簡 介： 本文給出了在第十六屆全國大學(xué)生智能車競賽中，線上比賽地區(qū)（廣東省、山東省）AI視覺組以及信標(biāo)組中補(bǔ)充的信息。
關(guān)鍵詞： 智能車競賽，AI視覺組，信標(biāo)組

01 AI視覺組

??根據(jù) 第十六屆全國大學(xué)生智能車競賽競速組-室內(nèi)視覺組補(bǔ)充說明^[1] 中對于室內(nèi)智慧視覺AI組的要求，需要在比賽賽道旁邊部署以下用于視覺識別判斷的標(biāo)靶：

• 視覺標(biāo)靶：包括數(shù)字、動物、水果；
• AprilTag：用在動物、水果標(biāo)靶區(qū)域；

一、比賽圖標(biāo)

??下面是Apriltag以及相應(yīng)的圖表示例：

??數(shù)字圖表用在三岔路口，競賽車模根據(jù)識別數(shù)字確定第一次行進(jìn)是左行還是右行。

• 偶數(shù)： （0,2,4,6,8） 第一次入三岔路口選擇左側(cè)路口；
• 奇數(shù)：（1,3,5,7,9） 第一次入三岔路口選擇右側(cè)路口；

二、靶標(biāo)位置與比賽方向

??下圖給出了比賽中數(shù)字、動物、水果靶標(biāo)部署的位置。請注意，安裝公布的規(guī)則，靶標(biāo)部署在Apriltag的左側(cè)和右側(cè)是根據(jù)Apriltag的數(shù)字對應(yīng)的是偶數(shù)還是奇數(shù)來確定的。

• 偶數(shù)：在Apriltag左側(cè)放置靶標(biāo)；
• 奇數(shù)：在Apriltag右側(cè)放置靶標(biāo)；

??因此根據(jù)下圖所示的車模運(yùn)行方向以及動物和水果靶標(biāo)的位置部署，在水果靶標(biāo)出放置奇數(shù)Apriltag，在動物靶標(biāo)出放置偶數(shù)Apriltag。

??如果安排決賽，那么決賽場地可以沿用單個預(yù)賽比賽場地，也可以將比賽場地有兩個預(yù)賽場地連接而成。此時靶標(biāo)的位置仍然只在其中一個場地進(jìn)行部署。

02 節(jié)能信標(biāo)

??節(jié)能信標(biāo)組的比賽，除了需要按照統(tǒng)一的信標(biāo)燈的位置和環(huán)境鋪設(shè)比賽場地之外，對于比賽過程中亮燈的順序需要進(jìn)行統(tǒng)一。

??為了避免參賽隊伍利用記憶亮燈順序來獲益，在比賽過程中，準(zhǔn)備了八條不同的亮燈順序，它們具有相同的路徑長度，比賽過程中，隨機(jī)選擇不同的亮燈順序進(jìn)行比賽。

一、信標(biāo)場地部署

??下圖給出了信標(biāo)比賽場地（5×5米）中四個信標(biāo)所在的大體位置。比賽過程中，這四個信標(biāo)燈的位置可以做相對的移動。只要維持整個組別比賽過程中對于所有參賽隊伍是相同的即可。

二、比賽亮燈順序

1、預(yù)賽亮燈順序

??亮燈20次，八個亮燈順序為：

[1, 2, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 3, 2, 3, 1, 2, 1, 3, 2, 4, 3, 2, 3]

[1, 2, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 3, 4, 3, 1, 2, 1, 3, 2, 4, 3, 2, 3]

[1, 2, 1, 2, 3, 2, 4, 3, 2, 4, 3, 1, 2, 1, 3, 2, 4, 3, 2, 3]

[1, 2, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 3, 2, 3, 1, 2, 1, 3, 4, 2, 3, 2, 3]

[1, 2, 1, 2, 3, 4, 2, 3, 2, 4, 3, 1, 2, 1, 3, 2, 4, 3, 2, 3]

[1, 2, 1, 2, 3, 4, 2, 3, 2, 4, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 4, 3, 4, 3]

[1, 2, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 3, 4, 3, 1, 2, 1, 3, 4, 2, 3, 4, 3]

[1, 2, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 3, 4, 3, 1, 2, 1, 3, 2, 4, 3, 2, 3]

三、如何設(shè)置亮燈順序？

??在比賽系統(tǒng)的“設(shè)置界面”中，設(shè)置亮燈順序。

??首先，信標(biāo)組應(yīng)該選擇“信標(biāo)組比賽”的選項。

??然后，在“信標(biāo)組亮燈順序” 依次輸入前面給定的亮度順序。注意不需要輸入 方括號[]。然后點(diǎn)擊“添加”按鈕，可以將亮燈順序添加到下面的列表框中。

