智能车制作

 找回密码
 注册

扫一扫,访问微社区

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 2468|回复: 21

新手做车的常见误区(不定期更新)

  [复制链接]

6

主题

193

帖子

2

精华

常驻嘉宾

Rank: 8Rank: 8

积分
5245
威望
2304
贡献
1447
兑换币
315
注册时间
2016-1-15
在线时间
749 小时
毕业学校
哈尔滨工业大学(威海)
发表于 2017-10-29 22:05:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
做过一段时间车,也在论坛、群里水了一阵时间,对初学者做车的常见误区有很多想法。更新在这个帖子里,希望抛砖引玉。

评分

1

查看全部评分

回复

使用道具 举报

6

主题

193

帖子

2

精华

常驻嘉宾

Rank: 8Rank: 8

积分
5245
威望
2304
贡献
1447
兑换币
315
注册时间
2016-1-15
在线时间
749 小时
毕业学校
哈尔滨工业大学(威海)
 楼主| 发表于 2017-10-29 22:06:01 | 显示全部楼层
1.        模拟摄像头比数字摄像头更适合智能车比赛?
网络上(包括论坛)可以找到很多关于模拟、数字之争的讨论,结论往往是模拟摄像头要优于数字摄像头。但要注意,智能车比赛已经开展了十余年,电子技术也进步了十余年。早年Cortex-M尚未成熟,智能车比赛以飞卡自主设计的16位机甚至8位机为主,性能有限,对摄像头提供的高通量数据量束手无策。模拟摄像头因其异步的采集方式,便于参赛队员主动削减单片机采集的信息量,缓解计算压力,因而受到青睐。所以可以看到,基于模拟摄像头的图像二值化电路(清华的边沿检测、贝壳的滞回比较器)成为了这段时间摄像头技术的代表,因为它在解决数据采集问题的基础上(模拟摄像头异步采集的特性减少了单片机采集带宽的要求),进一步缓解了单片机的性能压力(二值化是最有效的图像预处理方式,将这个功能硬件化减轻了运算压力)。但这些都因K60(Cortex-M4)和*外哥的数字二值化方案的诞生发生了转变,一方面K60作为新一代Kinetis系列MCU的代表,新的硬件架构和内核提供了当时划时代的性能,ARM高效的数据总线为数字摄像头的采集提供了便利,M4强劲的性能和高达256KB的SRAM使得性能和空间也不再捉襟见肘。同时以7725为代表的数字摄像头,以其出色的感光器性能和灵活的isp在画质上与模拟摄像头画质的代表,Sony CCD相比也不再落后。再加上低功耗(可以省掉一路12V供电)优势、同样的二值化预处理(尽管原理不同),迅速风靡全国高校。实际上在这个时期(2011~13年),模拟摄像头在画质、采集就已经不再有优势了,摄像头组迅速进入数字摄像头时代。最近两年,伴随各路高校的深挖,事实上我们已经拥有了MT9V032等性能多方面碾压同期模拟方案的摄像头。有的同学喜欢以贝壳为例宣扬模拟吊打数字方案的论点,实际上非常荒谬。贝壳强不是因为模拟方案性能真的优秀,而因为人才优秀。好的画质能够简化我们图像处理的工作量,但绝对不是制约小车性能的最大短板。说得直白一点,厉害的人怎么玩都能化腐朽为神奇,换成水平一般的人,还没开始做就该准备凉啦。
但模拟摄像头也不是一无是处。前面说到了,模拟方案是异步采集,对timing的容忍度很高。而数字方案在采集过程中,一旦timing出错,则全图皆废,一不留神就会导致车毁奖亡、前功尽弃。所以总的来说,在智能车应用环节,模拟方案是有抗干扰优势的。但出于对数字方案的私心我想强调一下,timing的问题是完全可以通过合理的硬件设计规避的(信号阻抗匹配、layout和接插件的优化)。不过最终的方案选型还是要靠自己对模拟、数字方案的认识,结合自己的比赛策略(求稳还是求挑战)作出最终决定,而不是人云亦云。
回复 支持 1 反对 0

