2021年第十六届全国大学生智能汽车竞赛线上比赛的广东山东赛区赛道铺设规范

Posted 2021-07-31 卓晴

简 介： 由于受到疫情影响，第十六届全国大学生智能汽车竞赛在广东省、山东省采用线上比赛的方案，本文对八个竞速组别的比赛赛道铺设方案进行介绍。

关键词： 智能车竞赛，赛道

 

§01 比赛环境与赛道

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一、综述

  每年一度的 全国大学生智能汽车竞赛 将会在暑期各承办学校举行。每个参赛队伍制作竞赛车模作品在统一的比赛环境与赛道上，按照 竞赛规则 中要求的比赛任务完成比赛。竞赛组委按照公布的竞赛规则要求，制作和提供统一的比赛环境和赛道是保证比赛公平、公正、公开进行的必要条件。

  关于竞赛的场地环境、赛道制作、比赛系统等要求如下：

• 竞赛所需的比赛场地环境有竞赛承办学校根据校内的实际情况并结合比赛要求选择合适的场地，具体场地要求将会在本文【3】节给出。
• 比赛赛道设计将会有竞赛组委会统一给出，相应的赛道制作材料和制作过程可以自行选择制作，也可以从推荐的赛道材料供应商购买。

  根据比赛场馆可用面积、比赛预算、报名队伍数量分布以及场内光线等，八个组别比赛可以分别铺设场地进行比赛，也可以通过公用场地进行比赛，以节省比赛场地、铺设费用等。

  如果体育馆的屋顶属于开放式、或者半开放式，有强烈的阳光直射到比赛场地，无法对屋顶进行有效遮挡。这种情况，电磁越野、节能信标、拉力等组别安排在白天比赛，对于普通四轮、双车会车、全向组、室内AI等可以安排在晚上比赛。比赛场地可以进行复用。

^{▲ 图1.0 比赛场馆屋顶开发形式 左：封闭式屋顶；右：开发、半开放式屋顶}

  除非在不得已的情况下，对于同一赛题组的比赛，如果由于队伍数量特别多，可以拆成两个场地同时比赛。这种方式，由于无法完全保证两个比赛场地的一致性，所以在最终成绩评定的时候容易造成异议。

  本文将会对进行线上比赛的广东省、山东省搭建比赛赛道规格要求以及铺设环境进行描述。

二、赛道一览表

  在 第十六届智能车竞赛 中包括有八个竞速赛赛题组，三个创意组比赛。八个竞速组别的赛道要求在下表格中进行汇总：

【表1-1 比赛赛道形式一览表】

序号	赛题组	赛道环境	赛道形式	赛道元素
1	基础四轮组	室内	赛道	1.六种标准元素 2.车库
2	节能信标组	室内	信标系统	1.无线信标
3	电磁越野组	室外	电磁线	1.室外电磁线 2.路面元素：颠簸路面、沙坑 3.赛道元素：有坡道、十字路口、环岛；没有三岔路口
4	双车接力组	室内	赛道	1.六种标准元素 2.车库
5	全向行进组	室内	赛道	1.六种标准元素 2.车库
6	单车拉力组	室外	电磁线	1.室外电磁线路 2.路面平整，没有颠簸路面 3.赛道元素：有坡道、十字路口；没有环岛、三岔路口
7	专科基础组	室内	赛道	1.六种标准元素 2.车库
8	智能视觉组	室内	赛道	1.六种标准元素 2.车库 3.视觉识别元素:数字，动物，水果

  八个竞赛组别的赛道分为三类赛道：

• 室内赛道：是由PVC材料制作的车模比赛赛道。在赛道中心也铺设有电磁导引线。
• 信标赛道：由若干节能信标摆设在比赛场地上形成；
• 电磁赛道：仅仅由电磁导引线铺设在地面上组成；赛道的边界由若干个锥桶进行标识；

