智能车辆控制系统的设计——检测装置部分毕业论文.doc

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1、智能车辆控制系统的设计检测装置部分目 录摘 要ABSTRACT1 前 言1.1 智能车辆控制系统的特点及研究意义11.2 智能车辆控制系统的研究现状3 1.2.1 国外智能车辆的研究 1.2.2 国内智能车辆的研究1.3 现有研究的不足及本文的研究内容52 智能车辆控制系统检测装置的原理与算法 2.1 智能车辆控制系统检测装置的工作原理82.2 车辆行驶状态的计算原理122.3 加速度的采集原理182.3.1 加速度采集系统设计原理202.3.2 加速度采集系统原理图设计212.4 倾角测量212.4.1 倾角测量原理 2.4.2 倾角测量电路2.5 小结213器件的选择3.1 引言233.2

2、 空腹桁架钢框架与普通钢框架力学性能对比263.3 影响空腹桁架钢框架力学性能的因素294硬件设计和软件编程4.1 试验目的304.2 模型设计依据324.3 试验概况354.4 试验过程描述384.5 试验结果454.6 小结555 结 论56谢 辞57参考文献58附 录59III摘 要随着现代交通手段的发展，人们的出行越来越方便，但随着交通工具的速度的提高，交通事故日益成为威胁人们生命的“头号杀手”。在众多的交通事故中，由车辆的制动、信号指示相关因素引起的事故所占的比例也在日益增多，占所有交通事故的大部分。本设计在于实现一个智能车辆制动和指挥系统，用于减少由于车辆的制动和车辆的信号指示所引

3、起的交通事故隐患，以尽可能避免由于车辆的制动和车辆的信号指示所引起的交通事故。所以具有车辆行驶状态（速度、倾角、坡度、角速度、加速度、制动状态）检测功能并且能够对车辆的驾驶操作进行指挥的“智能车辆制动和指挥系统”会越来越多的被应用。智能车辆制动和指挥系统的价格不菲，其竞争也非常激烈。如果该系统所用的加速度传感器的成本进一步降低，这个市场将是非常广阔的。国内众多的汽车目前还不具备这一功能，其市场前景会非常不错。本文介绍了一种基于Freescale公司的3轴加速传感器MMA7260的智能车辆控制系统检测装置。本系统使用Freescale公司的MC9S08QG8单片机为核心，采用双CPU，利用模糊控

4、制原理，设计了一种较好的车辆制动和指挥系统方案；该系统具有车辆行驶状态检测功能，对车辆的驾驶操作进行有效的指挥。测试表明，该系统检测精度较高，反应灵敏，功耗低。关键词：3轴加速传感器，智能车辆控制系统检测装置，模糊控制算法 1前 言1.1 智能车辆控制系统的特点及研究意义 近年来，随着经济的发展和社会的进步，道路的通行能力、交通的安全性、能源的损耗、环境污染等问题越来越突出。这些问题的解决引发了新的研究和应用的热点，比如自动车辆驾驶，以及最近提出的完整的方案智能交通系统（ ITS ：Intelligent Transportation System ）将车辆、驾驶员和道路等基础设施有机的结合在

5、一起，从而可以通过计算机控制、人工智能和通信技术实现更好的通行能力和更安全的交通。 繁重的驾驶工作和驾驶人员的疲劳是交通事故频发的重要原因。车辆在交通拥挤的市区行使驾驶人员必须完成大量的换档和踩离合器的工作，大约在每分钟完成 20 30 个手脚协调动作。随着经济的发展，车辆拥有量的增加，非职业驾驶人员的人数增多，导致交通事故频繁发生，交通事故已经成为现代社会的第一公害。交通问题已经成为全球范围令人困扰的严重问题，因此，如何提高交通安全性已经成为急需解决的社会性问题。道路偏离系统、疲劳检测系统、自动巡航控制等都可以大大减轻驾驶人员的驾驶工作，提高交通系统的安全性。 智能车辆广阔的应用前景，必将成

