專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于車(chē)輛姿態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能控制技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中也得到了廣泛的 應(yīng)用。眾所周知，汽車(chē)側(cè)翻是一項(xiàng)重要的安全問(wèn)題，因此將智能控制用于研究汽車(chē)側(cè)翻問(wèn)題 上可以大大提高汽車(chē)的行駛安全性。國(guó)內(nèi)外學(xué)者及企業(yè)非常關(guān)注汽車(chē)抗側(cè)翻分析和主動(dòng)安全控制研究，提出了不少的 方法，例如主動(dòng)剎車(chē)措施、主動(dòng)轉(zhuǎn)向、半主動(dòng)懸架開(kāi)關(guān)控制策略等。但是，這些主動(dòng)抗側(cè)翻措 施都是實(shí)時(shí)的，只能在達(dá)到側(cè)翻域值時(shí)才開(kāi)始執(zhí)行，進(jìn)而要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)能快速響應(yīng)，或者富 有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員能及時(shí)采取控制措施。然而，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和駕駛員的反應(yīng)總需要一定時(shí)間。如 果能提前檢測(cè)到側(cè)翻危險(xiǎn)情況并將其告知駕駛員，駕駛員便可以及時(shí)采取有效措施防止汽 車(chē)側(cè)翻。因此，通過(guò)對(duì)汽車(chē)側(cè)翻進(jìn)行預(yù)警以便減少汽車(chē)的側(cè)翻已成為汽車(chē)防側(cè)翻研究的熱 點(diǎn)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種車(chē)輛 姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)合理、智能化程度高且使用效果好，實(shí)現(xiàn)了高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛姿態(tài)的實(shí)時(shí) 且不依賴(lài)于路面上其他設(shè)備的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了音頻報(bào)警和在計(jì)算機(jī)上對(duì)車(chē)輛的三維姿態(tài)的直 觀顯示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)輛側(cè)翻的預(yù)警。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其 特征在于包括檢測(cè)控制器和給系統(tǒng)供電的電源模塊，檢測(cè)控制器的輸入端與車(chē)輛姿態(tài)信 息采集模塊相接，檢測(cè)控制器的輸出端與對(duì)車(chē)輛側(cè)翻進(jìn)行預(yù)警的音頻報(bào)警模塊和實(shí)現(xiàn)檢測(cè) 控制器與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊之間數(shù)據(jù)上傳的數(shù)據(jù)通信模塊相接，數(shù)據(jù)通信模塊的 輸出端與實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的三維姿態(tài)圖像的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊相接；所述車(chē)輛 姿態(tài)信息采集模塊包括對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的俯仰角、側(cè)傾角和橫擺角信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的角 速度陀螺儀，和對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛在三維坐標(biāo)系中X軸、y軸和Z軸三個(gè)方向上的加速度信息 進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的加速度計(jì)；所述檢測(cè)控制器對(duì)車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊采集的信息進(jìn)行放大 和A/D轉(zhuǎn)換處理，并對(duì)車(chē)輛姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行處理。所述角速度陀螺儀為芯片ADXRS150EB。所述加速度計(jì)為芯片MMA7260QT。所述檢測(cè)控制器為內(nèi)部集成有放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和比較器的單片機(jī)。所述單片機(jī)為芯片ATmegal6。所述音頻報(bào)警模塊包括D/A轉(zhuǎn)換模塊和與D/A轉(zhuǎn)換模塊連接的蜂鳴器電路。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)[0012]1、本實(shí)用新型主要針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者及企業(yè)提出的主動(dòng)抗側(cè)翻措施只能在達(dá) 到側(cè)翻域值時(shí)才開(kāi)始執(zhí)行，不能對(duì)車(chē)輛側(cè)翻進(jìn)行預(yù)警的不足提出，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理 且使用操作簡(jiǎn)便。