01AI室内视觉组裁判系统要求1。裁判系统要求 在全国大学生智能车竞赛〔1〕中的室内AI视觉组〔2〕要求参赛车模根据识别路边场景完成相应的动作：对于动物图片要求在规定区域停止3秒钟；对于水果图片要求使用车载激光器投射光斑；对于三岔路口的数字要求选择左行和右行；（1）裁判系统功能 因此对于裁判系统需要能够完成以下判断功能：判断车模在某一区域是否能够停留三秒钟；判断车模在通过三岔路口是否首次按照规定路口行进；判断车模是否将激光盘点投射在图片中心；车模运行时间计时功能； 由于比赛中检测点比较多，至少包括有一个三岔路口、一个动物图片、一个水果图片。在决赛的时候有可能还会增加到45个检测点。因此要求设计的检测点能够离散分布设置，并通过现场WiFi网络连接在一起进行统一的设置与读取信息。 逐飞科技给出的裁判系统的演示（2）裁判系统功能指标【。车模运行时间功能】 对于车模形式出车库与返回车库之间的时间差进行计时。 指标要求： 计时精度为1ms； 接口形式：USB，WiFi，UART（可选） 通讯协议：能够与以往智能车竞赛比赛系统软件兼容 它能够通过WiFi与其它各个模块相连，也可以单独作为计时器系统应用于其它各赛题组。【。检测激光光斑功能】 检测经过125Hz调试的激光光斑信号。 指标要求： 灵敏度：5mW红色激光，光斑直径在5厘米左右 响应时间：小于500ms 检测点：5个，分为两组；一组为一个监测点，位于靶心检；另外一组包括四个检测点，位于目标四周检； 相应形式：红色LED（直径大于10mm）、绿色LED（直径大于10mm）、蜂鸣器； 光电检测传感器的位置分布 功能描述：对于水果目标靶，如果靶心检测点检测到信号，而四周检测点没有检测到信号，则表示激光发送成功；如果任何一个四周检测点检测到激光信号，都表示激光发送失败；对于动物目标靶，任何一个检测点检测到激光信号，都表示激光投射失败；检测到激光发送成功时，绿色LED点亮，同时蜂鸣器鸣叫，五秒钟后停止；检测到激光发送失败时，红色LED闪烁，频率10Hz，占空比50，持续时间五秒钟，同期蜂鸣器也做相同的断续鸣叫。 目标靶位上的响应LED【。判断停留时间功能】 检测车模进入AprilTag前后各50厘米的范围内，车模停留的时间。只是对于动物标靶旁边的范围，检查车模是否停留超过3秒钟。 检测指标： 检测范围：1米 时间定时精度：1ms 指示方式：LED和蜂鸣器 如果车模停留时间少于3秒钟，则红色LED闪烁，频率10Hz，占空比50，持续时间五秒钟，同期蜂鸣器也做相同的断续鸣叫。 如果车模在停留区的时间超过3秒钟，则绿色LED点亮，同时蜂鸣器鸣叫，五秒钟后停止。【。检测三岔路口功能】 检测车模在通过三岔路口时，是否安装正确的路径行进。 检测指标： 在三岔路口两个出口处设置车辆通过检感应线； 对于前后两次通过能够自动进行切换，了就是第一次走一边，第二次行走另外一边； 对于判断结果成功与识别的知识与前面【判断停留时间功能】相同。【。各检测点联网功能】 由于比赛中可能同时具有多个检测模块，所以要求这些模块能够通过局部WiFi链接在一起，由控制软件同一控制。 为了防止局域网中断或者不具备，各个模块也可以单独进行设置工作。【。其他基本功能】控制模块采用相同的主板，通过其中的拨码开关来设置具体的功能（计时、三岔路口、停留时间、激光光板检测）；模块可以通过3。74。8Vde充电电池供电。整体功率消耗小于20mA。在2AH的蓄电池供电下可以持续工作100小时；模块也可以通过5V直流电源提供电源；2。前期验证实验（1）信号检测试验在推文傅里叶帮我看看，谁在照射我？〔3〕描述了检测投射在水果图片上激光信号的检测方案。给出了激光投射器的调制频率的要求；并对基于微型光电二极管（SP1CL3）〔4〕检测调制激光信号的方法进行验证。在ESP32检测调制激光信号程序优化〔5〕；测试ESP32S基本模块的功能，并验证是否可以应用在AI智能车竞赛检测激光信号中〔6〕验证并优化了基于ESP32对信号采集与检测的验证；在基于ESP32模块利用检测线圈检测车模停止时间，室内视觉AI裁判系统〔7〕验证了通过简单的感应线圈来判断车模通过时间的方案。 因此，基于以上实验，下面的设计便是基于ESP32模块的设计方案。