在 全国大学生智能车竞赛[1] 中的 室内AI视觉组[2] 要求参赛车模根据识别路边场景完成相应的动作:
因此对于裁判系统需要能够完成以下判断功能:
由于比赛中检测点比较多,至少包括有一个三岔路口、一个动物图片、一个水果图片。在决赛的时候有可能还会增加到 4~ 5个检测点。因此要求设计的检测点能够离散分布设置,并通过现场WiFi网络连接在一起进行统一的设置与读取信息。
▲ 逐飞科技给出的裁判系统的演示
对于车模形式出车库与返回车库之间的时间差进行计时。
◎ 指标要求:
计时精度为1ms;
接口形式:USB,WiFi,UART(可选)
通讯协议: 能够与以往智能车竞赛比赛系统软件兼容
它能够通过WiFi与其它各个模块相连,也可以单独作为计时器系统应用于其它各赛题组。
检测经过125Hz调试的激光光斑信号。
◎ 指标要求:
灵敏度:5mW红色激光,光斑直径在5厘米左右
响应时间:小于500ms
检测点:5个,分为两组;一组为一个监测点,位于靶心检;另外一组包括四个检测点,位于目标四周检;
相应形式:红色LED(直径大于10mm)、绿色LED(直径大于10mm)、蜂鸣器;
▲ 光电检测传感器的位置分布
功能描述:
▲ 目标靶位上的响应LED
检测车模进入AprilTag前后各50厘米的范围内,车模停留的时间。只是对于动物标靶旁边的范围,检查车模是否停留超过3秒钟。
◎ 检测指标:
检测范围:1米
时间定时精度:1ms
指示方式:LED和蜂鸣器
如果车模停留时间少于3秒钟,则红色LED闪烁,频率10Hz,占空比50%,持续时间五秒钟,同期蜂鸣器也做相同的断续鸣叫。
如果车模在停留区的时间超过3秒钟,则绿色LED点亮,同时蜂鸣器鸣叫,五秒钟后停止。
检测车模在通过三岔路口时,是否安装正确的路径行进。
◎ 检测指标:
在三岔路口两个出口处设置车辆通过检感应线;
对于前后两次通过能够自动进行切换,了就是第一次走一边,第二次行走另外一边;
对于判断结果成功与识别的知识与前面【判断停留时间功能】相同。
由于比赛中可能同时具有多个检测模块,所以要求这些模块能够通过局部WiFi链接在一起,由控制软件同一控制。
为了防止局域网中断或者不具备,各个模块也可以单独进行设置工作。
因此,基于以上实验,下面的设计便是基于ESP32模块的设计方案。由于该模块比较便宜(单个模块大约为¥10元),集成有WiFI,蓝牙通信功能。提供了丰富的外部模块,AD(六个通道),DA,SPI,I2C,UART等等。
逐飞科技给出可对于AI视觉裁判系统的验证演示结果。在实际识别图片中心和四周布置光电检测之后,来识别调制(125Hz)激光信号的功能。验证了对于激光调制信号检测方案的灵敏性和快速响应特性。
▲ 逐飞科技给出的AI检测系统测试结果
为了便于部署安装,AI检测系统包括三部分:
下面给出了基于ESP32的检测系统主控板设计。
▲ 电路原理图整体设计
可以在上述原理图上,增加CH340G(或者CH340E)与UART2相连,这样主板就可以具有WiFi,USB端口与裁判系统计算机相连了。
由U2组成了两路感应线圈放大电路。对于来自于感应线圈的电磁信号进行放大滤波之后再由ESP32进行采集、数字滤波、判断处理。具有两个独立的线圈输入端口P1,P2。
两路线圈可以应用在:
▲ 感应线圈
◎ 线圈基本参数:
串联电阻:18.85Ω
电感:1.778mH
由U3组成光电信号放大电路。用于激光检测的光电传感器使用 微型光电二极管(SP-1CL3) 。
▲ SP-1CL3 外形与尺寸
光电二极管分为两组:
▲ 两组光电二极管
LED,蜂鸣器小板是用来承载指示两个指示LED和蜂鸣器的小板。将来它固定在目标板的上方。
在小板上包括有驱动LED,蜂鸣器的 UNL2003(达林顿管阵列),6PIN的接口以及LED, 蜂鸣器焊盘等。
▲ LED,蜂鸣器小板
4.快速制版测试电路板
▲ 快速制版实验电路PCB设计
本文给出了用于AI视觉组的裁判系统设计要求和参考方案。它除了具备有传统的计时功能之外,还可以对于车模停留时间,激光信号检测,三岔路口通过顺序等进行判断。
基于ESP32的设计,使得其可以在未来比赛中直接将比赛成绩信息上传到云端,完成原始信息的获取。基于WiFi还可以将现场的多个检测点(3~5)相互连接在一起形成统一的开启和设置。
[1]
全国大学生智能车竞赛: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/110253008
[2]
室内AI视觉组: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/111352093
[3]
傅里叶帮我看看,谁在照射我?: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115411844
[4]
微型光电二极管(SP-1CL3): http://www.kodenshi.cn/product/81.html
[5]
ESP32检测调制激光信号程序优化: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115675232
[6]
测试ESP32S基本模块的功能,并验证是否可以应用在AI智能车竞赛检测激光信号中: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115581306
[7]
基于ESP32模块利用检测线圈检测车模停止时间,室内视觉AI裁判系统: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/115692622
[8]
设计参考方案AD工程文件: ADSmartCar2021LaserDetectAILasserDetectrESP32.PcbDoc
页面更新:2024-03-13
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