  在比赛不同阶段（现场调试、预赛、决赛），每个组别具有不同的赛道：

• 调试赛道： 用于参赛队伍在比赛前适应场地，完成车模作品的初步调试。在参赛队伍上场比赛前进行车模参数的校正；为了适应现在疫情防控，简化了场地调试过程。队伍适应场地的调试赛道也与下面的预赛赛道使用相同的赛道。
• 预赛赛道： 用于预赛阶段的赛道。赛道的尺寸限制在5×7米的范围内。
• 决赛赛道： 用于决赛阶段的赛道。它通常情况下是将两个预赛赛道 进行拼接而成的赛道。根据各个赛区实际疫情防控要求，来确定是否矩形决赛过程。

三、赛道设计版本

1、线上与线下版本

  根据2021年新冠疫情防控形式，第十六届智能车竞赛在分赛区比赛阶段分为两种类型的比赛：

• 线下比赛：采取的方式与往年线下比赛相同；比赛地区涵盖除广东省、山东省之外的其他八个分赛区、省赛区；全国总决赛采用线下比赛的形式。
• 线上比赛：采取线上比赛的方式，包括有广东省、山东省。

  在赛道设计中，包含着两个版本“线下版本”，“线上版本”。由于线上比赛是由各个参赛学校（或者参赛学校组合）自行设计制作赛道，因此“线上版本”是“线下版本”赛道设计进行了简化。

 

§02 赛道规格

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  在下面给出的三大类赛道设计详细第一版本的规格，以及第二版本与第一版本的差异。

一、室内赛道

1、预赛赛道

  下面是室内预赛赛道设计规格。详细的赛道数据参见“附件1”文件。关于赛道中的坡道、车库的制作以及“视觉AI组”中的赛道旁元素参见【03 赛道元素】中的描述。

▲ 图2.1 预赛赛道规格

二、信标赛道

1、铺设场地环境

  选择尽量远离阳光照射的区域，地面平整，使用蓝色背景布铺设信标组赛场；场地的尺寸为5米乘以5米，使用5厘米宽的黄色胶带铺设场地边界。在边界外留有大于100厘米铺设有蓝色背景的边界，在边界外设置大约100厘米左右的围栏，防止车模冲出赛场过远。

^{▲ 图2.3.0 节能信标比赛场地示意图}

2、固定信标组件

  信标灯系统是由若干组发射器与信标灯组成，它们之间通过现场总结串联在一起。一组发射器与信标灯如下图所示。

^{▲ 图2.3.1 组成信标的发射器保护罩（左）与信标灯罩（右）}

  使用铺设场地的蓝色广告布将信标灯粘贴在蓝色的比赛场地内。如下图所示：

^{▲ 图2.3.2 固定信标组件的方式}

  按照信标预赛和决赛布置位置（见下一小节），将信标灯按照顺序铺设在赛场内。除了灯之外，将 引线和底座也是用蓝色胶布固定在赛场内。

  信标灯的使用方式可以参见《 第十六届无线节能信标灯规格说明 》中的描述。

3、信标位置

  信标比赛中，场地内固定四个信标灯。它们的固定位置以及相互连接的方式参见下图。

^{▲ 图2.4 比赛现场信标固定位置}

4、信标亮灯顺序

  信标预赛和决赛中信标点亮的顺序是存储在比赛软件中。比赛中存在4~8条不同的点亮顺序。它们都预先输入在软件配置表格中，比赛时，通过随机选择“Random”,或者按照一定规则选择某一个点亮顺序。

^{▲ 图2.4.1 信标灯点亮顺序配置}

  比赛的信标灯亮灯数量与顺序将会在比赛之前两天另外进行公布。具体设置信标灯亮灯顺序参见《 第十三届全国大学生智能汽车竞赛 裁判系统使用说明 》中关于信标灯使用说明。

5、信标组调试

（1）调试场地

  车模适应场地可以直接使用比赛场地安排，为了便于更多的队伍能够同时适应场地，可以铺设若干较小的场地安排调试。 在场地内可以安置2~3盏信标灯，由信标灯控制器直接进行切换控制。使用说明参见信标灯的使用说明书。

