【2021研电赛】基于EAIDK-310的云端互联无人驾驶系统

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参赛单位:上海理工大学
参赛队伍:你说的都是对的
指导老师:蒋全
参赛队员:童锐,邹祖奇,胡涛
获奖情况:全国三等奖,上海市一等奖,Arm命题全国三等奖
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作品简介

汽车如今已经成为人们代步必不可少的工具,而且汽车的制造水平和普及程度在衡量一个国家现代化和科技水平中占据了重要的比重。科学技术不断的进步,传统的人工驾驶汽车存在着各种安全隐患,随着人们生活需求的提高,无人驾驶技术也因此应运而生。相对传统的人工驾驶,自动驾驶在安全,便捷,效率上有着巨大的优势。目前,我国已有自动驾驶汽车正在投入试用,于规定道路上取得一定成果。自动驾驶的发展趋势方兴未艾,自动驾驶技术成为当前的主流研究方向。

基于5G时代,对无人驾驶概念新的解构,本系统通小程序采用云端控制,以及通过汽车上传云端的信号通过小程序进行显示进行人机远程交互,确保在无人驾驶汽车的使用过程中既保障了车主对于车辆的控制权,也保障了车主对自己汽车使用情况的知情权。汽车对于本地位置的上传,通过微信小程序进行显示,并设置登陆界面用以识别用户。

整个系统基于EAIDK-310作为上位机,通过摄像头对图像的实时获取和处理进行行人识别,路标识别,红绿灯识别等,然后通过串口通信对stm32下位机进行控制,完成车辆的动作反应。基于LD3320语音模块实现用户感知的语音交互。OpenCV 不仅拥有强大的运算能力,还提供了方便灵活的用户接口,其支持跨平台的特性非常适合嵌入式平台的实际开发,因此本文开发过程中使用 OpenCV 库作为开发环境。

算法

1, 特征点识别
2, 角点检测,高斯金字塔
3, 卷积神经网络

确保对于行人,路标,红绿灯的识别,保证了无人驾驶车辆在道路上行驶的安全性。云端和本地的双重验证确保了使用的安全性,以语音控制,循迹模式,跟车模式助力多应用场景的扩充,通过与云端数据的交互为无人驾驶赋能共享概念造就了基于EAIDK-310的云端互联无人驾驶系统。

作品的创新

1.围绕Arm命题的需求,满足行人,红绿灯,路标识别
2.拓宽应用场景,通过语音交互实现巡线,跟车模式的切换用以拓宽应用场景
3.以小程序配合模拟车门的AS608指纹模块实现云端本地的双重验证,
4.抽离出驾驶员后的无人驾驶概念使得车辆的工具属性加强,保障车主对所拥有车辆的控制权以及知情权成为了我们设计基于云端互联无人驾驶系统的首要考量

系统流程

1.用户通过手机端登陆界面输入车型和密码向云端请求确认登陆
2.进入控制台向云端发送是否被允许信号,发送成功后回馈弹窗
3.EAIDK-310接受到信号,不被允许时系统处于停滞状态,AS608处于休眠状态
4.接收到允许信号后,AS608被唤醒实现了云端本地的双重验证,指纹接收到提前录入人员的信息后向云端反馈数据,在小程序上显示使用者。免驱摄像头开启工作
5.到达目的地后,小程序可远程关闭允许按钮,EAIDK-310退出检测状态,同时向云端发送当前停车位置,可通过小程序查看车辆所在地位置以及行驶路径。
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硬件设计

EAIDK-310搭载了高性能的Arm处理器,主频高达1.3GHZ同时其板载的运行内存达到了1GB,其丰富的外设接口,包括HDMI,USB,以太网,WIFI为整个智能系统和使用者的交互提供了良好的便捷性。对比模型训练的语音控制与ASR语音模块,基于训练模型不充分的情况下选择了在车载控制中相对准确率高的LD3320。

通过3D打印外壳,充分考量到语音交互输入输出,摄像头的检测角度。具有良好的稳定性。多传感器共同协作就摄像头以及语音信号的输入进行处理,反馈实时的输出结果,实现无人驾驶的控制。

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未来展望

1.畅想无人驾驶的未来,结合无线充电功能,共建电气化道路的建设。
2.配合用户手机端的控制感官,在保障无人驾驶行驶安全性的同时,保障车主对于自有车辆的控制权,实时的反馈车辆的自诊断信息
3.道路问题千变万化,无人驾驶技术的对道路问题的考量,需要优化改良识别控制的优先级问题。
4.设计对于上传位置的加密处理,以及本地解码。增强对于云端信息数据上传的安全性

作品视频展示

https://www.bilibili.com/video/BV1X44y1k7zG/?aid=975069927&cid=396911364&page=1

参赛感想

研电赛一开始就瞄准了企业命题,选择Arm命题也是看到中国芯的使用推广,安谋科技(Arm China)在行业的领导力以及无人驾驶的大潮流。先从满足企业命题的要求出发,发现在演示过程中很多感官的体验不是很明显,错误率也相对较高,为了提高在竞赛中功能演示的完整性以及良好的识别准确率,我们把语音控制放在了LD3320上。

在最初的系统设计中,我们没有构建产品的使用场景,后来在结合共享的概念联想无人驾驶应用后用户的体验程度和便捷使用加入了云端和小程序。为了整体的美观,我们也3D打印了外壳。能成功晋级总决赛离不开我们三个的通力合作,对整体控制环节的相互通信,也感谢蒋老师给予我们的支持。

更多研电赛作品请查看2021年研电赛获奖作品合集

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