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【中专论文】浅析车辆惯性导航在交通安全领域的运用(论文范本)

星级: ★★★★★ 期刊: 《科海故事博览·科技探索》作者:王良刚,胡泊,韦筱浏览量:3969 论文级别:高评本章主题:角速度和车辆原创论文: 5156论文网时间:2014年5月5日审核稿件编辑:Joyce本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:4360 评论次数: 9257

导读:车辆惯性导航在交通安全领域的运用是一篇相关角速度和车辆的论文开题报告范本,免费分享阅读下载是对毕业生写作论文有着参考意义。

王良刚胡泊韦筱

(长安大学汽车学院 陕西西安 710061)

中图分类号:TH

文献标识码:A

文章编号:1007-0745( 2011) 02-0017-01

摘要:惯性导航多运用在军工产品上,由于性能稳定,系统独立,为业界所关注.本文介绍了如何使用陀螺仪和三轴重力加速度计测量车辆姿态,如何将这些数据使用在惯性导航系统上,并就惯性导航系统在交通安全应用上的重要性及其深远意义做了深入浅出的阐述.

关键词:惯性导航 陀螺仪三轴重力加速度计交通安全

1、引言

现在使用在汽车上的导航系统多是CPS导航仪,但是其扩展应用功能单一,使其在市场上的推广度并不高,随着交通安全越来越受关注,要求功能广泛的导航系统成为交通安全领域研究的热点.如何对高速运动车辆的俯仰角,横滚角和航向角进行实时的且不依赖路面其它设备的高精度测量,对于汽车安全意义重大.

2、惯性导航系统的实现

2。1惯性导航装置组成和硬件电路设计

该系统的硬件主要由三个ADXRS300陀螺仪和一个MMA7260三轴重力加速度计测量车辆的姿态数据,测量所得的6路模拟信号由MAX196芯片进行AD转换,整套系统由AT89C51单片机进行控制.经过单片机处理的信号经过RS232串口通信传至上位机,在上位机上由vc++编程实现数据的显示和保存,经过图像处理可三维显示车辆的实时姿态.

2。2 AD转换芯片的选择和接口设计

由于系统中MMA7260有X,Y,Z三个方向的模拟信号,加上3个ADXRS300的3路模拟信号,共6路模拟信号,选用美信公司6通道的12位数据采集系统MAX196,MAX196只需要单个+5v供电,便可支持高达10V的模拟电压输入,且6个通道相互独立,系统设计方便.其中MAX196上的CHO,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5是可以选择的6路模拟输入引脚.

2。3陀螺仪ADXRS300与单片机的应用实现

ADXRS300陀螺仪直接的用途就是做角速度测量仪:此外也可测量物体旋转角度对陀螺仪的输出结果积分,所得数值即为角度.

本系统用ADXRS300陀螺仪测量车辆姿态角度,通过ADXRS300角速度测量仪测量旋转物体的转动角速度,再对角速度积分就是我们所要的角度.据此原理,先把陀螺仪的输出通过数据采集器送入单片机中处理,再经过串行通信上传至上位机,在PC机上对数据做积分运算,即可得到所需的角度数据.下面介绍软件的实现方法.

读取陀螺仪的输出电压值,换算成角速度并

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积分,最终显示结果是通过vc++程序来实现.从计算机端口读取的数值为12位2进制数,利用公式

Vout=lOx (Ax16+B

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+C/16)*4096-5 (1)

其中A,B,C分别为Vout12位二进制数的高4位、中4位和低4位.电压值换算成角速度由下式决定:设角速度为w,v...为输出电压:

w=(Vout-Vo)/5mV/o/s

(2)

其中5mV/./s为陀螺仪灵敏度,V.为参考电压,一般为2。5V.积分是用角速度w乘以程序运行一次用时△t,循环运行并对乘积进行累加,结果即为物体转过的角度.

2。4上位机显示设计

上位机的显示模块设计,用vc++编程,对单片机AD转换数据积分.这样能把陀螺仪所测的角速度积分得到车辆实时角度,还可把三轴重力加速度传感器所测的加速度积分得到车辆在航向,俯仰,横向角上的实时速度和位移,为车辆实时姿态模拟提供了数据支持.在可视化显示上,系统使用表盘和数码盘,简洁直观,方便观察.

3、车辆惯性导航系统的应用

3。1车辆导航应用

车辆的根本功能是行驶,若能把车辆行驶中的实时姿态测出并记录,便等于保

车辆惯性导航在交通安全领域的运用
角速度和车辆论文开题报告范本

存了车辆行驶轨迹.驾驶者不熟路况时可把数据调出,辅助自主导航和安全监控,正确引导驾驶,避免安全隐患及其他事故,对汽车安全行驶重要性极大.

3。2车辆侧倾预警应用

汽车侧翻是重大安全问题.汽车抗侧翻分析和主动安全控制一直很受人们关注也提出了不少应对方法,如主动刹车、主动转向、半主动悬架开关控制策略等.但这些主动抗侧翻措施只有在达到侧翻阈值时才可执行.本系统将陀螺仪沿横向安装,用以采集车辆的侧倾角,设置略低于侧翻阈值的临界值,当侧倾角

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达到该临界值时,程序则驱动主动抗侧翻系统启动或驱动蜂鸣报警装置,使驾驶员提前做出反应,预防侧翻发生.

3。3道路检测应用

道路是车辆行驶的根基,路况对车辆行驶安全影响很大.准确方便的道路检测方案对交通安全的重要性可见一斑,在道路测量时,把该系统装于特定车辆上,在需测量的路面上采样,由于采集的车辆姿态数据很大程度上取决于路面(注:采集数据车辆是特定车辆,如车辆的刚性变形要求较小,且注意采集方法,如平稳驾驶).车辆行驶时得到的车辆姿态数据可反映路面接缝,凹凸状况和平整程度,为道路检测提供准确而有效的数据支持.

3。4车辆事故再现

该功能是在车辆导航应用上的延伸.系统对采集到的横摆、侧倾及俯仰三个方向的角速度(角度)进行实时记录并保存.保存的数据可根据存储器及系统核心芯片的处理速度而变化,由于存储了汽车实时姿态数据,事故发生后,可为相关部门调查事故提供数据支持.

4、结论

本文介绍了汽车惯性导航实现的原理,并就汽车惯性导航在交通上的应用做了阐述.随着惯性测量器件成本的降低,相信未来汽车导航技术将会有效地利用惯性技术进行汽车姿态的精确测量,从而为有效控制车身侧倾及前后俯仰提供数据基础.惯性技术的应用,会使汽车导航精度有质的提高,由于惯性传感器使汽车姿态和位置检测更加可靠,从而大大提高车辆行驶安全性,对安全驾驶和交通安全建设有重大意义.

[ 参考文献 ]

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