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三轴加速度传感器在智能车控制与道路识别中的应用

时间:06-02 来源:电子发烧友网 点击:

块和实时路径检测模块。

  1)单片机的初始化模块包括:I/O模块,AD模块,定时中断模块初始化。

  2)实时路径检测模块:利用接受管,红外光电传感器和CCD摄像头检测特征信号,利用加速度传感器检测角度信号,将返回信号输入单片机的输入端口,程序不问断地读入输入端口的信号,结合判断语句,得出合适的PWM控制信号。

闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁惧墽鎳撻—鍐偓锝庝簼閹癸綁鏌i鐐搭棞闁靛棙甯掗~婵嬫晲閸涱剙顥氬┑掳鍊楁慨鐑藉磻濞戔懞鍥偨缁嬪灝鐎俊銈忕到閸燁偆绮诲☉妯忓綊鏁愰崨顔跨缂備礁顑勯懗鍓佹閹捐纾兼慨姗嗗厴閸嬫捇鎮滈懞銉モ偓鍧楁煥閺囨氨鍔嶉柟鍐茬焸濮婄粯鎷呴崨濠傛殘闂佽崵鍠嗛崕鎶藉箲閵忕媭娼ㄩ柍褜鍓欓锝嗙節濮橆厼浜滅紒鐐妞存悂寮查鍕拺闁圭ǹ娴风粻鎾寸箾鐠囇呭埌閺佸牊淇婇妶鍛櫤闁稿鍓濈换婵囩節閸屾稑娅e銈忕到閵堟悂骞冩禒瀣垫晬婵炴垶蓱鐠囩偤姊虹拠鈥虫灍闁荤噦濡囬幑銏犫攽鐎n亞鍊為梺闈浤涢崘銊ヮ洭濠电姷鏁告慨鐑藉极閹间礁纾规い鏍仜閻掑灚銇勯幒鎴濐仼缁炬儳顭烽弻鐔煎礈瑜忕敮娑㈡煟閹惧娲撮柟顔筋殜閺佹劖鎯旈垾鑼晼濠电姭鎷冮崘顏冪驳闂侀€涚┒閸斿秶鎹㈠┑瀣窛妞ゆ洖鎳嶉崫妤呮⒒娴e憡璐¢柟铏尵閳ь剚姘ㄦ晶妤佺┍婵犲洤绠瑰ù锝堝€介妸鈺傜叆闁哄啠鍋撻柛搴$-缁辩偤骞掑Δ浣叉嫽闂佺ǹ鏈悷銊╁礂瀹€鍕厵闁惧浚鍋呭畷宀€鈧娲滈弫璇差嚕娴犲鏁囬柣鎰問閸炵敻姊绘担鑺ョ《闁革綇绠撻獮蹇涙晸閿燂拷...

  图七 主程序与中断程序流程图

  2.7实验测试

  图中曲线为时间和AD采集到的数据之间的关系。而AD采集到的数据可以用来反映加速度的变化情况

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  图八 装载于静止小车上时
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  图九 装载于运动状态不变小车上时
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  图十 小车角度变化时,加速度传感器值的变化规律

  通过测试可以看出。对于车体角度的变化,加速度传感器的值都有一定的变化。不过同时也看到车子的振动对加速度传感器也会产生一些干扰。

  在识别坡道时,如果加速度传感器监控的是竖直方向的加速度,即z方的加速度,那么在平道上时,明显竖直方向上加速度为零,在上坡后,如果忽略摩擦力,那加速度将变化为gsinθcosθ。通过加速度传感器中加速度的变化可以容易的辨别出平道和坡道。

  2.8数字滤波算法设计

  由于加速度传感器三轴之间差异和较高灵敏度,防止在运动过程中由于智能车的抖动引起的误差,对单片机采样得到的电压值进行归一化处理,最后可得到各方向传感器的相对电压值。具体实现方法:让智能车后轮转动起来,分别记录各传感器输出信号的最大值和最小值,用最大值减去最小值得到各传感器在运动过程中的输出范围。在智能车行驶过程中将各方向传感器输出的信号值减去最小值,再除以各方向传感器的输出范围即可得到其相对输出值。根据g1=g2=0,最小值对应着-1.5g,最大值对应着+1.5g。,静止时各向加速度值为0,加速度范围为-1.5g一+1.5g。

  2.9路径识别规则

  X-T表示智能车前后方向加速度信号,Y-OUT表示智能车左右方向加速度信号,Z-T表示智能车上下方向加速度信号.采样值经过数字滤波,由于智能车的底盘不可能保持绝对水平,车身可能会向前倾斜或者向后倾斜,

  所以,Y-OUT,X-OUT,Z-OUT值都有5%的误差,当处于匀速直线运动时,采样值在100~110之间波动。通过加权平均近似为105,125对应+1.5g, 80对应-1.5g。

  3 结束语

  MMA 7260Q是一种电容式加速度传感器,融合了信号调理,单极低通滤波和温度补偿技术。成本低,功耗低,测试中加速度信号稳定性与灵敏度都达到了预期的效果,从而提高了系统的控制精度,使舵机响应速度变快。

  基于三轴加速度传感器在智能车的控制与路径识别的设计,相比传统的路径识别具有数据处理简单,控制精度高的特点,使舵机响应变快。可以广泛应用与无人驾驶智能车,智能仪表,机器人等高端技术领域。
        作者:赵小平、程志江、张永瑞、段志尚

本文转摘自电子发烧友网《智能系统特刊》6月刊

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