使用道具 举报

6

主题

193

帖子

2

精华

常驻嘉宾

Rank: 8Rank: 8

积分
5245
威望
2304
贡献
1447
兑换币
315
注册时间
2016-1-15
在线时间
749 小时
毕业学校
哈尔滨工业大学(威海)
 楼主| 发表于 2017-10-29 22:08:28 | 显示全部楼层
2.        舵机的控制周期越高越好?
首先,智能车比赛常用的舵机型号有两种,一款模拟舵机s3010,典型工作频率50Hz;一款数字舵机SD5,典型工作频率300Hz。舵机关于“模拟”和“数字”的区别在于内部的控制形式,更多细节请搜索相关资料。这里讲到的一个工作频率,指的是舵机接受的PWM波频率,也是舵机机械的动作频率。即,s3010典型工况下,以50Hz的频率产生动作,SD5同理。这代表高于舵机工作频率的控制周期输入,都是没有意义的。因为舵机最终产生的动作,无法达到你期待的频率。事实上,产生PWM波形的过程中,为了生成固定频率的波形,避免高频率重置电路计数导致的PWM频率异常,单片机内部都有关键寄存器的缓冲、锁存机制。所以大于PWM频率的状态更新,在电路中就已经被舍弃了,也就意味着多余的输入从来就不会产生效果。感兴趣可以研究一下单片机里PWM波形是怎样产生,状态又是怎样更新的,对这个问题的理解可以更深刻。
回复 支持 反对

使用道具 举报

6

主题

193

帖子

2

精华

常驻嘉宾

Rank: 8Rank: 8

积分
5245
威望
2304
贡献
1447
兑换币
315
注册时间
2016-1-15
在线时间
749 小时
毕业学校
哈尔滨工业大学(威海)
 楼主| 发表于 2017-10-29 22:11:59 | 显示全部楼层
3.        摄像头帧率越高越好?
这也是一个很典型的误区,因为一些商家的高调宣传和选手经验不足的缘故,新手往往误入一昧追求“快”的误区。先举反例,模拟摄像头只有两种输出制式:PAL和NTSC。其中PAL制式的帧率是25fps,NTSC是29.97fps。这意味着什么?万年使用OV5116的贝壳图像帧率最多也不过29.97fps,照样能力压一票高帧率“大神”。
说完了结论,再说为什么。众所周知光线因素一直是摄像头组最大的不确定性,光源的不同往往对图像的影响也不同。常见的场地光源有:自然光、白织灯光、日光灯和LED。其中,自然光、白炽灯和LED不存在频闪问题。而日光灯依赖气体放电释放电子轰击荧光物质发光,因为电源(交流电)的缘故,其发光实质是周期性频闪,频率等于市电(50Hz)。频闪会对摄像头曝光产生一个问题,即工频干扰。何为工频干扰?试想一下,当摄像头曝光频率高于日光灯闪烁间隔的时候,则可能在日光灯全暗的间隔,完成一次曝光,导致画面过暗,体现在图像中就是无规律闪烁(为何无规律?因为要考虑自动曝光调整的因素)。一些帧经过完整曝光,图像优良;而另一些帧则因曝光不足导致画面欠曝。倘若输入的图像就是曝光错误的图像,你巡线算法再强大,又有什么用呢?所以考虑到可能出现的场地因素(比赛场地采用日光灯照明),因为工频干扰的存在,摄像头的帧率最多不应当超过50fps。使用7725等高速摄像头,小车总出现莫名冲出赛道的同学,不妨检查一下实验室的补光和摄像头帧率的设定,也许问题就出在这哦。
tip:小车系统对于控制周期的截至频率其实很低,在现有的赛道元素安排下,PAL制式(25fps)的摄像头也能跑的很好。当然,倘若对自己的算法不自信,或者说想提高小车在出入弯的加减速性能,也许适当提高一点帧率(控制周期)是有效的。
回复 支持 反对

使用道具 举报

6

主题

193

帖子

2

精华

常驻嘉宾

Rank: 8Rank: 8

积分
5245
威望
2304
贡献
1447
兑换币
315
注册时间
2016-1-15
在线时间
749 小时
毕业学校
哈尔滨工业大学(威海)
 楼主| 发表于 2017-10-29 22:22:16 | 显示全部楼层
4.        到底有几种摄像头?
根据感光器原理,可分为CCD、CMOS摄像头;
根据输出信号的形式,可分为模拟、数字摄像头。

