[發(fā)明專利]用于智能汽車競賽信標(biāo)組的自動(dòng)化裁判系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610210869.8
• 申請(qǐng)日: 2016-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN105903165B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卓晴;王京春;江永亨;滕昕;魯暢;王福洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): A63B71/06
• 分類號(hào): A63B71/06
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11426
• 代理人: 劉冬梅,路永斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及科技競賽領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于智能汽車競賽中的自動(dòng)化裁判系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

國內(nèi)每年一度廣泛開展的大學(xué)生智能汽車競賽是由國家教育部委托高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)委員會(huì)舉辦的面向大學(xué)生的具有探索性的工程實(shí)踐活動(dòng)。第十一屆大學(xué)生智能汽車競賽(2015)首次引入了信標(biāo)組的競賽內(nèi)容。信標(biāo)組不再設(shè)指定寬的賽道，而是在競賽場地內(nèi)設(shè)置若干信標(biāo)來發(fā)送閃爍的紅光和調(diào)制的紅外光，車模在信標(biāo)的導(dǎo)引下做定向運(yùn)動(dòng)。信標(biāo)采用半球全向燈座，內(nèi)部安裝有紅色和紅外發(fā)光二極管陣列。該賽題組要求比賽系統(tǒng)能夠自動(dòng)判斷車模是否接近信標(biāo)并控制信標(biāo)依次點(diǎn)亮。該賽題組賦予了競賽更大的自由空間和挑戰(zhàn)難度。

競賽規(guī)則要求每輛車模在其四周布置四顆永磁鐵，距離地面不超過2厘米。

該賽題組的競賽任務(wù)是：參賽選手制作的車模開始位于發(fā)車區(qū)域內(nèi)，此時(shí)所有的信標(biāo)都是熄滅狀態(tài)，開始競賽后競賽系統(tǒng)自動(dòng)點(diǎn)亮第一個(gè)信標(biāo)，點(diǎn)亮的信標(biāo)會(huì)以10Hz的頻率發(fā)送紅光和調(diào)制的紅外光，此時(shí)參賽選手的車模能夠識(shí)別信標(biāo)的方位并且做定向運(yùn)動(dòng)靠近信標(biāo)。當(dāng)車模上安放的磁鐵進(jìn)入信標(biāo)附近的感應(yīng)線圈后，競賽系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換點(diǎn)亮下一個(gè)信標(biāo)，車模前往第二個(gè)點(diǎn)亮的信標(biāo)，此過程將會(huì)進(jìn)行10次左右，最終競賽時(shí)間是從當(dāng)?shù)谝粋€(gè)信標(biāo)點(diǎn)亮開始計(jì)時(shí)，到最后一次信標(biāo)熄滅為止，由競賽系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)時(shí)。

參賽選手參賽前除了需要制作能夠進(jìn)行信標(biāo)追蹤的車模外還需要制作信標(biāo)幫助調(diào)試。通常方法是按照競賽要求制作幾個(gè)簡易的信標(biāo)，該信標(biāo)需要手動(dòng)設(shè)置信標(biāo)地址，因此信標(biāo)的數(shù)量是固定的，無法靈活設(shè)置信標(biāo)的數(shù)量。這種方法雖然基本滿足競賽要求，但是效率不高，而且無法完全模擬競賽過程。

為了實(shí)現(xiàn)信標(biāo)按照比賽順序依次點(diǎn)亮，需要確定每個(gè)信標(biāo)的地址，現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用獨(dú)立設(shè)置信標(biāo)地址的方式，比較麻煩。

因此亟需開發(fā)一種既能滿足競賽要求，又能大大提高車模調(diào)試效率的競賽系統(tǒng)。

由于上述原因，本發(fā)明人出一種自動(dòng)化裁判系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅滿足競賽要求，還省去了獨(dú)立設(shè)置信標(biāo)地址的麻煩，信標(biāo)數(shù)量靈活，而且布線方便簡單。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，設(shè)計(jì)出一種自動(dòng)化裁判系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理，通過測量檢測線圈內(nèi)部磁通量的變化來檢測車模是否接近信標(biāo)，并且設(shè)計(jì)了特殊的信標(biāo)枚舉過程使得信標(biāo)能夠自動(dòng)分配地址。通過測試驗(yàn)證了該系統(tǒng)不僅滿足競賽要求，還能夠適應(yīng)不同的場合。

具體來說，本發(fā)明的目的在于提供以下方面：

(1)、一種用于智能汽車競賽信標(biāo)組的自動(dòng)化裁判系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括總線接口模塊01、信標(biāo)模塊02和總線，

其中，總線接口模塊01用于檢測信標(biāo)模塊02的工作狀態(tài)和發(fā)送命令至信標(biāo)模塊02，和/或

信標(biāo)模塊02用于發(fā)射紅光和紅外光信號(hào)，還用于檢測車模是否接近所述信標(biāo)模塊02，和/或

總線包括電源線、地線、命令線和反饋線。

(2)、根據(jù)(1)所述的自動(dòng)化裁判系統(tǒng)，其特征在于，所述總線接口模塊01與所述信標(biāo)模塊02通過總線相連，和/或

所述信標(biāo)模塊02串聯(lián)在所述總線上，和/或

所述信標(biāo)模塊02自動(dòng)設(shè)置其地址，和/或

所述信標(biāo)模塊02的地址按照距離總線接口模塊01由近至遠(yuǎn)的順序依次遞增。

(3)、根據(jù)(1)或(2)所述的自動(dòng)化裁判系統(tǒng)，其特征在于，總線接口模塊01包括電源模塊011、USB接口模塊012、液晶顯示模塊013、按鍵模塊014和總線接口模塊01的第一端口，和/或

信標(biāo)模塊02包括控制模塊021和LED陣列模塊022，

其中，USB接口模塊012用于與計(jì)算機(jī)連接，

液晶顯示模塊013用于顯示操作界面，

按鍵模塊014用于對(duì)所述自動(dòng)化裁判系統(tǒng)進(jìn)行手工操作，

總線接口模塊01的第一端口用于與信標(biāo)模塊(02)連接，

控制模塊021用于采集和處理檢測線圈發(fā)出的電磁感應(yīng)信號(hào)，還用于執(zhí)行總線接口模塊01發(fā)送的控制命令，

LED陣列模塊022用于發(fā)射紅光和紅外光信號(hào)，

優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括兩種工作模式：手工工作模式和聯(lián)機(jī)工作模式。

(4)、根據(jù)(1)至(3)之一所述的自動(dòng)化裁判系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊021包括信標(biāo)模塊02第一端口、信標(biāo)模塊02第二端口、電磁感應(yīng)信號(hào)調(diào)理電路和檢測線圈，

其中，電磁感應(yīng)信號(hào)調(diào)理電路用于采集和處理檢測線圈發(fā)出的電磁感應(yīng)信號(hào)，