如何打赢一场唯快不破的比赛,看看他们的绝招

TsinghuaJoking 2021-10-20 00:38

总决赛,强者之争落下帷幕。

由于疫情防控,第16届全国大学生智能汽车竞赛总决赛改为线上进行。虽然参赛队伍没法同台竞技,但他们都在自己的赛场上美丽绽放。

其中,竞速与创意两个组别共有260高校的592支队伍进行了线上比拼,英飞凌特别支持的基础四轮组、节能信标组、电磁越野组的第一名分别是:

对于此次线上比赛,参赛选手们有话说:

今年是英飞凌参与智能车的第二个年头。虽然时间不长,但两年的时间足以让参赛选手们熟练巧妙的应用英飞凌MCU,同时英飞凌也更加了解参加智能车比赛的当代青年学生们,在赛场积极拼搏、不放弃的精神,也见证了他们克服困难,敢于挑战的勇气

01 新比赛模式

传统的竞速模式考察的是车模的速度,而第16届更换为赛道设计和定时积分模式,不单考察速度这一项,车模的鲁棒性、长时间运行的稳定性等都是取胜的关键因素。

▲ 图1.1 积分比赛现场与计时秒表

对自己车模无比熟悉的参赛队伍,可以根据车模特性,扬长避短,按照统一赛道元素标准,自行组合形成比赛赛道。不同赛道元素,积分不同。在三分钟内,累计赛道元素的积分,即为比赛积分。

02 赛魅力之处

四轮组:虽然只是更换了车模,但这恰巧是最难的地方。车模的机械性、灵活的转弯性能,一定程度被减弱了。而对于要求速度快的四轮车模来说,解决好车模运动控制,合理的速度策略,就获得了一半的成功。

▲ 图2.1  四轮组比赛现场

另一半的成功则是赛道设计。如何设计一个具有很高得分效率而且难度适中的赛道,成为诸多参加国赛的强校们一决高低的关键。一方面,提高得分效率可以使得在有限的时间内车模获得更多的分数,而从另一个角度来说,得分效率的提高又不可避免的会提升赛道的难度,很可能在两分钟结束之前就冲出赛道而得不偿失。这就要求参赛队伍根据自身的特点设计出适合自己的赛道,从而取得更好的成绩

▲ 图2.2 基础四轮第一名车模

节能信标组:由于不限制车模以及充电发射功率调整到80W,信标组最容易拉开差距的是车模的制作选用以及充电功率的调整。

▲ 图2.3 节能信标第一名车模

首先,可以选取更加节能或扭矩大加速快的电机来制作车模,使得整车的理论最大速度提高以及降低车模的电能损耗。但是往往扭矩大加速快的电机功耗也大,又会导致充电所需的能量变得更多,如何平衡是不可忽视的问题。

▲ 图2.4 节能信标组参赛队伍车模

其次,充电功率的大小也会直接影响比赛的结果。在面对同样容量的电容组时,越大的充电接收功率意味着更少的时间损耗。

电磁越野组:又名AI电磁组。越野车模的长轴距和不到2cm的前瞻限制使得车像一个反应迟钝的盲人,只能感受到脚底下的路。如果只采用传统的电感排布方案和控制方案就想让车子跑得快几乎是不可能的。如何补偿物理上的前瞻不足便是这一组别最大的挑战。

而在软件算法上,呈现两种:AI算法、传统控制算法。AI神经网络算法的难点在于神经网络在单片机上的部署、网络结构的选择和数据的采集方式等。而传统控制算法的难点在于调参,且更换元器件(舵机、电机)后需要重新进行调参,较为麻烦。

▲ 图2.5 电磁越野第一名短前瞻电磁车模

无论是选择哪种算法,主控芯片AURIX?系列单片机都可以控制得当。AURIX?系列单片机的多核运行,可以将任务分配给不同的核,比如路径识别和规划放在CPU0、方向控制放在CPU1的中断,而速度控制放在CPU2的中断。

▲ 图2.6  电磁越野组

03 快、更强处理器

在与参数队伍交流的过程中,他们多次提到主控芯片AURIX™。今年,基础四轮、节能信标、电磁越野三个组别的主控芯片为英飞凌的AURIX™系列单片机。

▲ 图3.1 控制板上的AURIX™单片机

AURIX™单片机在性能和安全性方面切合汽车市场的需求,可以满足最高安全标准,同时能显著提高性能。尤其是最新的TC3xx系列,更是具备多至六核的高性能架构,是目前辅助驾驶、自动驾驶系统首选理想控制器。

▲ 图3.2 竞赛中使用到的单片机

在智能车中,AURIX?单片机在多核运行互不干扰的情况下,还可以保持较高的主频,并且通过对低层的修改,还能提升主频,更快地对赛道信息进行处理。

▲ 图3.3 基础四轮组车模

虽然大部分队伍是第一次使用AURIX™,但英飞凌汇总了AURIX™所有资料,方便查找。同时,英飞凌的合作伙伴也进行了多场技术直播,提供专业的技术支持,为参赛队伍保驾护航。

全国大学生智能汽车竞赛将“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”作为指导思想,鼓励大学生组成团队,综合运用多学科知识,理论结合实践,激发他们从事工程技术开发和科学研究探索的兴趣和潜能,这与英飞凌大学计划不谋而合。

▲ 图3.4 华北赛区比赛现场

英飞凌与国内高校密切合作,将先进的产品和理念带入中国,从而培养汽车电子以及工业电子等半导体领域的本土人才。

即使面对全新的控制器、全新的比赛方式等诸多挑战时,我们看到了当代青年学生之间团队力量,克服困难的决心。虽然有些队伍没有拿到理想的成绩,但他们收获了同甘共苦的战友情,更让自己的科研水平大幅提高。这次智能车经历会是他们人生中不可磨灭的一部分。

▲ 图3.5 双车组比赛现场同学们在调试车模

第16届智能车比赛已经翻篇,但明年仍将继续。只要一路向阳,便是心之所向!


TsinghuaJoking 这是一个公众号,它不端、不装,与你同游在课下、课上。 卓晴博士,清华大学中央主楼 626A。010-62773349, 13501115467,zhuoqing@tsinghua.edu.cn
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