（2）调试时间

  每支队伍可以安排一次，或者两次，时间长度为15至30分钟的适应场地；每次可以允许1~3支队伍同时进入场地适应。这样可以提高场地的应用效率。

三、电磁赛道

  室外电磁组赛道铺设参照第14届智能车竞赛室外电磁组赛道铺设方案。

1、电磁越野赛道

  预赛赛道将占用半个篮球场地。一个篮球场可以铺设两个预赛场地。

（1）赛道尺寸

  下图是室外电磁组越野赛道布置方案。下图给出了预赛赛道整体布局以及关键路段的长度。考虑到在铺设时的误差，可以自行在某些连接路段进行延迟和缩小。所有拐角处都采用135°的连接。环岛的边长为150厘米。其中赛道的最小路段的长度不小于100厘米。

^{▲ 图2.5.1 室外电磁越野组赛道铺设}

（2）赛道边界锥桶位置

  利用锥桶设置赛道的边界，下面中的 红点 表示锥桶所在的位置。

^{▲ 图2.5.2 室外电磁组锥桶摆放方案}

（3）赛道路面元素

  在室外电磁组赛道上，会包括有 坡道、颠簸路面、仿真草坪、砂石路面等元素。（注意：没有横断路障）。这些赛道元素的位置参加下面图纸所示。

^{▲ 图2.5.3 室外电磁组路面元素布置}

  关于坡道、颠簸路面、仿真草坪、砂石路面的制作参见【03 赛道元素】中的描述。

  越野组的决赛场地与预赛场地相同。

2、单车拉力赛道

（1）赛道尺寸

  单车拉力组的赛道尺寸与前面越野组电磁赛道尺寸 一样，只是将其中的环岛元素以及左右摇摆赛道元素去除。因此，单车组比赛可以在室外越野组赛道的基础上，进行简化而得。

^{▲ 图2.6.1 单车拉力组电磁赛道}

（2）锥桶位置

  单车拉力组的锥桶位置摆放可以参照越野组锥桶位置而设计。

（3）赛道路面元素

  单车拉力组的赛道元素只设计坡道，其他的路面元素都不设置。

 

§03 赛道元素

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一、赛道元素汇总

  根据 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则 ，竞赛赛道上还包含有很多赛道元素。下面表格给出了所有赛道元素总结：

【表3-1 赛道元素汇总表格】

元素名称	规格要求	应用的赛道
黑色边界线	宽度2.5厘米	室内赛道
路肩	宽度2.5厘米，长度25厘米，高度1厘米	室内赛道
斑马线	宽度10厘米；2.5厘米黑白相间	室内赛道
终点磁铁	强型永磁铁，三个	室内赛道；电磁越野
坡道	高度14厘米；长度150厘米	室内赛道，室外电磁，单车拉力 注：信标组中的发射器保护罩相当与坡道
车库	长度：65厘米；宽度：45厘米	室内赛道
越野路面	锥桶，颠簸路面；砂石路面；仿真草坪	室外电磁越野组
视觉AI元素	AprilTag，数字、动物、水果标靶	室内AI视觉组
车辆检测传感器	包括有两种车辆通过检测传感器 1. 感应线圈；2.光电板	室内赛道、室外电磁赛道

二、赛道元素制作规范

  赛道元素的制作规范在公布的竞赛比赛规则中都已经详细描述。下面对于规则中的这些描述进行汇总。

1、赛道边界线

  赛道两侧铺设有黑色边界线用于赛道引导。边界线的宽度为25±5mm。如下图所示：

^{▲ 图3.1 赛道边界引导线}

2、路肩

  内赛道组别要求车模在运行过程中保持在赛道内。在赛道边缘处有可能粘贴两层黑色高密度海绵条，形成赛道路肩，作为赛道边界。也有可能不粘贴黑色高密度海绵条。海绵条宽度为2.5cm，两层高度1cm。在赛道两侧相隔25cm粘贴，交错分布，间隔处仍为黑色边界。如下图所示：