6、为交通工具发展的必然趋势，吸引着越来越多的研究机构和汽车厂商的兴趣，也是目前研究方兴未艾的智能交通系统研究的重要部分。随着2008年北京奥运会的临近和“科技奥运、绿色奥运”口号的提出，先进的交通管理系统、智能车辆、电动车等旨在提高汽车安全性能、减少污染、缓解交通堵塞的研究日益受到国内研究人员的重视。我国科技部于2002年正式启动了十五科技攻关计划重大项目：智能交通系统关键技术开发和示范工程，其中一个重要的内容就是进行车辆安全和辅助驾驶的研究。 智能车辆的研究可以大大促进其它学科的迅猛发展。美国的火星机器车对于探测火星，以及火星以外的茫茫宇宙具有不可替代的作用。中国政府于 2000 年 11 月

7、发表的中国航天白皮书中提到，在未来的十年中，“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”，或者说 2010 年实现登月是一个明确的目标，因此空间移动机器车将是其中重要的组成部分，对于人类探测月球，开发和利用月球起到巨大的推动作用。 智能车辆的研究和发展必将促进人类社会的进步和发展。当今的车辆发展并不完善，安全性、智能化、人机交互等方面远远不能满足人类的需要和社会发展的需求，技术上的缺陷导致交通堵塞、环境污染、交通安全性差，智能车辆可以大大的缓解这些问题。车辆工业是具有综合性强和经济效益高等特点，其制造和销售不仅涉及到第一产业，而且涉及到第二和第三产业。可以断言，没有哪个国民经济的部分完全与车辆无

8、关。智能车辆的研究最终必将促进各行业的繁荣兴旺，带动整个国民经济的发展，改善产业结构，促进整个国家的信息化水平。 智能车辆作为智能交通系统的关键技术，是许多高新技术综合集成的载体。智能车辆驾驶是一种通用性术语，指全部或部分完成一项或多项驾驶任务的综合车辆技术。智能车辆的一个基本特征是在一定道路条件下实现全部或者部分的自动驾驶功能。1.2 智能车辆控制系统的研究现状1.2.1 国外智能车辆的研究人类的梦想是推动世界向前发展的不竭动力和源泉。美国国家研究委员会 (NRC: National Research Council) 曾预言：“ 20 世纪的核心武器是坦克， 21 世纪的核心武器是在人的监

9、督下计算机控制的无人作战系统 ” 。为此，从 80 年代开始美国国防部高级研究计划局（ DARPA ： Defense Advanced Research Projects Agency ）专门立项，制定了地面无人作战平台的战略计划。目标是研制出一台可以在崎岖的地形上沿规划的路线自主导航及躲避障碍，并在必要时重新规划路线的智能车辆。从此，在全世界掀开了全面研究智能车辆的序幕，如 DARPA 的战略计算机，计划中的自主地面车辆 (ALV) 计划（ 1983 1990 ），以及美国国防部的智能侦察车 DEMO III； 能源部制定的为期 10 年的机器人和智能系统计划 (1986-1995)， 以

10、及后来的空间机器人计划；日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划等。在太空探索方面，美国 NASA 研制的火星探测机器人索杰那于 1997 年成功登上火星进行科学探测，这是一个六轮的自主移动机器人，为了在火星上进行长距离探险，美国国家航空和航天局（ NASA ： National Aeronautics and Space Administration ）又开始了新一代样机的研制，命名为 Rocky7 ，并在 Lavic 湖的岩溶流上和干枯的湖床上进行了成功的试验。除军事应用外，智能车辆在其他领域的应用也有极大的价值，并取得了一定的成果，如前向避撞系统（ Forward Collision Warning ）、盲点监视器（ Blind Spot Monitors ）、自适应巡航控制 (Adaptive Cruise Control) 、道路偏离警告 (Lane Departure Warning) 、夜视 (Night Vision) 和辅助操控 (Assisted Steering) 等。它们对应的具体系统有日本的 VERTIS 系统，主要用于实现车载通讯、信息加工、环境探测、辅助控制（自动驾驶）四项功能；雷诺公司研制的汽车感知系统将红外摄像、雷达、激光扫描等传感器有效的