小车驾驶模式自动切换电控系统设计
自动挡汽车驾驶技术摘要
近些年来科技飞速发展，汽车行业由原来的手动挡到现在的自动挡，操作不断在便民化。自动驾驶将是目前乃至未来一段时间需要不断探索的重大项目。
设计一款实用性强的自动驾驶小车，具备自动避开障碍物的功能。STM32单片机作为本设计的控制核心芯片，红外测距传感器测量小车与障碍物的距离和方向，舵机控制小车方向，电机控制小车的行驶速度，使小车能够更平稳的通过路段。通过改变小车行驶的状态来改变小车的驾驶模式，能够更方便民众的使用。在自动驾驶领域迈出一小步。
关键词：STM32；舵机；红外传感器
（一）研究目的
自动驾驶汽车是汽车行业的发展的热门，那安全问题就是这个重中之重。目前的自动驾驶汽车技术相比与国外，国内的发展还不能跟世界前沿比肩。在我国自动驾驶技术仍然相对落后的情
况下，研究出一个简单的小车自动驾驶模式自动切换系统，不仅对我们平时驾车出行提供了方便，更能让我国的自动驾驶技术向前迈出一小步。
（二）研究内容
小车驾驶模式自动切换电控系统设计，就是在不依靠手动改变驾驶模式自动根据超声波避障模块、红外线避障模块以及倾角检测模块探测到的路况，通过STM32单片机芯片传输到电机驱动模块处调节小车的运行状态，得以改变小车的运行模式。使小车能够安全通过。
1. 小车驾驶模式自动切换电控系统可以时刻扫描周围的环境，对小车周围的路况进行收集，在该系统中设置了HC-SR04，获取路面上的障碍物到小车的距离，还设置了红外传感器，对超声波传感器未检测到的距离进行检测。这样就能真实的反映出道路的现状，从而能更有效的调整驾驶模式。
2. 小车驾驶模式自动切换电控系统会根据路况的崎岖程度对小车进行略微的调整，系统内安装了电机驱动模块来增大或减小轮胎的转速，从而加强轮胎的抓地力，增加小车的抗打滑能力。
3. 小车驾驶模式自动切换电控系统在面对上下坡的时候会造成的车身倾斜，在小车倾斜的同时还需要避开障碍，这加大了避障的难度，在小车的模块中增添了倾角检测与主芯片控制车轮转速的联动会使小车在倾斜角上避障较为简便。
4. 该系统总的是由STM32单片机芯片作总的控制，接收超声波避障模块、红外线避障模块以及倾角检测模块传来的电信号，再对电机驱动模块发出相应的电信号，使小车得相应的调节，来达到对各种路况都能平稳的通过。
5. 小车驾驶模式自动切换电控系统具有很强的续航能力。供电模块将采用锂电池，充电接口将采用Micro USB接口，用手机充电器就能完成充电，不需要专配充电器，以至于在没有带充电器的情况下也能到替代的。
（三）国、内外研究现状和发展动态
在国内，2020年，国务院正式印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，提出到2025年，我国高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用。力争经过15年的持续努力，高度自动驾驶汽车实现规模化应用，有效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。
与此同时，为共同推动中国智能网联汽车产业更大发展，在国家制造强国建设领导小组车联网产业发展专委会牵头下，各有关部门通力协作，已在政策法规、标准规范、技术创新、测试应用、国际合作等方面取得了显著成效。经过多年发展，我国正在构建“仿真测试-封闭测试场与开放道路测试-先导区及示范区”的多层级、渐进式智能网联汽车测试验证与示范应用体系。积极开展智能网联汽车场景库理论体系架构研究。国汽(北京)智能网联汽车研究院有限公司组织多家单位完成智能网联汽车场景库理论体系架构研究，进行中国实际道路的场景数据采集工作，为中国方案产业生态构建提供坚实理论依据和方法指导。[1] 2020年4月，百度宣布在长沙全面开放Apollo Robotaxi服务，成为全国首个通过手机应用向公众开放的自动驾驶出租车服务。继长沙之后，Apollo Robotaxi还陆续在北京、沧州等地上线运营。2020年10月，百度Apollo宣布推出面向公众的自动驾驶出租车服务，同时获得北京市无人车路测资格。同年4月，高德地图宣布与自动驾驶公司Auto X共同开启无人驾驶网约车（Robo Taxi）项目；还有滴滴，在取得北京、上海、苏州和美国加州的自动驾驶公开道路测试牌照后,2020年6月底在上海首度开放自动驾驶网约车运营。2020年12月，文远知行发布了中国首份自动驾驶出租车乘客调研报告，文远知行Robotaxi共计完成出行14.7万次，服务乘客数超过6万人。[2]
在国外，自2016年以来，美国交通部制定并不断更新发布自动驾驶战略规划。2020年1月公布了《确保美国自动驾驶汽车技术的领导地位：自动驾驶汽车4.0》，提出整合交通部、司法部等政府部门在自动驾驶汽车产业发展方面的相关职能，将自动驾驶的开发工作列为各部门研究与开发预算的优先事项，积极出台各类保障促进政策，为自动驾驶技术提供创新要素，以更高效地推动自动驾驶车辆实践应用。美国政府充分肯定了自动驾驶带来的潜在社会经济效益，包括提高交通出行的安全性，提高公民生活、交通以及出行效率与质量，降低能源消耗，优化供应链管理等[1]。在亚洲，日本是传统汽车技术大国，日本内阁府也在制度层面为自动驾驶技术的测试与试用打开了方便之门。以道路交通法为依据，日本警察厅于2016年颁布了《自动驾驶汽车道路测试指南》，明确驾驶人应当坐在驾驶位上，测试车辆和驾驶人均应符合并遵守现行法律法规。2017年发布的《远程自动驾驶系统道路测试许可处理基准》则允许汽车在驾驶位无人状态下进行上路测试，且将远程监控员定位为远程存在、承担现行道路交通法规上规定义务和责任的驾驶人。[3]
（四）创新点与项目特
近年来，智能化的产品不断出现并进入人们的生活。就目前来说，自动化、智能化就是未来
社会发展的方向。历史上的三次工业革命极大促进了人类社会发展。第一次、第二次工业革命推动了机械的发展，解放了社会生产力；第三次工业革命是信息技术的革命，对人们的生活方式和思维方式产生了巨大的影响；而第四次工业革命已经来到，毫无疑问，这次的工业革命将会对人类的生产生活产生更为深远的影响。本项目设计自动避障小车具有用途广泛、可扩展性强等特点，可以根据需求来添加所需要的功能，市场应用前景广阔。
现今，人工智能已经涉及到生活的方方面面，控制领域的智能避障小车也成为人工智能的重要应用之一，并且取得了显著的成果。一般避障小车分别使用红外测距传感器、超声波传感器、CCD镜头、视频采集模块协同红外避障模块作为障碍物识别模块。在小车操纵上一般通过CCD摄像头识别灰阶轨道使小车做循迹运动，或无线手柄、手机连接小车进行人工操控，还有的小车使用电子罗盘进行精确定位以便电脑规划路径控制行驶。算法上分为全局、局部路径规划方法，具体的一般使用模糊控制算法、神经网络算法进行避障路线规划。