^{▲ 图3.2 赛道路肩}

  带有路肩赛道将会使用人工进行判罚车模是否冲出赛道，判罚方式和标准与以前比赛形式相同。

  赛道上会存在十字路口、环形赛道、三岔路口。对于十字路口与环形路口需要在赛道接口处铺设路肩。

^{▲ 图3.2.1 在赛道接口处需要铺设路肩}

  对于三岔路口在路口接口处不铺设路肩。距离路口的路肩位于30厘米之外。如下图所示：

^{▲ 图3.3.3 三岔路口路肩距离路口距离超过30厘米}

3、斑马线

  如下图所示，计时起始点处有一个宽度为10cm黑色斑马线，斑马线使用与赛道黑色边线一样的材料制作。

^{▲ 图3.3 赛道终点斑马线}

4、终点磁铁

  赛道终点磁铁包括两种类型：

• 室内赛道终点磁铁，用于所有室内赛道比赛。
• 室外越野终点磁铁，用于室外越野电磁组。

  室内赛道终点磁铁如下图左侧：直径8mm，厚度2mm；

  室外越野终点磁铁如下图右侧：长40×宽20×后5mm；

^{▲ 图3.4.0 两种不同的磁铁}

  室内赛道终点永久磁铁。磁铁参数：直径7.5 - 15mm，高度1-3mm，表面磁场强度3000-5000高斯。起跑线附近的永磁铁的分布是在跑道中心线两边对称分布。相应的位置如下图所示：

^{▲ 图3.4 赛道终点磁铁}

  室外越野赛道在发车线处固定三块长方形磁铁，它们之间边缘v相距5厘米。

^{▲ 图3.4.1 室外越野组终点处永磁铁}

5、坡道

  坡道的坡度不超过20°。坡道可以不是对称的。坡道的过渡弧长大于10厘米。坡道的长度、高度没有限制。一般情况下坡道的总长度会在1.5米左右。电磁组的导引线铺设在坡道的表面。

^{▲ 图3.5 赛道坡道示意图}

  坡道的坡顶部在过渡地方需要进行平滑处理，不要出现明显的棱角。

^{▲ 图3.5.1 比赛坡道实际铺设示意图}

6、车库

  车库赛道元素是在起跑线旁设置的方形区域，它的尺寸如下图所示：

^{▲ 图3.6 赛道车库结构示意图}

  车模出发是从车库驶出，在运行两周之后在驶入车库内。比赛时间是从车模驶出车库和返回车库之间的时间差计算。因此计时线圈是放置在车库门口处。赛道上的斑马线和斑马线下的磁铁放置与往届规则相同。

