有人工裁判，就會有爭執

這幾天看了韓國平昌冬奧會中國短道速滑遭遇判罰以及后面申訴情況，就越發感覺到只要存在人工判罰環節，就會可能產生爭執。對于滑冰運動規則我不太懂的，這里還是回來討論一下智能車競賽中可能會存在的人工裁判環節吧。

前天介紹了智能車競賽自動比賽系統，對于五個賽道組別（光電四輪、電磁三輪、直立組、追逐以及節能組）比賽過程可以避免人工裁判。但還存在信標對抗組，在決賽階段，如何確定每個車模滅燈得分的問題，現在的比賽系統還無法自動識別。

去年暑期，在常熟理工學院舉辦的第12屆總決賽中，信標對抗組決賽階段的判別是依靠場外獨立的六個個裁判員，分成兩組各自對場上兩個對抗車模得分別進行記分，然后根據統計結果確定勝出的隊伍。

對抗階段是按照預賽成績排序進行分組比賽的，采用三輪兩勝制完成晉級，可以在一定程度上避免偶然因素對于比賽結果的影響。在每一輪晉級比賽中，預賽成績靠前的隊伍與預賽成績靠后的隊伍進行對抗，大部分情況下，比賽結果還是比較容易區分的。往往是強隊碾壓著弱隊完成比賽，比分相差比較懸殊。

但每一輪總有一兩次對抗是由成績相當隊伍進行比賽，所得分數大體相當。此時，裁判的誤判就會直接影響到隊伍晉級 。車模運行速度非常快，即使通過錄像慢鏡頭回放，有時也很難確定某一個信標究竟是由哪一輛車模觸發的。在兩支隊伍比賽成績相差一分或者兩分的時候，就會引起參賽隊伍對于裁判成績的爭執。我現在還清晰記得，令人尊敬的蔣朝根教授在比賽過程中，一邊幫助進行車模檢查，一邊給我看在信標對抗組中可能存在誤判的錄像過程。

去年六月初，在清華大學召開的第12屆智能車競賽組委會擴大會議上，針對信標對抗比賽如何計算對抗兩個車模各自得到多少分的問題進行了討論，三江學院的花懷海教授提出了一個非常簡單方便的方法，用于比賽系統分別記錄對抗車模的得分。

這個方法就是比賽前，對抗車模上的觸發充磁鐵在安裝時，分別令其S極，N極朝下。這樣在磁鐵經過信標周圍的感應線圈時，所產生的電磁感應脈沖信號的極性變化是不同的，由此，信標電路可以判斷此時觸發的是那一輛比賽的車模。

花教授后來對此作了實驗，并給我發送過來實驗結果的錄像，顯示這種方式能夠工作。經過針對花老師提出的方案和結果進行復現之后，發現當磁鐵安裝在車模上時，車模經過感應線圈所產生的信號非常復雜（詳見前天推文中的數據）。因此僅僅通過信號的極性進行判斷，在實際車模運行是會存在很大概率的誤判。

這兩天，心里一想到智能車競賽中雙車對抗環節的漏洞，心里感到有如芒刺在背，魚刺在喉，需要在寒假開學前解決這個遺留的問題。

今天早上來辦公室的路上，想起解決這個問題可以換一個思路，那就是不讓比賽系統本身檢測由哪一個對抗車模觸發信標，而是讓車模本身檢測是否觸發了信標。

利用信標組本身的檢測線圈當做發射天線，當信標檢測到磁標經過時，就通過電容耦合進檢測線圈一個高頻信號進行發射，高頻信號時間長度設定為10mS。

在比賽車模上安置一個標準檢測模塊，其中包括有一個小接收線圈，檢測高頻信號并記錄。只有當接收線圈已經位于信標的檢測線圈范圍內的時候，才能夠檢測到足夠強度的高頻信號并記錄下來，距離信標線圈遠的車模就不會檢測到該信號。

在比賽之后，只要查看比賽車模上檢測模塊所記錄的高頻信號檢測結果（次數和強度），便可以兩個車模比賽結果。

這種方案一方面需要在一原來信標檢測線圈電路的基礎上，增加高頻信號耦合電容（C3,C4），它將來自單片機產生的高頻信號接入檢測線圈。通過匹配耦合電容和線圈電感，使得檢測線圈發生高頻諧振，提高發送高頻信號的功率。

在電路中在增加電感電容濾波電路(C1,C2,L1,L2)，減少高頻信號對于原來放大電路的沖擊。下面圖片顯示了實驗電路中檢測線圈發送高頻信號波形以及原來線圈放大電路的信號波形。由于線圈信號放大電路增益很高（1000倍左右），輸出信號中包含了很強的50Hz的干擾信號。

從上圖來看，發射高頻震蕩信號僅在發送階段對原來信號放大電路 有一些影響，發送結束之后，原來電路就很快恢復到原來的輸出電壓波形。因此，增加了高頻發送信號對于原來檢測功能影響不大。

在比賽車模上安裝的檢測模塊包括有檢測線圈和檢測電路兩部分。將觸發磁鐵與檢測線圈中心對齊，安放在車模底盤下面，這樣不僅可以保證車模對于信標檢測線圈可靠觸發，同時也能夠使得在觸發后，檢測線圈也進入了信標線圈范圍內，能夠及時檢測到10ms的高頻信號。

檢測電路部分包括有單片機、電池以及顯示LCD，它們制作在 一個很小的電路板上，這樣可以方便固定在比賽車模上。由單片機對于來自檢測線圈中的高頻信號進行解調與測量，記錄在單片機內FLASH中，并顯示在LCD上。

通過快速制板，組裝起兩個測試電路。一個是模擬信標；一個是模擬車模上檢測模塊電路。通過實驗證明，每次檢測模塊通過信標檢測線圈的時候，都可以準確無誤的接收到高頻信號，并記錄下信號的個數與強度。

在比賽中，如果兩個車模幾乎同時到達同一個信標的時候，那么它們都會檢測到高頻信號。此時就需要對比它們記錄高頻信號的強度，來確定此次觸發得分應該歸于那個車模。

硬件開發

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