<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></s></dfn><small id="yhprb"></small><dfn id="yhprb"></dfn><small id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></small><small id="yhprb"></small><small id="yhprb"></small> <delect id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></delect><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><s id="yhprb"><noframes id="yhprb"><small id="yhprb"><dfn id="yhprb"></dfn></small><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><small id="yhprb"></small><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn> <small id="yhprb"></small><delect id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></delect><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></s></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>

新聞中心

EEPW首頁(yè) > 汽車(chē)電子 > 設計應用 > 基于A(yíng)RM和ADIS16355的汽車(chē)二自由度數據采集系統

基于A(yíng)RM和ADIS16355的汽車(chē)二自由度數據采集系統

作者: 時(shí)間:2013-01-07 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

汽車(chē)的二自由度橫擺角速度與側向加速度這兩個(gè)參數對汽車(chē)的穩定性分析具有重要作用,是汽車(chē)主動(dòng)安全的重要組成部分,可以通過(guò)預測與實(shí)測兩種方式獲得。為了得到更真實(shí)的數據,本文設計了基于A(yíng)RM微控制器和ADIS16355傳感器的數據采集系統,通過(guò)實(shí)車(chē)測試得到了汽車(chē)的橫擺角速度與側向加速度的數據,分析了干擾源,并且對數據采用卡爾曼濾波方法進(jìn)行處理。

1系統工作原理

ADIS16355傳感器裝在接近汽車(chē)的中心位置上(接近汽車(chē)的質(zhì)心位置),建立汽車(chē)的三維坐標系如圖1所示。

汽車(chē)的三維坐標系

汽車(chē)X、Y、Z三個(gè)方向的旋圖1汽車(chē)三維坐標系轉角速度與加速度可通過(guò)ADIS16355傳感器測得,測得的數據通過(guò)ADC轉換成數字信號,然后通過(guò)SPI串行通信協(xié)議把采集到的數據傳送到控制器中,這里只取側向加速度與橫擺角速度這兩個(gè)信息量。采用的控制器是Philips公司生產(chǎn)的ARM7處理器LPC2119.數據采集系統工作原理如圖2所示。

2 系統模塊介紹

2.1 LPC2119簡(jiǎn)介

ARM是指精簡(jiǎn)指令集的微處理器,具有高性能、廉價(jià)、低耗能的特點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。該系統采用的是ARM7系列的LPC2119微控制器。LPC2119是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S內核的微控制器,并帶有128 KB的高速Flash存儲器;指令支持32位的ARM模式與16位的Thumb模式:128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼的ARM方式能夠在最大時(shí)鐘速率下運行;對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過(guò)30%,而性能的損失卻很小。LPC2119具有非常小的64腳封裝、極低的功耗、多個(gè)32位定時(shí)器、4路10位ADC、2路CAN、PWM通道、46個(gè)GPIO以及多達9個(gè)外部中斷,功耗低,性能強大,特別適用丁汽車(chē)、工業(yè)控制應用以及醫療系統和容錯維護。由于內置了寬范圍的串行通信接口,也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉換器以及其他各種類(lèi)型的應用。
2.2 ADIS16355簡(jiǎn)介

ADIS1635傳感器集成了三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器,具有體積小、功能強、功耗低等特性。它主要由以下模塊組成:陀螺儀、加速度傳感器、A/D轉換器、數字校準以及SPI協(xié)議轉換模塊。在三維直角坐標系X、Y、Z中,陀螺儀與加速度傳感器首先感應到物體的運動(dòng),分刖測得運動(dòng)物體X、Y、Z三個(gè)方向的旋轉角速度與加速度,三個(gè)方向旋轉角速度的測量范用分別為±75°/s、±150°/s、±300°/s,加速度的測量范圍都為±10g,有效數據位都為14位。它具有很高的分辨率,其中旋轉角速度的最低分辨率為0.073 26,三個(gè)方向的加速度的分辨率為2.255mg,基本能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。它的工作電壓為5 V,直接輸出16位的數字信號,通過(guò)SPI通信協(xié)議傳送。ADIS16355的結構框圖如圖3所示。

ADIS16355的結構框圖

2.3 SPI協(xié)議簡(jiǎn)介

SPI協(xié)議是Motorola公司制定的全雙工串行通信協(xié)議,具有傳送速度快、協(xié)議簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。通信只需要四根線(xiàn),即SCK(時(shí)鐘)、SSEL(從機選擇)、MISO(主入從出)、MOSI(主出從入);最高傳送速率可以達到系統工作頻率的1/8,并且已經(jīng)得到了廣泛的應用。ADIS16355也是通過(guò)SPI協(xié)議來(lái)傳送。首先把LPC2119中集成的SIP控制器設置為主機,把傳感器的SPI接口設置為從機,把它們的接線(xiàn)對應連接起來(lái),即相當于從控制器的從機選擇端,在通信過(guò)程中要使它一直保持低電平,處于有效狀態(tài);然后,通過(guò)主控制器把需要采集信號的地址發(fā)送到從控制器中。SPI時(shí)序圖如圖4所示。