两种分类模式组合一下,就成了平时讨论的四种摄像头类型:
模拟CMOS摄像头:代表型号OV5116,BF3003
模拟CCD摄像头:代表型号Sony 673、Sony 811
数字CMOS摄像头:代表型号OV7620/7670/7725、MT9V032
数字CCD摄像头:(没见过有人比赛用)

因为使用模拟摄像头的队伍中,使用Sony CCD的占了多数,有人习惯用“模拟摄像头”指代常见的Sony CCD。又因为数字CCD摄像头的罕见,平时称呼的“数字摄像头”多半就直接指代了OV7725等数字CMOS摄像头。但具体还是应该区分一下的,摄像头不止分模拟和数字,万一选型时不留神,就是关公战秦琼了…
回复 支持 反对

使用道具 举报

44

主题

4361

帖子

3

精华

顶级版主

北京科技大学智能汽车队公共主页管理员

Rank: 11Rank: 11Rank: 11Rank: 11

积分
44484

特殊贡献奖章资源大师奖章论坛骨干奖章推广达人奖章优秀版主奖章热心会员奖章论坛元老奖章在线王奖章活跃会员奖章优秀会员奖章

威望
14802
贡献
10802
兑换币
94
注册时间
2010-7-22
在线时间
9442 小时
发表于 2017-10-29 22:30:29 | 显示全部楼层
更正一下,北科用的是OV5116P,PAL制式,帧率是50Hz(奇偶场都算上)
BF3003可以模拟输出也可以数字输出,但是性能都不咋样
回复 支持 反对

使用道具 举报

6

主题

193

帖子

2

精华

常驻嘉宾

Rank: 8Rank: 8

积分
5245
威望
2304
贡献
1447
兑换币
315
注册时间
2016-1-15
在线时间
749 小时
毕业学校
哈尔滨工业大学(威海)
 楼主| 发表于 2017-10-29 22:37:26 | 显示全部楼层
本帖最后由 alexyzhov 于 2017-10-29 22:54 编辑
aytc100 发表于 2017-10-29 22:30
更正一下,北科用的是OV5116P,PAL制式,帧率是50Hz(奇偶场都算上)
BF3003可以模拟输出也可以数字输出, ...

啊,看来是我之前理解有问题,隔行扫描曝光,确实曝光频率有50Hz。当然,BF3003最垃圾是共识,当初也是辛苦某宙端上来营销了…
回复 支持 反对

使用道具 举报

4

主题

47

帖子

0

精华

金牌会员

Rank: 6Rank: 6

积分
1124
威望
544
贡献
362
兑换币
256
注册时间
2017-2-10
在线时间
109 小时
毕业学校
东北某理工大学
发表于 2017-10-30 09:07:43 | 显示全部楼层
看来是紫丁香的兄弟
回复 支持 反对

使用道具 举报

18

主题

299

帖子

0

精华

常驻嘉宾

种下一块板砖

Rank: 8Rank: 8

积分
5497
威望
2234
贡献
1293
兑换币
1468
注册时间
2015-6-13
在线时间
985 小时
毕业学校
圣马家沟
发表于 2017-10-30 10:27:24 | 显示全部楼层
曾钇淘 发表于 2017-10-30 09:07
看来是紫丁香的兄弟

观海听涛
回复 支持 反对

使用道具 举报

6

主题

193

帖子

2

精华

常驻嘉宾

Rank: 8Rank: 8

积分
5245
威望
2304
贡献
1447
兑换币
315
注册时间
2016-1-15
在线时间
749 小时
毕业学校
哈尔滨工业大学(威海)
 楼主| 发表于 2017-10-30 14:18:15 | 显示全部楼层

这个梗厉害了
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关于我们|联系我们|小黑屋|智能车制作 ( 京ICP备14023231号-8

GMT+8, 2017-12-15 17:58 , Processed in 0.258303 second(s), 32 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表