的時候，車輛加不起速，或者是超調。所以攝像頭組，對於彎道種類的識別還是要在下功夫，單一的曲率判斷是遠遠不夠的。

    車輛走完大回環以後，是一個小回環。如果大回環能順利完成的話，小回環也不是問題。但在入小回環之前，出現了賽道上的第一個十字彎。對於十字彎的難度評定，並不依靠於十字彎本身，而是在於十字彎所處的位置。這第一個十字彎是完全沒有難度的，前後左右都是直道，大部分車輛不會出問題。少部分車因為在直線上的姿態本身就不好，可能會導致識別成起跑線。

    一段小直道以後又是U型彎（可見U型彎的重要性）。這樣的安排主要是檢測，車輛的速度控制與轉向控制是否默契。如果速度控制只是一味的檢測到彎道就剎車，肯定會在這個彎超調。（不排除有的隊伍有很強的電機驅動，例如北科電機驅動藏在一個金屬小盒子裡，我估計是電機驅動那裡面）。不排除有的隊伍在這麼短的賽道內疚能把車加到全速。現在多數隊伍的設計思路都是，轉向策略決定速度策略。但其實最好的方法，應該是速度策略和轉向策略相互決定，相互制約與影響。比如在高速的時候減小直道的調整量，和加大彎道的調整量。在低速的時候加大直道的調整量，而減小彎道的調整量。只有二者相互配合才能更好的擬合人開車時候的動作。

    這個U型彎同樣也考驗了車輛出彎時候，姿態的調整。因為這個U型彎出了以後馬上接的就是一個由60彎道組成的S彎。如果U型彎出彎姿態不好的話，在這個地方很容易出去，尤其是在U型彎內就開始加速的隊伍。

    連續的中S彎（由60組成的）是對舵機反應速度的第一次考驗。舵機需要在兩個極限值之間來回擺動。由此可見S彎時檢驗舵機反應速度的最好地段。同樣這樣的S彎也是在考驗攝像頭的影象識別，如果前瞻太大的話，就這樣直線衝過去是完全不可能的。

    從S彎出來以後，是賽道中的第一坡道。跑道的處境和十字交叉線有點像，對於強隊來說單獨識別肯定是沒有問題的。問題就在於它們前後接的都是什麼東西。這第一個坡道還算是比較有人性，前後都有一小段直道。大部分隊伍都能順利通過（浙大在坡道的識別上可要下功夫了）。但是還是有問題暴露出來的，有些光電的隊伍在上坡以後就關掉的遠行的鐳射點，試問如果坡道上的平臺加長了，你們的車要怎麼控制呢？所以依靠車前安裝開關碰撞坡道而完成識別的方法，是遲早會被淘汰的。車上安裝重力感測器，將會成為明年比賽的趨勢（畢竟今年太多的隊伍死在了坡道上）。

    接下來的整個圖形是在全國預賽時候都出現的。因為沒有什麼直道，車輛也加不起速，所以完成這些連續的彎道時完全沒有問題的。想在彎道里快，還是要修正彎道里的加速點。這個圖形完了以後，也是一個難度不大的坡道。

    然後出現的是一個又50彎拼接而成的大S彎。也可以理解為是多個U型彎相接（再一次驗證了U型彎的重要性）。這個也是檢測車輛底盤除錯是否合適的良好場所。車輛在長時間的極左極右的方向轉換當中，對車整體的平衡性是一個考驗。

    接下來是是一個非常小的S彎。大部分攝像頭都可以直線衝過去，對於光電管老說是有一點頭疼的。這就在於日積月累的調整量修正了。如果直線修正量太大的話，在這個微型S彎車體會抖的很厲害。所以希望搖頭的光電在這個微型S彎上面再多下一下功夫。微型S彎出現以後是個U型彎，接著是一個坡道。這個坡道除了高了點意外就沒有什麼特點了。也就沒什麼可說的。

    最後一個急S彎是強隊與超強隊之間拉開差距的地方。縱觀北科攝像頭的比賽，前面的賽道中規中矩，並沒有顯示出比其他隊伍更快的速度來。但就在這最後一個S彎瞬間拉開了差距。它直線衝了過去，車子走出了完美的軌跡。最後領先了第二名將近1秒的成績。如果使用PID控制的話，想要直衝這樣的S彎是可以的，但犧牲的就是對其他彎道的敏感程度，如何做好這樣的權衡是非常難的。但是如果放棄PID控制而單獨為這樣的賽道設計一種控制策略也是完全可以的。只要攝像頭的前瞻足夠大能夠看全一個完整S彎就是可以實現的。所以作為強隊的話征服這樣的S彎會達到一個新的水平，弱隊的話征服了這樣的S彎，水平也相當於上了一個檔次。

    至此整個分析完畢。最後在補充兩句關於攝像頭起跑線識別的問題。如果起跑線在出彎後不久的地方就出現，對於很多攝像頭車來說識別就很困難。不如考慮單側起跑線識別，只要左右兩個黑區提取到一個以後，就可以判斷為起跑線，沒必要要看到一個完整的圖形。我們隊伍一直使用的就是這個方法，還是比較好用的。