基于FPGA導(dǎo)盲小車(chē)控制系統(tǒng)研究與仿真設(shè)計(jì).pdf

1、導(dǎo)盲輔具是為盲人及視覺(jué)障礙者提供安全行走的輔助工具。通常，人的各項(xiàng)活動(dòng)中70％以上依賴(lài)視覺(jué)，一旦視覺(jué)發(fā)生障礙，不僅給生活、學(xué)業(yè)與工作帶來(lái)種種問(wèn)題，甚至寸步難行。因此，導(dǎo)盲輔具成為視障者一個(gè)重要的生活必需品。本文以FPGA應(yīng)用技術(shù)、定位與導(dǎo)航技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)和智能控制為基礎(chǔ)，對(duì)導(dǎo)盲小車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究與仿真設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)分為正常盲道行進(jìn)、避障行進(jìn)與十字路口行進(jìn)三種情況，分別提出對(duì)導(dǎo)盲小車(chē)進(jìn)行控制的控制算法。系統(tǒng)應(yīng)用了FPGA技術(shù)，在

2、MATLAB中實(shí)現(xiàn)算法的仿真，并應(yīng)用Quartus Ⅱ進(jìn)行波形的仿真。
　　導(dǎo)盲小車(chē)在正常盲道上行進(jìn)過(guò)程中以預(yù)瞄與跟蹤理論為基礎(chǔ)，對(duì)盲道中線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)與跟蹤，創(chuàng)新性地提出了基于平面幾何約束的方向與速度綜合控制模型，在此基礎(chǔ)上提出了基于模糊規(guī)則的自校正舵機(jī)控制算法，實(shí)現(xiàn)盲道小車(chē)在盲道上正常行進(jìn)；在盲道小車(chē)的整個(gè)行進(jìn)過(guò)程中系統(tǒng)都進(jìn)行障礙物檢測(cè)，采用“基于模糊控制的改進(jìn)BUG算法”實(shí)現(xiàn)導(dǎo)盲小車(chē)的避障行進(jìn)；在十字路口處首先進(jìn)行交通燈識(shí)別，對(duì)

3、小車(chē)采集的交通燈狀態(tài)信息進(jìn)行處理，根據(jù)人行橫道交通燈的形狀特征確定交通燈區(qū)域，提出了“基于RGB與HIS閥值融合分割算法”，根據(jù)顏色特征和幾何特征提取感興趣區(qū)域，運(yùn)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)操作提取候選區(qū)域特征并使用模板匹配，完成對(duì)交通燈的識(shí)別。
　　各個(gè)階段的仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，能很好地實(shí)現(xiàn)正常盲道行進(jìn)、障礙物避障行進(jìn)和紅綠燈識(shí)別行進(jìn)過(guò)程控制，具有良好的實(shí)時(shí)性，并且該導(dǎo)盲系統(tǒng)能夠有效地節(jié)省時(shí)間，控制效果好的優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)足盲道控制