【原创】关于光电管检测红外方式提高前瞻的思路概述

烙铁头

看到很多同学在论坛上、qq群上问“用什么型号光电管”等等之类问题，个人觉得不应该这样问，参考别人的不如自己去试，型号没有最合适只有更合适。其实这个比赛虽然使比赛但是更需要交流，看到EDN上有人写这个比赛参加者之间互相保密，比赛一结束某些强队抱着车子生怕大家拍到元件结构等等（自己去年参赛时也有这样的可笑想法）...这样毫无疑问不利于每个人的进步也不符合大赛的宗旨。希望下面几届在参加的时候或者在参加完结束的时候增加交流，共同探讨。当然，“用什么最好”“该怎么做”这样的问题最好成为“为什么”“有没有可能”。

   光电管检测走过很长的弯路（其实弯路事有益的），琢磨了几个月，从开始的10cm（距车轮中轴，下同）到后来能稳定检测30-35cm，有风险地检测40-45cm，写下一点心得与大家分享。

  提出问题：
1.前瞻很重要，如何提高前瞻？
2.光电管如何选型？
3.发光方式与接收方式怎么安排？
4.采样与滤波有什么样的策略？
5.前瞻多少最合适？20cm？30cm?or ...？


1.我们传统的思路是前瞻很重要，譬如第二届的时候大家都开始加长舵机臂长，越远越好，那么如何提高前瞻呢，我想大概是从器件选择、器件使用、信号采集、软件分析等角度来做文章。

2.光电管（本文只讨论红外）无非有两种，对射式与反射式。这里说的对射式指的是产品常作对射用，而在小车中当然还是以反射方式来用；而反射式指集成了发光与接受的对管，外面有塑料封装。为了获得大前瞻，大部分进入决赛的队伍都使用的是前者，也就是我们常看到的一个透明发光管（1个？2个行不行？）+一个套着黑色热塑管的接收管。而也有队伍利用后者低处放置，为实现准确的起跑线检测。

选型的一个原则，发射管与接收管对波长最敏感的位置应该靠近，比如都是对850nm光最敏感；
第二个原则是，发光管出射角要小。这个是大好还是小好可以探讨。当时计算过，如果10度的出射角，在大前瞻条件下，光斑会非常大，这个大是以线宽为参考的，思考下在多光电管情况下，会产生什么样的影响？
第三个就在你的发光方式（这个选择与研究很重要）下，不同型号的发光管配不同型号的接收管，哪种效率最优？那么什么是最优？这就要权衡了，能耗、距离、稳定性...
有没有小技巧：各个管子尽量选择一致，测量的方法大家都可以研究一下


3.发光方式是最关键的，许多强队都用了大电流脉冲的方法，也就是调制。大电流脉冲是我生造的一个词语，核心思想是“高亮”“瞬时”。在这一个思想下，就有无穷的发挥了。按照这两个要求，我至少试过5种发光方式，包括发光管个数、发光管串并联（很好，但是最后没采用）、去电阻（越来越靠近了）、直接加电压（最终方案）。当然还有很多路要走，如何给电压给多少，耗能怎么办？飞奔你聪明的脑袋吧 接收方式略，与发光方式有关，有很多细节考虑。


4.高前瞻的代价是信号的不稳定，管子在结构上不可能装成严格平行，远距离势必造成误差的放大，环境光怎么办？进AD后这些数据怎么用？我的建议是，在以下几点上做文章：参考电压；软件方法统一管子特性（武科大会心一笑）；剔除错误信号群。这些方法都是在点滴试验出来中出来的，从没人告诉你怎么做，花的时间多了就想到了，所以多思考肯定能想到办法

5.前面提到了舵机臂长，从第一年大家老老实实用配件的臂，到第二年有队伍加长臂长，第三年清华开始实验到底多少合适。和这个问题一样，前瞻多少是合适呢，这对于每个系统也不一样。可以肯定的一点，不是越远越好，和摄像头不一样，我们是只能看到一行的跑步方式，我看着终点跑一百米未必最好。而看得远也是有代价的，“瞬时”方式意味着你要刻意浪费很多时间。


    这个最优系统有太多影响因素，做小车的时候就像是军师在指挥各路人马，几十个因素互相制衡，牺牲一部分丰富一部分，最终为了战斗的胜利。我想这大概也是小车比赛的魅力

xtlde

顶。有用。。。。

409791715

不错

huanyin1989

妖刀

顶啊。好帖子

陈一伦

恩，菜鸟学习了……

陈一伦

恩，菜鸟学习了……

薨莀

很值得参考、谢谢！

无怨无悔yyl

谢谢分享

红杉树

分析的很好！