飞思卡尔全国总决赛智能车决赛赛道分析
第五届（2010年8月16-23号）全国大学生飞思卡尔杯智能车竞赛
2010年飞思卡尔智能车比赛在杭州电子科技大学举行，我校(山东大学威海校区)共两只队伍打入全国总决赛，分别是摄像头组黑天鹅队和电磁组风神队，均取得全国二等奖的历史突破，明年均有望冲击全国一等奖！
向他们表示祝贺！
最新消息：明年(2011年)，第二届山东省飞思卡尔比赛将在我校举行，届时欢迎各位同学作为志愿者为全省各兄弟院校服务，观摩比赛情况！
下面进入正题：
下图是今年的全国总决赛的赛道照片
我们已起跑线为起点，按照赛车的行驶路径逆时针分析。
从起跑线出发以后，是一段有一定长度的直道。从各分赛区的决赛和预赛赛道来看，都不具备这么长的直道。直道上可以看出一辆车的加速性能，以及底盘和舵机调试的是否合理。也可以看出很多队伍直线上的速度策略。
直道完了以后马上接的是两个五十弯组成的U型弯。从直道高速入U型弯，是对车辆刹车性能和前瞻性很好的检测。在车辆调试的初期应主要训练这种弯道，确定车辆的转向是否充足，刹车性能是否良好。也可以通过增加车辆的前瞻来提高直线的速度。对于已经完成了以上工作的队伍来说，如何把车辆的加速点提前就是重中之重的问题了。纵观在此跑道上驰骋的强队，他们在出U型弯之前就已经有了明显的加速动作。如何提前这个加速的点，是提高弯道速度的主要瓶颈。
赛道接下来的内容是一小段直道，然后马上接一个巨型的回环。相信这样的赛道估计来很多强队也是没有跑过的，因为他们的车辆在这个回环上暴露出了很多问题。问题主要集中在摄像头组别上，我认为是他们弯道判断策略出了问题，导致车辆的速度控制也出了问题。在这样的一个回环上，满占空比加速配上一个小的调整量是完全可以跑好的。但是由于他们对弯道判断的过于敏感，导致车辆在这样的回环上加不起速，反而有时候一顿一顿的。或者是过于切内线而丧失了速度。其实这些问题在分赛区的比赛的时候，就已经暴露出来了。分赛区的所有赛道最小半径的弯就是60的。很多队伍在实验室调试的时候，用的全是50的弯。这样他们速度的控制范围就很窄，导致在分赛区比赛的时候，车辆加不起速，或者是超调。所以摄像头组，对于弯道种类的识别还是要在下功夫，单一的曲率判断是远远不够的。
车辆走完大回环以后，是一个小回环。如果大回环能顺利完成的话，小回环也不是问题。但在入小回环之前，出现了赛道上的第一个十字弯。对于十字弯的难度评定，并不依靠于十字弯本身，而是在于十字弯所处的位置。这第一个十字弯是完全没有难度的，前后左右都是直道，大部分车辆不会出问题。少部分车因为在直线上的姿态本身就不好，可能会导致识别成起跑线。
一段小直道以后又是U型弯（可见U型弯的重要性）。这样的安排主要是检测，车辆的速度控制与转向控制是否默契。如果速度控制只是一味的检测到弯道就刹车，肯定会在这个弯超调。（不排除有的队伍有很强的电机驱动，例如北科电机驱动藏在一个金属小盒子里，我估计是电机驱动那里面）。不排除有的队伍在这么短的赛道内疚能把车加到全速。现在多数队伍的设计思路都是，转向策略决定速度策略。但其实最好的方法，应该是速度策略和转向策略相互决定，相互制约与影响。比如在高速的时候减小直道的调整量，和加大弯道的调整量。在低速的时候加大直道的调整量，而减小弯道的调整量。只有二者相互配合才能更好的拟合人开车时候的动作。
这个U型弯同样也考验了车辆出弯时候，姿态的调整。因为这个U型弯出了以后马上接的就是一个由60弯道组成的S弯。如果U型弯出弯姿态不好的话，在这个地方很容易出去，尤其是在U型弯内就开始加速的队伍。
连续的中S弯（由60组成的）是对舵机反应速度的第一次考验。舵机需要在两个极限值之间来回摆动。由此可见S弯时检验舵机反应速度的最好地段。同样这样的S弯也是在考验摄像头的图像识别，如果前瞻太大的话，就这样直线冲过去是完全不可能的。
从S弯出来以后，是赛道中的第一坡道。跑道的处境和十字交叉线有点像，对于强队来说单独识别肯定是没有问题的。问题就在于它们前后接的都是什么东西。这第一个坡道还算是比较有人性，前后都有一小段直道。大部分队伍都能顺利通过（浙大在坡道的识别上可要下功夫了）。但是还是有问题暴露出来的，有些光电的队伍在上坡以后就关掉的远行的激光点，试问如果坡道上的平台加长了，你们的车要怎么控制呢？所以依靠车前安装开关碰撞坡道而完成识别的方法，是迟早会被淘汰的。车上安装重力传感器，将会成为明年比赛的趋势（毕竟今年太多的队伍死在了坡道上）。
接下来的整个图形是在全国预赛时候都出现的。因为没有什么直道，车辆也加不起速，所以完成这些连续的弯道时完全没有问题的。想在弯道里快，还是要修正弯道里的加速点。这个图形完了以后，也是一个难度不大的坡道。
然后出现的是一个又50弯拼接而成的大S弯。也可以理解为是多个U型弯相接（再一次验证了U型弯的重要性）。这个也是检测车辆底盘调试是否合适的良好场所。车辆在长时间的极左极右的方向转换当中，对车整体的平衡性是一个考验。
接下来是是一个非常小的S弯。大部分摄像头都可以直线冲过去，对于光电管老说是有一点头疼的。这就在于日积月累的调整量修正了。如果直线修正量太大的话，在这个微型S弯车体会抖的很厉害。所以希望摇头的光电在这个微型S弯上面再多下一下功夫。微型S弯出现以后是个U型弯，接着是一个坡道。这个坡道除了高了点意外就没有什么特点了。也就没什么可说的。
最后一个急S弯是强队与超强队之间拉开差距的地方。纵观北科摄像头的比赛，前面的赛道中规中矩，并没有显示出比其他队伍更快的速度来。但就在这最后一个S弯瞬间拉开了差距。它直线冲了过去，车子走出了完美的轨迹。最后领先了第二名将近1秒的成绩。如果使用PID控制的话，想要直冲这样的S弯是可以的，但牺牲的就是对其他弯道的敏感程度，如何做好这样的权衡是非常难的。但是如果放弃PID控制而单独为这样的赛道设计一种控制策略也是完全可以的。只要摄像头的前瞻足够大能够看全一个完整S弯就是可以实现的。所以作为强队的话征服这样的S弯会达到一个新的水平，弱队的话征服了这样的S弯，水平也相当于上了一个档次。
至此整个分析完毕。最后在补充两句关于摄像头起跑线识别的问题。如果起跑线在出弯后不久的地方就出现，对于很多摄像头车来说识别就很困难。不如考虑单侧起跑线识别，只要左右两个黑区提取到一个以后，就可以判断为起跑线，没必要要看到一个完整的图形。我们队伍一直使用的就是这个方法，还是比较好用的。
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