2、智能化程度高，本實(shí)用新型采用ADXRS150EB角速度陀螺儀實(shí)時(shí)采集運(yùn)行車(chē)輛 在三維坐標(biāo)系中繞χ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)傾角、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的俯仰角、繞ζ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的橫擺角角度信 息，采用MMA7260QT加速度計(jì)實(shí)時(shí)采集運(yùn)行車(chē)輛在三維坐標(biāo)系中χ軸、y軸和ζ軸三個(gè)方向 上的加速度，通過(guò)檢測(cè)控制器對(duì)ADXRS150EB角速度陀螺儀和MMA7260QT加速度計(jì)所采集信 息進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換處理并監(jiān)控車(chē)輛姿態(tài)，對(duì)異?，F(xiàn)象通過(guò)音頻報(bào)警模塊做出報(bào)警，并 在上位機(jī)中運(yùn)用預(yù)先編寫(xiě)好的數(shù)據(jù)采集與處理軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行車(chē)輛三維姿態(tài)觀測(cè)。3、使用效果好，采用該實(shí)用新型能提前檢測(cè)到車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中的側(cè)翻危險(xiǎn)情況 并將其告知駕駛員，駕駛員便可以及時(shí)采取有效措施防止汽車(chē)側(cè)翻。綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、智能化程度高且使用效果好，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)上對(duì) 車(chē)輛的三維姿態(tài)的直觀顯示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)輛側(cè)翻的預(yù)警。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為角速度陀螺儀與檢測(cè)控制器的電路連接示意圖。圖3為加速度計(jì)與檢測(cè)控制器的電路連接示意圖。圖4為檢測(cè)控制器、數(shù)據(jù)通信模塊和上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊的電路連接示意 圖。圖5為音頻報(bào)警模塊與檢測(cè)控制器的電路連接示意圖。圖6為電源模塊的電路圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊；1-1-角速度陀螺儀；1-2-加速度計(jì)；2-檢測(cè)控制器；3-音頻報(bào)警模塊； 4-數(shù)據(jù)通信模塊；5-上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊；6-電源模塊。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括檢測(cè)控制器2和給系統(tǒng)供電的電源模塊6，檢測(cè)控制 器2的輸入端與車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊1相接，檢測(cè)控制器2的輸出端與對(duì)車(chē)輛側(cè)翻進(jìn)行 預(yù)警的音頻報(bào)警模塊3和實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制器2與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊5之間數(shù)據(jù)上傳 的數(shù)據(jù)通信模塊4相接，數(shù)據(jù)通信模塊4的輸出端與實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的三維姿態(tài)圖像的 上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊5相接；所述車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊1包括對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的 俯仰角、側(cè)傾角和橫擺角信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的角速度陀螺儀1-1，和對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛在三維 坐標(biāo)系中χ軸、y軸和ζ軸三個(gè)方向上的加速度信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的加速度計(jì)1-2 ；所述檢 測(cè)控制器2對(duì)車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊1采集的信息進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換處理，并對(duì)車(chē)輛姿 態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行處理。本實(shí)施例中，所述角速度陀螺儀1-1為芯片ADXRS150EB。所述加速度計(jì)1_2為芯片MMA7260QT。所述檢測(cè)控制器2為內(nèi)部集成有放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和比較器的單片 機(jī)。所述單片機(jī)為芯片ATmegal6。所述音頻報(bào)警模塊3包括D/A轉(zhuǎn)換模塊和與D/A轉(zhuǎn)換模 塊連接的蜂鳴器電路。如圖2所示，ADXRS150EB角速度陀螺儀的RATE0UT和ST2腳分別對(duì)應(yīng)與ATmegal6 單片機(jī)的PA5和PB4引腳相接，用來(lái)測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛在三維坐標(biāo)系中，車(chē)輛繞χ軸的側(cè)傾 角、繞y軸的俯仰角以及繞ζ軸的橫擺角。