SPI時(shí)序圖

由于傳感器ADIS16355輸出的數據是16位的,所以傳送數據也是以16為周期。最高位代表讀寫(xiě)控制位,如果為0代表向傳感器中寫(xiě)入命令,為1則代表從傳感器中讀出當前狀態(tài);次高位為0,緊接著(zhù)的6位代表對應寄存器的地址,最后面8位不關(guān)心。注意,在這個(gè)地址下讀出來(lái)的數據是對應上一個(gè)地址的數據;與此同時(shí)從控制器把對應的采集到的16位數據發(fā)送到主機中去。
3 系統軟件設計與數據分析

該系統針對汽車(chē)二自由度的數據采集,而汽車(chē)二自由度是指汽車(chē)橫擺角速度與側向加速度,所以利用ADIS16355傳感器采集這兩個(gè)數據。由ADIS16355的說(shuō)明書(shū)可知,反映橫擺角速度的寄存器的地址為0x08或0x09,而側向加速度對應的寄存器地址為0x0A或0x0B,要想得到汽車(chē)橫擺角速度與側向加速度,按照時(shí)序讀出相應寄存器地址的數據即可。其工作流程如圖5所示。

通過(guò)串口可以讀取Y軸的側向加速度與X軸的橫擺角速度,如表1所列。

側向加速度與X軸的橫擺角速度

然而汽車(chē)運行中不可避免會(huì )受到其他因素的干擾,采集到的數據可能存在一定程度上的失真性,因此需要找出干擾源的類(lèi)型,從而選擇適當的方法把雜波濾掉,得到相對準確的數據。為此設計汽車(chē)怠速與正常運行兩種模式。汽車(chē)在怠速狀態(tài)下,由于汽車(chē)是相對靜止狀態(tài),理論上測到的汽車(chē)橫擺角速度與側向加速度為0,然而由于存在其他的干擾因素,因而實(shí)際測得的數據并不為0.通過(guò)對測試數據的分析可以得到干擾源的類(lèi)型,從而根據干擾類(lèi)型而設計出相應的濾波方式。下面分別就汽車(chē)的怠速模式與正常運行模式兩種運動(dòng)方式具體分析。
3.1 汽車(chē)怠速模式

汽車(chē)怠速模式是指發(fā)動(dòng)機處于啟動(dòng)狀態(tài),但是汽車(chē)處于停止不前的狀態(tài),可以測得相應的數據。這里以汽車(chē)的橫擺角速度數據進(jìn)行分析,取了2500個(gè)采樣點(diǎn),利用數據的統計特性對數據分別求均值、協(xié)方差與功率譜密度,求得的均值為-7.7682e-005,近似為0.為了直觀(guān),把采集到的源數據、協(xié)方差與功率譜密度通過(guò)MATLAB作圖的方式顯示出來(lái),如圖6所示。

橫擺角速度、自相關(guān)函數與功率譜密度波形圖

由圖可知,自相關(guān)函數只有在橫坐標為0時(shí)候才有取值,功率譜密度分布比較均勻,而且采集到的數據均值近似為0,這與高斯白噪聲的統汁特性相似,因而斷定干擾源類(lèi)型為高斯白噪聲。
3.2 汽車(chē)正常運行模式
汽車(chē)正常運行模式是汽車(chē)勻速行駛在水平、下燥、水泥路面上,測得此時(shí)的汽車(chē)橫擺角速度與側向加速度。從傳感器采集到的數據不可避免地受到干擾源的影響,由上面給出的結論可知干擾源類(lèi)型為白噪聲??柭鼮V波前的數據與濾波后的數據如圖7所示??柭鼮V波對白噪聲具有很好的濾波能力,它的濾波原理是最小均差原理,并且當前的數據只與前一個(gè)數據有關(guān),數據存儲量小,有利于計算機求解,所以選用卡爾曼濾波方式對采集到的數據進(jìn)行濾波,從而得到相對準確的數據。這里采集了10 000個(gè)數據點(diǎn)。

汽車(chē)側向加速度與橫擺角速度波形圖

由圖7可以看到,通過(guò)卡爾曼濾波后,曲線(xiàn)更加平滑,有效地剔除了雜波,從而為控制系統提供更準確的數據。
結語(yǔ)

本文采用ARM微控制器和ADIS16355傳感器設計了一種數據采集系統,不但能夠采集汽車(chē)的橫擺角速度與側向加速度兩個(gè)參數,而且用卡爾曼濾波方式對采集到的數據濾掉了雜波,使得到的數據更為準確。經(jīng)分析表明,該設計方案是可行的。這種數據采集系統在汽車(chē)主動(dòng)安全方面有很好的應用價(jià)值,能為汽車(chē)穩定性分析供準確的數據。


評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專(zhuān)區

關(guān)閉
国产精品自在自线亚洲|国产精品无圣光一区二区|国产日产欧洲无码视频|久久久一本精品99久久K精品66|欧美人与动牲交片免费播放
<dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></s></dfn><small id="yhprb"></small><dfn id="yhprb"></dfn><small id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></small><small id="yhprb"></small><small id="yhprb"></small> <delect id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></delect><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><s id="yhprb"><noframes id="yhprb"><small id="yhprb"><dfn id="yhprb"></dfn></small><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><small id="yhprb"></small><dfn id="yhprb"><delect id="yhprb"></delect></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn> <small id="yhprb"></small><delect id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></delect><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn><dfn id="yhprb"></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"><strike id="yhprb"></strike></s></dfn><dfn id="yhprb"><s id="yhprb"></s></dfn>