基于FPGA導盲小車控制系統(tǒng)研究與仿真設計.pdf

1、導盲輔具是為盲人及視覺障礙者提供安全行走的輔助工具。通常，人的各項活動中70％以上依賴視覺，一旦視覺發(fā)生障礙，不僅給生活、學業(yè)與工作帶來種種問題，甚至寸步難行。因此，導盲輔具成為視障者一個重要的生活必需品。本文以FPGA應用技術、定位與導航技術、數(shù)字圖像處理技術和智能控制為基礎，對導盲小車控制系統(tǒng)進行研究與仿真設計。整個系統(tǒng)分為正常盲道行進、避障行進與十字路口行進三種情況，分別提出對導盲小車進行控制的控制算法。系統(tǒng)應用了FPGA技術，在

2、MATLAB中實現(xiàn)算法的仿真，并應用Quartus Ⅱ進行波形的仿真。
　　導盲小車在正常盲道上行進過程中以預瞄與跟蹤理論為基礎，對盲道中線進行檢測與跟蹤，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，在此基礎上提出了基于模糊規(guī)則的自校正舵機控制算法，實現(xiàn)盲道小車在盲道上正常行進；在盲道小車的整個行進過程中系統(tǒng)都進行障礙物檢測，采用“基于模糊控制的改進BUG算法”實現(xiàn)導盲小車的避障行進；在十字路口處首先進行交通燈識別，對

3、小車采集的交通燈狀態(tài)信息進行處理，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，運用數(shù)學形態(tài)學操作提取候選區(qū)域特征并使用模板匹配，完成對交通燈的識別。
　　各個階段的仿真結果表明，系統(tǒng)具有很強的實時性，能很好地實現(xiàn)正常盲道行進、障礙物避障行進和紅綠燈識別行進過程控制，具有良好的實時性，并且該導盲系統(tǒng)能夠有效地節(jié)省時間，控制效果好的優(yōu)點，能滿足盲道控制