科教融合模式下Python-C的WIFI巡线避障车的实验教学研究设计

张仕远 卢彪 倪冰倩

摘 要：基于Python & C的WIFI巡线避障小车的研究目的是为了提高人们日常生活的质量，在自动驾驶、货物运输方面起到了奠基的作用，为未来科技的发展夯基垒台。

关键词：巡线避障;C & Python;科技

一、引言

科技的发展推进时代的进步，人们的生活水平在不断提高，这与在科技的探索上有很大的关系。习主席发言强调：发展是第一要务，人才是第一资源，创新是第一动力。研究的目的主要有小车自动巡线技术以及人为干预控制技术，远程视频传输，路线规划。经过研究，基本已经实现了预先计划的基本功能，由于研究目的是作为发展方向的根基，所以在此基础之上仍有较大的发展空间。在不同的适应场地，小车无论是在算法的改进上，还是在硬件的重新配置上或者是稳定性方面都有可以视情况进行自我修改的空间。作为该技术研究方面的框架，大体技术已经基本实现，相信在以后的深入研究下可以更大程度上为未来该方面的研究开辟道路。

二、系统构架设计

在硬件方面，主要进行的是为了使得小车多元化的硬件模块，使其具有以下基本功能：1.超声波避障功能，能够自我识别障碍并且停止，避免与物体发生相撞。2.自动驾驶功能，给四驱小车加入超声波和红外线后，小车具有了巡线及自动调整方向的功能，这项功能的具体使用主要应用在货物运输或是道路勘察时的自动驾驶方面及。3.摄像功能，该功能可以记录小车的实时路况，以小车视角来观察周围情况。4.联网功能，小车加入互联网模块后可以获取互联网相关信息，从网络方面衍生出软件方面的拓展功能。5.舵机器件，该器件让小车可以外接其他功能，能够在不同的领域拓展不同额外的硬件方面的功能。

模块方面可分为：超声波模块、视频传输模块、红外线传感器模块、WIFI模块等研究小车所需要的基础模块。小车的硬件方面进行了多次兼容化调试，把软件与硬件的指令传输中出现过的问题进行改正，最终软硬件能够完美融合，基本和预设实现功能相符。该项目小车相于以往更加智能化更加多功能化。智能化工具的发展在很多领域都有使用，在智能车驾驶方面也是非常热门，在这些方面取得的进步，对于智能化的发展会被更加重视，智能车的研究对于科技力量的发展有着十分重要的作用。

软件方面具有以下基本功能：1.刷入C语言及Python环境，C语言作为整个小车的主要基层语言，Python拥有很强的图形处理功能使小车在图形识别上能够拥有高效率。2.小车采用四驱，对四个马达分别写入控制指令，通过不同的轮子转动来实现，原地调整方向。3.重力感应控制，可以通过无线设备的陀螺仪模拟方向盘人工控制小车。4.编写VR视角控制，通过手机的陀螺仪作用可以改变小车的摄像视角。5.路线规划，在控制端画上要行驶的路线，小车就可以自动根据终端设置好的路线行驶。6.自动驾驶，基于深度学习实现在执行层的自动驾驶功能。

三、基本功能

项目小车采用了树莓派主板作为研究设计的基础。自动驾驶方面：作为自动驾驶技术的实验项目，用来模拟智能车驾驶系统，通过该项目作品来研究智能车自动驾驶系统。智能小车可以根据预先设置好的路线来行驶，可以在行驶的道路上自动避免撞击。自动驾驶兼并物联网型智能小车的研究，可以很大程度上节省人力，使得人工效率更大化。智能化小车的创新型开发具有一定的特殊功能，这是目前生活中大多数普通产品所不能具有的地方，经过开发设计，该科技发展的前景拥有不可估量的提升空间。

智能车环境检测技术方面基于卷积神经网络模型的目标识别、检测技术与改进的区域卷积神经网络。为了更大程度上优化项目，在对小车多传感器融合技术方面将会进行基于深度学习网络的视觉传感器、雷达传感器与摄像机传感器的多源数据融合技术开发，并且深度学习技术在自动行驶领域的感知层、决策层与控制层在研究内容方面的運用不断地提高感知、检测与控制的准确率，争取在该方面取得一定的成功。

小车拥有视觉上距离的检测功能，该功能是利用了超声波和红外线设备进行辅助，在经过一定的算法进行处理后得到一定的结果。小车在没有人为操作的情况下仍然可以很好地进行工作，可以在原有的路线或者是预先规划好的路线上行驶。小车避免与障碍物发生撞击是通过传感器进行周围情况扫面工作来确定是否有障碍物以及和障碍物的距离。在控制端有地图绘制功能，在绘图完成后小车会根据绘制的轨迹行驶。

四、展望

智能车的研究目前正处于被人们重视的阶段，大多数国家都在进行人才召集，众多公司在小车的研究方面投入了大量的资金，尽管收获不太乐观，但是对于该科技方面的研究从来没有停息，甚至愈来愈热烈。关于科学技术的发展，根据“科教兴国”以及“科学强国”，科技水平的高低往往会和国家的发展水平好坏相关联。

智慧交通的运用上可以把小车接入互联网，通过大数据获取卫星地图结合本地算法检测周围实时路面情况，同时由于小车的联网控制可以实现实时获取控制端发送的指令，保证在完成一个命令后可以接收到下一个要处理的新命令。这样的处理让小车在很大程度上变得更加灵活。在遇到预先未考虑到的情况时也具有一定的临时处理更正功能，以此进行远程人为干预，实现小车更大程度上的自动处理工作。

在研究小车的自动化行驶过程中进行不同场地的调试，如在水泥地，在橡胶地，或者是客厅中等一些实验地，这样能够更大程度上提高小车对于不同行驶路面的兼容性。在技术方面，加深对小车语言的学习，利用各语言环境拥有的不同方面的优点，对小车的不同作用方面达到更优化。为了让小车的兼容性更强，使得软件方面和硬件方面能够融合的很好，对于小车的零器件选择方面需要进行多次筛选并调试。主要根据小车大多数的使用环境来进行基本要素选取。在代码的编写上先保证小车能够基本达到预期的结果。在一定的基础上，把写入的代码进行一步一步优化，写入更简洁、更高效的程序来支撑小车的运行。

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