基于IMEMS传感器的汽车行驶姿态检测系统设计

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1、116传感器与微系统(TmnsducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第4期基于IMEMS传感器的汽车行驶姿态检测系统设计邓建锋，韩峻峰，潘盛辉。，董胜利。，杨叙(1．桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林541004；2．广西机电职业技术学院，广西南宁530007：3广西工学院电子信息与控制工程系。广西柳州545006)摘要：为了给汽车安全控制系统提供准确的行驶姿态数据，设计了基于集成微机电系统(IMEMS)传感器的虚拟仪器检测系统。系统采用IMEMS传感器采集车身姿态参数

2、，在虚拟仪器平台下对数据进行分析处理，使用卡尔曼滤波器对测量值进行估计，并在实车工况下对检测系统进行测试。结果表明：系统能够很好地满足汽车行驶姿态检测的要求，具有可靠的实时性。关键词：汽车行驶姿态；虚拟仪器；检测系统；USB；卡尔曼滤波器中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1000-9787(2012)04-0116-03DesignofvehicleattitudedetectingsystembasedonIMEMSsensorDENGJian—feng，HANJun．feng，PANSheng．hui。DON

3、GSheng．1i。YANGXu。，，(1．SchoolofElectronicEngineeringandAutomation，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China；2．GuangxiTechnologicalCollegeofMachineryandElectricity，Nanning530007，China；3．DepartmentofElectronicInformationandControlEngineering。GuangxiUni

4、versityofTechnology，Liuzhou545006，China)Abstract：Inordertoprovideaccuratevehicleattitudeparametersforvehiclesafetycontrolsystem，avirtualinstrumentdetectingsystembasedonIMEMSsensorisdesigned．AnIMEMSsensorisusedtocollectvehicleattitudeparametersinthesystem．Dataanalys

5、isandprocessingisconductedonthevirtualinstrumentplatform．Kalmanfilterisadoptedtoestimatethemeasurementvalues．Thedetectingsystemistestinrealvehiclerunningcondition．Theresultsshowthatthesystemcanmeettherequirementofvehicleattitudedetectionverywell，anditiSreliablerea1

6、．time．Keywords：vehicleattitude；virtualinstrument；detectingsystem；USB；Kalmanfilter0引言结构简单，可降低系统设计的复杂性。近年来，国外各大汽车厂商都研发出了各自的汽车安1系统构成与工作原理全控制系统，并在高档车上成为标准配置，具有明显的安全图1所示为美国汽车工程师协会(societyofautomotive效果。而国内目前发展还比较滞后，没有具备自主产权的engineers，SAE)描述的车身运动标准坐标系，汽车上的各种产品问世，大多停留在理论仿

7、真阶段。这些安全控制系统运动是以一个右手正交坐标系为参照定义的，坐标系的原大多是针对汽车行驶姿态的关键参数进行控制，所以，参数点位于汽车的质心，并随汽车一起运动。按照SAE的约获取的准确性和实时性就决定了控制的效果和算法的复杂定，车辆坐标系的轴平行于地面指向车辆的前进方向，并度。位于汽车的纵向对称面内；Y轴平行于地面并指向车辆的目前，汽车行驶姿态参数一般是通过陀螺仪进行采集，右侧；轴垂直于地面指向车辆的下方。在车辆坐标系中但陀螺仪的机械结构容易产生系统误差并很难消除。定义了车身运动的六个自由度(包括3个平动和3个转也有通过多

8、个加速度传感器捷联解算出汽车的姿态参数，动)，并规定了运动变量的符号(包括位移、速度、角位移和这样存在系统复杂、成本高的缺点。本文采用一种角速度)J，这6个数据是汽车行驶的集中体现，也是汽IMEMS惯性传感器来采集汽行驶姿态参数，它集成度高，车安全控制系统所需的重要参数。收稿日期：2011