ATmegaie單片機(jī)給ST2引腳輸入高電平，便可以 激活A(yù)DXRS150EB角速度陀螺儀的自測(cè)功能。在ADXRS150EB中的各個(gè)引腳間連接電容主要 是為了使其獲得的電壓信號(hào)穩(wěn)定，保證其工作更加可靠。如圖3所示，MMA7260QT加速度計(jì)的Xout、Yout和Zout引腳分別對(duì)應(yīng)與ATmegal6 單片機(jī)的PA2、PA3和PA4引腳相接，MMA7260QT加速度計(jì)采集高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛在三維坐標(biāo) 系中χ軸、y軸和ζ軸三個(gè)方向上的加速度，并將加速度值通過(guò)PA2、PA3和PA4引腳傳入 ATmegal6單片機(jī)。MMA7260QT加速度計(jì)的g-selectl引腳和g_select2引腳用來(lái)選擇g的 量程，sle印mode為休眠模式控制引腳，它們分別與ATmegal6的PC0、PC1和PC2引腳相接， 用來(lái)對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，保證測(cè)量的正確性。如圖4所示，本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)通信模塊4為RS-232串口通信模塊，借助 MAX232芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和串行異步通信，MAX232芯片的TlIN和RlOUT引腳分別對(duì)應(yīng)與 ATmegal6單片機(jī)的PDl (RXD)和(TXD)引腳相接，MAX232芯片的TlOUT和RlIN引腳分別 對(duì)應(yīng)與上位機(jī)9針RS-232串口的2腳與3腳相接，在MAX232中的各個(gè)引腳間連接的電容 是MAX232內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為0. 1 μ F，安裝時(shí)應(yīng)盡量靠近器件，以提高抗 干擾能力。如圖5所示，所述音頻報(bào)警模塊3包括D/A轉(zhuǎn)換模塊和與D/A轉(zhuǎn)換模塊連接的 蜂鳴器電路，D/A轉(zhuǎn)換模塊采用串行的D/A轉(zhuǎn)換器AD5300來(lái)實(shí)現(xiàn)，AD5300的DIN、SCLK和 SYNC引腳分別對(duì)應(yīng)與ATmegal6單片機(jī)的PB5、PB7和PAl引腳相接，AD5300的Vout引腳與 蜂鳴器的正極引腳相接，蜂鳴器的負(fù)極引腳接三極管的集電極，三極管的發(fā)射極接地，三極 管的基極接電阻的一端，電阻的另一端接ATmegaie單片機(jī)的PB2引腳。AD5300的SCLK為 時(shí)鐘信號(hào)，SYNC為片選信號(hào)，DIN為數(shù)據(jù)線，AD5300的輸出為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)的大小與 ATmegalB單片機(jī)傳輸給AD5300的數(shù)字量有著對(duì)應(yīng)的關(guān)系，AD5300將電壓信號(hào)輸出給蜂鳴 器，從而達(dá)到使蜂鳴器報(bào)警的目的。如圖6所示，所述電源模塊6由一片7805芯片和一片TPS54310芯片構(gòu)成，7805芯 片接汽車(chē)電源的12V電壓并將12V電壓變?yōu)?V電壓，該5V電壓直接連接到各5V用電器件 的VCC管腳，即可為角速度傳感器以及ATmegaie單片機(jī)提供正常的工作電壓。5V電壓通過(guò) 芯片TPS54310轉(zhuǎn)化生成3. 3V的電壓，該電壓在MMA7260QT加速度傳感器的額定電壓范圍 內(nèi)，可滿(mǎn)足加速度傳感器的工作電壓要求。本實(shí)用新型的工作過(guò)程是將本實(shí)用新型固定在車(chē)輛駕駛室儀表臺(tái)的正中央，當(dāng) 車(chē)輛運(yùn)行時(shí)，隨著被測(cè)車(chē)輛的轉(zhuǎn)動(dòng)，ADXRS150EB角速度陀螺儀1_1將車(chē)輛在三維坐標(biāo)系中 繞χ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)傾角、繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的俯仰角、繞ζ軸轉(zhuǎn)動(dòng)的橫擺角角度信息轉(zhuǎn)變成模擬電 壓信號(hào)輸出，MMA7260QT加速度計(jì)1_2將車(chē)輛在三維坐標(biāo)系中χ軸、y軸和ζ軸三個(gè)方向上 的加速度轉(zhuǎn)變成模擬電壓信號(hào)輸出；ATmegaie單片機(jī)啟用其內(nèi)部帶有的前置放大器，采集 角速度陀螺儀1-1和加速度計(jì)1-2輸出的電壓信號(hào)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯筇幚恚缓罄闷鋬?nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)經(jīng)放大處理后的電壓信號(hào)進(jìn)行定時(shí)采樣，并對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾 波、定量計(jì)算等一系列的處理、存儲(chǔ)和編碼后，一方面，ATmegalB單片機(jī)實(shí)時(shí)將經(jīng)過(guò)處理后 的采集信號(hào)經(jīng)由RS-232串口通信模塊上傳給上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊5，在上位機(jī)中， 運(yùn)用預(yù)先編寫(xiě)好的數(shù)據(jù)采集與處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行車(chē)輛三維姿態(tài)觀 測(cè)；另一方面，ATmegalB單片機(jī)在比較器中將處理后的采集信號(hào)與設(shè)定的報(bào)警閾值進(jìn)行比 較，當(dāng)采集信號(hào)數(shù)據(jù)超過(guò)閾值時(shí)，ATmegalB單片機(jī)啟動(dòng)音頻報(bào)警模塊3對(duì)車(chē)輛側(cè)翻進(jìn)行預(yù) 警；車(chē)輛駕駛員觀測(cè)到車(chē)輛的三維運(yùn)行姿態(tài)或接到預(yù)警信號(hào)后，及時(shí)采取有效措施防止汽 車(chē)側(cè)翻。 