  下图显示了用于比赛系统检测车模通过的计时线圈（或者光电感应板）布置的位置。

^{▲ 图3.6.1 计时线圈布置的位置}

7、越野路面

（1）锥桶

  锥桶与电磁线之间的距离在赛道折线所有的内角处都布置交通锥桶，车模在运行的过程中必须在交通锥桶的外侧绕行。

  交通锥桶的几何尺寸如下：

^{▲ 图3.7 室外锥桶及其摆设位置}

  交通锥桶中心距离铺设的电磁引导线的距离不小于80厘米。因此，赛道中折线组成的等效转弯半径不小于80厘米。

（2）仿真草皮

  人造放置草皮：厚度采用20mm。宽度1 至2米。长度在2至4米。

^{▲ 图3.7.1 仿真草皮}

（3）颠簸路面

  颠簸路面。在电磁线两边，固定若干段高度为两厘米左右的路肩。如下图所示：

^{▲ 图3.7.2 路肩构造的颠簸路面}

（4）砂石路面

  沙土和碎石路面。使用普通建筑所使用沙子或者碎石，在越野路线中铺设相应的沙土和碎石路面。

^{▲ 图3.7.3 砂石路面}

（5）坡道

  室外电磁组的坡道可以采用与室内比赛相同规格的坡道。考虑到室外车模比赛车模较宽，坡道的宽度可以放大到1米的宽度。

8、视觉AI元素

  根据 第十六届全国大学生智能车竞赛竞速组-室内视觉组补充说明 ，对于室内视觉组中会存在一下赛道元素：

• 路面的Apriltag；
• 赛道旁的目标靶：包括数字、动物和水果；

  关于视觉AI元素的制作以及摆放将会通过《室内视觉AI组别特别说明》文档给出。

 

§04 赛道铺设

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一、赛道背景与围挡

1、环境要求：

  （1）场地大小： 需要能够容纳比赛赛道、练习跑道、裁判员、参赛队员以及部分观众。练习跑道的布置地点的光线尽量与正式比赛赛场的环境相同。

  （2）光线： 比赛场地在比赛过程中不能有阳光直接照射。也不要有强烈的白炽灯照射。

  （3）地面： 要求平整。如果地面是平滑的水泥、水磨石、大理石地面则可以直接安装。否则需要使用优质的大芯板或者KT板铺平后再安装。

  （4）电磁赛道： 由于电磁赛道对于光线不敏感，所以电磁组的练习跑道、预赛跑道可以铺设在光线充足的地方。

2、赛道背景铺设要求：

  （1）地面颜色要求：与白色赛道有一定的色差，颜色可以根据现场底板的情况确定。建议采用与青花蓝色相近的颜色。

蓝色背景布颜色：

RGB： R=11,G=61,B=146

^{▲ 图3.1 蓝色背景布的颜色}

  可以使用蓝色纸进行裱糊（可能能够适当降低成本），也可以使用蓝色宣传布进行铺设。

  （2）赛道要求： 赛道需要和地面粘接牢固，不要有上下、水平滑动。赛道板材接缝保持在1mm之内，同时需要使用白色即时贴粘接。

  （3）赛场围挡：在整个比赛场地四周铺设围挡。围挡距离赛道大于50厘米。围挡高度不小于30厘米。

^{▲ 图3.2 赛道围挡剖面}

二、电磁线铺设

1、赛道电磁线铺设

  电磁组引导线为一条铺设在赛道中心线上，直径为0.1~1.0mm的漆包线，其中通有20kHz，100mA的交变电流。频率范围20k±1kHz，电流范围100±20mA。交变电流是由比赛专用的电磁组电源模块提供。建议选择0.3至0.8mm的漆包线，直接铺设在赛道表面，或者内嵌在赛道中心，上面使用白色胶带固定。如下图所示：

^{▲ 图3.3.0 电磁引导线固定方式}

  在 第十六届智能车竞赛赛道电磁线圈铺设方法 给出了赛道铺设电磁线的方法。

（1）赛道铺设两圈

  为了保证三岔路口两条支路的电流相同，整个赛道的电磁线圈铺设两圈。两圈分别通过三岔路口两条支路。

^{▲ 图3.3.1 铺设三岔路口的方法}

（2）圆环通过两圈

  为了使得圆环的磁场与正常赛道的磁场强度一致，两圈的电磁线也是饶圆环两次。

^{▲ 图3.3.2 环岛赛道铺设两圈}

（3）三岔路口

  两圈电磁线圈在三岔路口中心进行分叉，然后沿着赛道的中心绕过两条支路，在另外一个三岔路口中心合并。

^{▲ 图3.3.3 电磁线在三岔路口中心分叉}

2、室外电磁线铺设

  固定电磁线的方法需要根据赛场地面的情况选择合适的方法进行铺设。如果赛道地面是质地坚硬的水泥地面，或者不允许破话的塑胶跑道，则建议采用宽的地毯胶带或者相同性质的胶带固定电磁引导线。