由于该模块比较便宜（单个模块大约为10元），集成有WiFI，蓝牙通信功能。提供了丰富的外部模块，AD（六个通道），DA，SPI，I2C，UART等等。（2）逐飞科技验证实验 逐飞科技给出可对于AI视觉裁判系统的验证演示结果。在实际识别图片中心和四周布置光电检测之后，来识别调制（125Hz）激光信号的功能。验证了对于激光调制信号检测方案的灵敏性和快速响应特性。 逐飞科技给出的AI检测系统测试结果02设计参考方案1。系统设计组成 为了便于部署安装，AI检测系统包括三部分：控制主板：包括了ESP32，激光检测放大电路，感应线圈放大电路，3。3V稳压源等LED，蜂鸣器小板：包括有红色LED（D：10mm），绿色LED（D：10mm），蜂鸣器以及它们相应的驱动电路；通过6PIN接口与主板相连。电源：包括5V电源，或者相关4。8V充电电池与充电器等；2。电路主控板〔8〕（1）电路原理图 下面给出了基于ESP32的检测系统主控板设计。 电路原理图整体设计 可以在上述原理图上，增加CH340G（或者CH340E）与UART2相连，这样主板就可以具有WiFi，USB端口与裁判系统计算机相连了。（2）感应线圈放大电路 由U2组成了两路感应线圈放大电路。对于来自于感应线圈的电磁信号进行放大滤波之后再由ESP32进行采集、数字滤波、判断处理。具有两个独立的线圈输入端口P1，P2。 两路线圈可以应用在：判断区域停留时间，将两个线圈部署在相距1米的距离处；判断三岔路通过顺序，将两个线圈部署在三岔路口两个串口处； 感应线圈 线圈基本参数： 串联电阻：18。85 电感：1。778mH（3）光电信号放大电路 由U3组成光电信号放大电路。用于激光检测的光电传感器使用微型光电二极管（SP1CL3）。 SP1CL3外形与尺寸 光电二极管分为两组：中心靶位：由一个SP1CL3光电二极管组成，部署在目标靶位的中心位置；四周靶位：由四个SP1CL3并联组成，部署在目标靶位四个边的中心位置； 两组光电二极管3。指示灯小板 LED，蜂鸣器小板是用来承载指示两个指示LED和蜂鸣器的小板。将来它固定在目标板的上方。 在小板上包括有驱动LED，蜂鸣器的UNL2003（达林顿管阵列），6PIN的接口以及LED，蜂鸣器焊盘等。 LED，蜂鸣器小板 4。快速制版测试电路板 快速制版实验电路PCB设计设计总结 本文给出了用于AI视觉组的裁判系统设计要求和参考方案。它除了具备有传统的计时功能之外，还可以对于车模停留时间，激光信号检测，三岔路口通过顺序等进行判断。 基于ESP32的设计，使得其可以在未来比赛中直接将比赛成绩信息上传到云端，完成原始信息的获取。基于WiFi还可以将现场的多个检测点（35）相互连接在一起形成统一的开启和设置。参考资料 〔1〕 全国大学生智能车竞赛：https：zhuoqing。blog。csdn。netarticledetails110253008 〔2〕 室内AI视觉组：https：zhuoqing。blog。csdn。netarticledetails111352093 〔3〕 傅里叶帮我看看，谁在照射我？：https：zhuoqing。blog。csdn。netarticledetails115411844 〔4〕 微型光电二极管（SP1CL3）：http：www。kodenshi。cnproduct81。html 〔5〕 ESP32检测调制激光信号程序优化：https：zhuoqing。blog。csdn。netarticledetails115675232 〔6〕 测试ESP32S基本模块的功能，并验证是否可以应用在AI智能车竞赛检测激光信号中：https：zhuoqing。blog。csdn。netarticledetails115581306 〔7〕 基于ESP32模块利用检测线圈检测车模停止时间，室内视觉AI裁判系统：https：zhuoqing。blog。csdn。netarticledetails115692622 〔8〕 设计参考方案AD工程文件：ADSmartCar2021LaserDetectAILasserDetectrESP32。PcbDoc
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