2023年电赛E题--运动目标控制与自动追踪系统 全国二等奖，核心代码思路分享

引言

在2023年的国赛中，我们经历了一段充满挑战与激情的旅程。整个竞赛分为四个紧张而刺激的阶段，每个阶段都对我们的团队提出了不同的要求。

• 第一阶段是在四天三夜制作出能够满足题目要求的产品，
• 第二阶段是产品现场测评，
• 第三阶段是综合测评，
• 第四阶段是复测。

在最初的四天三夜里，我们全身心投入到产品的制作中。这个阶段要求我们在有限的时间内，设计并制作出一个能够满足题目要求的产品。我们不断地修改代码，完善功能，力求让整个系统的效果达到最佳。同时我们不仅要确保产品的功能完善，还要考虑到后续阶段的现场测试和复测，因此我们添加了许多防干扰措施，确保产品在各种环境下都能稳定运行。这个过程中，我们几乎没有时间休息，熬夜通宵成了常态。尽管疲惫，但我们始终团结一致，互相支持。熬夜通宵、不断调试、反复测试。团队成员之间的互帮互助和共同目标的奋斗氛围，让我们充满了动力。我们享受着这个竞赛带来的激情过程，感受着团队成员之间的默契与合作。最终，我们的努力得到了回报，我们成功挺进了国赛，并荣获国二的荣誉。

【金山文档 | WPS云文档】 E题_运动目标控制与自动追踪系统
https://kdocs.cn/l/ct2qTUIGCm6X

上述文件为电赛E题要求

现在我分享一下我认为的核心代码思路，想必大家基础部分第一题第二题都能完成，第三问在我看来就是在做一边第二问，只是在过程中增加暂停功能，这个暂停功能可以利用简单的扫描，也可以使用定时器中断或者外部中断，所以我们只要分享第四问的思路，首先，按照题目要求，矩形是评委放的，也就是不固定，所以我们需要OPENMV来确定矩形的位置，确定矩形位置后，将有以下两个思路。

（舍弃）思路一：利用OPENMV的像素坐标对应舵机在白板上的PWM坐标值

解析：因为白板上激光笔的坐标值是由上下两个舵机的PWM值决定的，所以可以利用两个舵机的PWM值来代表白板的坐标点，白板上的某一点对应两个舵机PWM的某一值，而矩形坐标在OPENMV像素坐标中，用OPENMV的像素坐标对应舵机的PWM坐标值即可将矩形坐标从OPENMV像素坐标传递给舵机的PWM坐标值，在从舵机的PWM坐标值传递给到白板上，从而实现在白板上画矩形。

方法：在白板上取4个边缘点和中心点，分别将两个舵机的PWM值记下，OPENMV像素点记下（扫描红色光点得到），将两个舵机的PWM值这5个坐标与OPENMV像素点5个坐标对应，找出其中X轴与Y轴方向上的关系，并利用差值列出公式增加补偿，将其加入代码中，在多次实验中调整补偿。

缺陷：但这种方案属于开环式方案，对白板与装置的位置要求非常高，摆对了位置任务完美完成，摆错了“一泻千里”，并且激光是一条射线，在边缘处舵机的PWM坐标值对应的白板坐标值不是均匀增加，而OPENMV像素坐标是均匀增加，所以在边缘处并不稳定。

（选择）思路二：将第一次矩形坐标记录下来，之后获取红色光点坐标，在利用PID使红色光点坐标轮流向矩形四个角靠近

解析：将第一次OPENMV获取的矩形四个顶点像素坐标保存下来，接下来利用OPENMV识别红色光点像素坐标，利用PID使红色光点坐标不断依次靠近矩形四个顶点像素坐标，即可达到画矩形的目的

方案：首先利用OPENMV识别矩形四个顶点像素坐标发送STM32并保存下来，在STM32中将首先将矩形分为4段路程（线段），记录每段路程（线段）的起始点与终点，将每段路程平均分为5个目标点（openmv上像素点）（分为5段的目的是缩短路程，减小误差，并减慢速度），再按下按键发送串口数据给OPENMV，OPENMV接收到数据从识别矩形函数切换成发送红色光点坐标函数，并将红色光点坐标数据发送STM32，STM32接收到数据后将红色光点坐标数据在定时器中用pid使激光点坐标依次逐渐靠近所分的目标点（每段路程所分的5个目标点），当激光点坐标分别到达目标点坐标附近时，利用定时器判断并更新下一个目标点，从而使激光点跑完整个矩形，在暂停任务中利用关闭定时器来实现暂停功能，再次打开定时器即可再次运行

代码：

OPENMV代码：

BUG1：OPENMV会识别出两个矩形

原因：矩形框边框范围较大，会识别出两个矩形

解决方法：取矩形顶点坐标首先判断短边长度是多少，因为一个顶点必定连接一条短边一条长边，所以可以利用这个顶点分别与其相邻的两个顶点求长度（利用两个点坐标求长度）长度较短的即为短边，多次记录下短边的值，必定会出现有的短边较长，有的较短，较长的即为矩形外框的短边长度，较短的即为内框的短边长度，将矩形外框的短边长度与内框的短边长度取平均值，每次识别将矩形短边与平均值作判断，如果大于说明为识别为矩形外框，小于则为内框，并按照外框与内框不同将顶点坐标进行补偿，例如：识别外框时，发送的像素坐标要向内框靠近几个像素点（+/-几个像素点）

代码：

发挥部分：绿色激光与OPENMV中心补偿坐标相绑定，即控制舵机使OPENMV中心补偿坐标（绿色激光点）向红色激光点靠近，利用定时器判断红色光点坐标是否在OPENMV中心补偿坐标附近，并判断是否发出声光提示

原因：绿色激光在OPENMV下方固定，即OPENMV中心像素坐标向下补偿几个像素点坐标就是绿色激光在OPENMV中像素点坐标，所以可将OPENMV中心补偿坐标（绿色激光坐标）作为目标坐标，利用PID控制舵机将OPENMV移动使红色光点坐标靠近OPENMV中心补偿坐标

方案：在OPENMV中识别红色光点坐标数据发送给STM32，在STM32中将红色光点坐标数据加入PID为当前值，OPENMV中心补偿坐标（绿色激光坐标）作为目标坐标，控制舵机将OPENMV移动使红色光点坐标靠近OPENMV中心补偿坐标即可完成追踪，利用定时器判断红色光点坐标是否在OPENMV中心补偿坐标附近（防抖动），并判断是否发出声光提示，暂停功能可以利用简单的扫描，也可以使用定时器中断。

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