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于包括檢測(cè)控制器(2)和給系統(tǒng)供電的電源模塊(6)，檢測(cè)控制器(2)的輸入端與車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊(1)相接，檢測(cè)控制器(2)的輸出端與對(duì)車(chē)輛側(cè)翻進(jìn)行預(yù)警的音頻報(bào)警模塊(3)和實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制器(2)與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊(5)之間數(shù)據(jù)上傳的數(shù)據(jù)通信模塊(4)相接，數(shù)據(jù)通信模塊(4)的輸出端與實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的三維姿態(tài)圖像的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊(5)相接；所述車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊(1)包括對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的俯仰角、側(cè)傾角和橫擺角信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的角速度陀螺儀(1 1)，和對(duì)高速運(yùn)動(dòng)車(chē)輛在三維坐標(biāo)系中x軸、y軸和z軸三個(gè)方向上的加速度信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的加速度計(jì)(1 2)；所述檢測(cè)控制器(2)對(duì)車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊(1)采集的信息進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換處理，并對(duì)車(chē)輛姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行處理。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述角速度陀螺儀 (1-1)為芯片 ADXRS150EB。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述加速度計(jì)(1-2) 為芯片 MMA7260QT。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述檢測(cè)控制器(2) 為內(nèi)部集成有放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和比較器的單片機(jī)。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)為芯片 ATmegal60
6.按照權(quán)利要求1所述的一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述音頻報(bào)警模塊(3) 包括D/A轉(zhuǎn)換模塊和與D/A轉(zhuǎn)換模塊連接的蜂鳴器電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種車(chē)輛姿態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，包括檢測(cè)控制器和給系統(tǒng)供電的電源模塊，檢測(cè)控制器的輸入端與車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊相接，檢測(cè)控制器的輸出端與對(duì)車(chē)輛側(cè)翻進(jìn)行預(yù)警的音頻報(bào)警模塊和實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制器與上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊之間數(shù)據(jù)上傳的數(shù)據(jù)通信模塊相接，數(shù)據(jù)通信模塊的輸出端與實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的三維姿態(tài)圖像的上位機(jī)數(shù)據(jù)處理及顯示模塊相接；車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊包括角速度陀螺儀和加速度計(jì)；檢測(cè)控制器對(duì)車(chē)輛姿態(tài)信息采集模塊采集的信息進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換處理，并對(duì)車(chē)輛姿態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)異?，F(xiàn)象進(jìn)行處理。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、智能化程度高且使用效果好，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)上對(duì)車(chē)輛的三維姿態(tài)的顯示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)車(chē)輛側(cè)翻的預(yù)警。
文檔編號(hào)G01B7/30GK201697607SQ20102024266
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者劉觀青, 周奇智, 商建偉, 慈強(qiáng), 鄭穎 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)