??通過“清空”、“刪除”可以將輸入錯的，或者舊的路徑取消。

??在比賽的時候， 可以通過以下三個方法來選擇一條路徑：

• 直接使用鼠標(biāo)雙擊路徑列表中的路徑；
• 使用鼠標(biāo)選中某一路徑，然后點(diǎn)擊“選擇”按鈕；
• 點(diǎn)擊 “隨機(jī)選擇”可以由計算機(jī)隨機(jī)選擇一條路徑。

??最后點(diǎn)擊“應(yīng)用”，返回前面比賽界面，可以進(jìn)行信標(biāo)組的比賽了。

03 亮燈順序

??對于第二個問題，如何確定一組亮燈順序，使得它們對應(yīng)的車模行進(jìn)距離這一指標(biāo)都是相同的呢？

一、搜索方法

??由于現(xiàn)在場內(nèi)只有四個信標(biāo)燈，所以可以通過窮舉方法來對于所有滿足亮燈個數(shù)的要求下的路徑計算對應(yīng)的距離，然后進(jìn)行排序，找到其中的距離相同的路徑。

1、亮燈個數(shù)與路徑個數(shù)

??加入，所有的路徑都從1號燈開始，然后后面亮 N 個燈，由于不允許一個等連續(xù)點(diǎn)亮，所以每一次都有 3個選擇，所以總共的路徑個數(shù)為： 個。

? ● 亮燈個數(shù)對應(yīng)路徑種類：
???N=2：9
???N=5：243
???N=10：59049
???N=15：14348907
???N=20：3486784401

??對于亮燈個數(shù)超過10以上的路徑，對應(yīng)的種類就非常多了。可以采用分段進(jìn)行組合的方式來設(shè)計亮燈路徑。

2、計算所有10之內(nèi)的路徑

??將所有亮燈個數(shù)10以內(nèi)的路徑進(jìn)行窮舉并進(jìn)行排序，其它亮燈個數(shù)的路徑則有這些10之內(nèi)的路徑進(jìn)行串聯(lián)組合。為了能夠進(jìn)行串聯(lián)組合，因此，需要規(guī)定每一組路徑起始與結(jié)束燈的位置。下面假設(shè)每個路徑的起始與結(jié)束的信號燈都是1號等。

3、搜索程序

#!/usr/local/bin/python
#?-*-?coding:?gbk?-*-
#******************************
#?TEST1.PY?????????????????????--?by?Dr.?ZhuoQing?2021-07-13
#
#?Note:
#******************************

from?headm?import?*

lightpos?=?[(2.5,?0.65),?(0.65,?2.5),?(2.5,?3.75),?(4.35,?2.5)]

#------------------------------------------------------------
def?path2len(pathid):
????length?=?0

????path?=?[lightpos[i]?for?i?in?pathid?if?i?>=?0?and?i?4]

????for?x1,x2?in?zip(path[0:-1],?path[1:]):
????????length? =?sum((array(x1)?-?array(x2))**2)**0.5

????return?length

#------------------------------------------------------------
allpath?=?[]
allpathlen?=?[]
def?searchpath(N,?pathid):
????if?len(pathid)?*?0:
????????pathid.append(0)

????lastid?=?pathid[-1]
????for?id?in?range(4):
????????if?id?!=?lastid:
????????????pathcopy?=?pathid.copy()
????????????pathcopy.append(id)

????????????if?N?*?1:
????????????????pathcopy.append(0)
????????????????allpath.append(pathcopy)
????????????????allpathlen.append(path2len(pathcopy))
????????????else:?searchpath(N-1,?pathcopy)

#------------------------------------------------------------
N?=?12
searchpath(N,[])
resultpath?=?list(zip(allpathlen,?allpath))
resultpath.sort()

sortlen?=?[s[0]?for?s?in?resultpath]
sortpath?=?[s[1]?for?s?in?resultpath]

tspsave('path%d'%N,?length=sortlen,?path=sortpath)
#------------------------------------------------------------
#????????END?OF?FILE?:?TEST1.PY
#******************************


二、路徑組合

1、長度中位數(shù)路徑

??根據(jù)前面進(jìn)行路徑搜索，可以看到路徑長度在中位數(shù)的比例最多。

【表3-1 不同亮燈數(shù)量對應(yīng)的中位數(shù)路徑長度和路徑個數(shù)】

亮燈個數(shù)	中位數(shù)長度	路徑個數(shù)
5	13.1516	15
6	15.898	8
7	18.63	10
8	21.347	120
9	24.063	88
10	26.796	230
11	29.512	500
12	32.445	416
13	35.280	170

資料[1]第十六屆全國大學(xué)生智能車競賽競速組-室內(nèi)視覺組補(bǔ)充說明: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/111352093