  粘贴电磁线可以只在折线定点附近粘贴，也可以全程都是用胶带进行粘贴。

^{▲ 图3.4.1 宽的地毯黑色胶带}

  如果地面是柏油路面、草地、土地等，则建议使用钉子（铁钉，或者塑料钉等）固定电磁引导线。

  可以使用固定电线的塑料卡片辅助固定电磁引导线。如果铁钉顶帽比较大，也可以利用其自身顶帽卡住电磁引导线。

^{▲ 图3.4.2 利用铁钉不绕行固定}

  也可以采用在铁钉上绕行一周辅助固定的模式。

^{▲ 图3.4.3 绕行铁钉进行固定}

 

§05 相关文件

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一、赛道设计参考文档

• 全国大学生智能汽车竞赛-讯飞赛道规则解读
• 第十六届智能车竞赛赛道设计第一版本
• 第十六届全国大学生智能车竞赛竞速组-室内视觉组补充说明
• 第十六届智能车竞赛室内视觉AI组别靶标使用说明
• 第十六届无线节能信标灯规格说明

二、赛道制作联系商家

• 赛道采购信息：

• 联系人：董力；

• 联系电话：[phone]，

• 微信：15801305055

• 淘宝店铺：dongyongdedong

• 比赛系统：

• 淘宝店铺 ：龙邱科技、逐飞科技

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■ 相关文献链接:

• 智能车竞赛相关的教高司公函：公函[2005]201号文、教高司[2005]13号
• 第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
• 第十六届无线节能信标灯规格说明
• 第十三届全国大学生智能汽车竞赛 裁判系统使用说明
• 第十六届全国大学生智能车竞赛竞速组-室内视觉组补充说明
• 第十六届智能车竞赛赛道电磁线圈铺设方法
• 全国大学生智能汽车竞赛-讯飞赛道规则解读
• 404
• 第十六届智能车竞赛室内视觉AI组别靶标使用说明

● 相关图表链接:

• 图1.0 比赛场馆屋顶开发形式
  左：封闭式屋顶；右：开发、半开放式屋顶
• 表1-1 比赛赛道形式一览表
• 图2.1 预赛赛道规格
• 图2.3.0 节能信标比赛场地示意图
• 图2.3.1 组成信标的发射器保护罩（左）与信标灯罩（右）
• 图2.3.2 固定信标组件的方式
• 图2.4 比赛现场信标固定位置
• 图2.4.1 信标灯点亮顺序配置
• 图2.5.1 室外电磁越野组赛道铺设
• 图2.5.2 室外电磁组锥桶摆放方案
• 图2.5.3 室外电磁组路面元素布置
• 图2.6.1 单车拉力组电磁赛道
• 表3-1 赛道元素汇总表格
• 图3.1 赛道边界引导线
• 图3.2 赛道路肩
• 图3.2.1 在赛道接口处需要铺设路肩
• 图3.3.3 三岔路口路肩距离路口距离超过30厘米
• 图3.3 赛道终点斑马线
• 图3.4.0 两种不同的磁铁
• 图3.4 赛道终点磁铁
• 图3.4.1 室外越野组终点处永磁铁
• 图3.5 赛道坡道示意图
• 图3.5.1 比赛坡道实际铺设示意图
• 图3.6 赛道车库结构示意图
• 图3.6.1 计时线圈布置的位置
• 图3.7 室外锥桶及其摆设位置
• 图3.7.1 仿真草皮
• 图3.7.2 路肩构造的颠簸路面
• 图3.7.3 砂石路面
• 图3.1 蓝色背景布的颜色
• 图3.2 赛道围挡剖面
• 图3.3.0 电磁引导线固定方式
• 图3.3.1 铺设三岔路口的方法
• 图3.3.2 环岛赛道铺设两圈
• 图3.3.3 电磁线在三岔路口中心分叉
• 图3.4.1 宽的地毯黑色胶带
• 图3.4.2 利用铁钉不绕行固定
• 图3.4.3 绕行铁钉进行固定