三軸加速度傳感器在智能車(chē)控制與道路識別中的應用

三軸加速度傳感器MMA7260Q可以測量智能車(chē)慣性大小，選取最佳重心位置，并能準確定位智能車(chē)處于直線(xiàn)、彎道、坡道、漂移等運行狀態(tài);利用加速度傳感器能夠提前預測路徑，并判斷何時(shí)剎車(chē)效果最佳。并且很好的解決了在直立行走車(chē)模的平衡與方向識別。

由此提出了一種基于三軸加速度傳感器在智能車(chē)中的控制以及路徑識別的設計。該設計采用三軸加速度傳感器MMA7260Q測量智能車(chē)在運動(dòng)中的加速度信號，以嵌入式單片MC9S12XSl28B作為核心控制器，對加速度信號進(jìn)行采樣，A/D轉換，再將特征數據存儲在EEPROM中。很好地解決了智能車(chē)運動(dòng)路徑分析的問(wèn)題以及在。實(shí)時(shí)獲取小車(chē)加速度，從而更加全面的獲取小車(chē)的運行狀態(tài)，為控制的流暢性和更好的路況識別提供了可能。

在直立行走的車(chē)模中，應用同樣的原理，選擇最佳重心，可以很好地解決直立行走車(chē)模的平衡以及方向識別，從而加快車(chē)模的行車(chē)速度。

實(shí)驗結果證明：結合加速度傳感器具有很強的抗干擾性，提取角度信息更準確，確保了智能車(chē)在直道上能夠以較高的速度行駛，在彎道則能基本不失速平滑地過(guò)彎。

1. 智能車(chē)現存問(wèn)題

在車(chē)模運行當中，人無(wú)法判斷小車(chē)的運行狀態(tài)，使用加速度傳感器來(lái)監控小車(chē)的加速度，這樣可以更加精確地知道小車(chē)的運行狀態(tài)，而且可以通過(guò)對某個(gè)方向加速度的變化的檢測來(lái)區分出坡道和非坡道。從而進(jìn)行相應的策略應對。避免小車(chē)在比賽時(shí)出現停車(chē)與翻車(chē)現象。以及很好地解決了直立行走的車(chē)模中在行走過(guò)程中的平衡性。

2. MMA7260Q簡(jiǎn)介

加速度傳感器是Freescale公司出品的MMA7260Q。

圖1 芯片引腳定義

2.1 MMA7260Q的特性：

在一個(gè)設備中提供三軸向XYZ檢測靈敏度，可選靈敏度：1.5g、2g、4g 和6g;功耗低，具有休眠模式，低壓運行一般在2.2V~3.6V，能夠快速啟動(dòng)，一般啟動(dòng)時(shí)間為1ms;其低噪音，封裝一般為16針腳6mm x 6mm x 1.45mm無(wú)針腳型方體扁平封裝(QFN)。

2.2 MMA7260Q的優(yōu)點(diǎn)

為多功能應用提供靈活的可選量程：包括1.5g、2g 、4g 和6g;功耗低，可延長(cháng)電池使用壽命 開(kāi)機響應時(shí)間短，最適合電池供電手持設備的休眠模式，組件數量少-節約成本和空間噪音低、靈敏度高，具有自適應功能，頻率及解析度高，提供精確的墜落、傾斜、移動(dòng)、放置、震動(dòng)和搖擺感應靈敏度不同應用的建議重力加速度級別自由落體檢測：1g~2g 傾斜控制：1g~2g。

2.3加速度傳感器應用分析

2.3.1干擾因素分析

芯片可以測試一個(gè)方向上的加速度變化。所以采用了不同的安裝方式，其間要考慮到比較多的干擾因素。

一、車(chē)體行進(jìn)過(guò)程中的機械振動(dòng)

二、速度控制不平滑對車(chē)體運動(dòng)狀態(tài)的影響

三、常規情況下的誤差和正常時(shí)，加速度傳感器產(chǎn)生的輸出區別大小

2.3.2安裝方式分析

若安裝于安裝攝像頭的立桿上，桿子在小車(chē)加減速的時(shí)候有比較明顯的左右晃動(dòng)，通過(guò)Labview觀(guān)察發(fā)現干擾過(guò)大。若安裝于小車(chē)后部，由于電機自身的振動(dòng)，對MEMS產(chǎn)生的影響會(huì )較之前更為明顯。

經(jīng)測試，如果測量水平X方向的加速度，宜將裝有MMA2260的電路板裝載在車(chē)前部。

圖二 加速度傳感器安裝方式

若在直立行走車(chē)模上安裝，則要測量豎直Z方向上的加速度。

圖三 直立行走車(chē)模安裝示意圖