三軸加速度傳感器在智能車控制與道路識別中的應(yīng)用

三軸加速度傳感器MMA7260Q可以測量智能車慣性大小，選取最佳重心位置，并能準(zhǔn)確定位智能車處于直線、彎道、坡道、漂移等運(yùn)行狀態(tài);利用加速度傳感器能夠提前預(yù)測路徑，并判斷何時(shí)剎車效果最佳。并且很好的解決了在直立行走車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中的控制以及路徑識別的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)采用三軸加速度傳感器MMA7260Q測量智能車在運(yùn)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(zhuǎn)換，再將特征數(shù)據(jù)存儲在EEPROM中。很好地解決了智能車運(yùn)動(dòng)路徑分析的問題以及在。實(shí)時(shí)獲取小車加速度，從而更加全面的獲取小車的運(yùn)行狀態(tài)，為控制的流暢性和更好的路況識別提供了可能。

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

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：結(jié)合加速度傳感器具有很強(qiáng)的抗干擾性，提取角度信息更準(zhǔn)確，確保了智能車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彎。

1. 智能車現(xiàn)存問題

在車模運(yùn)行當(dāng)中，人無法判斷小車的運(yùn)行狀態(tài)，使用加速度傳感器來監(jiān)控小車的加速度，這樣可以更加精確地知道小車的運(yùn)行狀態(tài)，而且可以通過對某個(gè)方向加速度的變化的檢測來區(qū)分出坡道和非坡道。從而進(jìn)行相應(yīng)的策略應(yīng)對。避免小車在比賽時(shí)出現(xiàn)停車與翻車現(xiàn)象。以及很好地解決了直立行走的車模中在行走過程中的平衡性。

2. MMA7260Q簡介

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(shè)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(yùn)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無針腳型方體扁平封裝(QFN)。

2.2 MMA7260Q的優(yōu)點(diǎn)

為多功能應(yīng)用提供靈活的可選量程：包括1.5g、2g 、4g 和6g;功耗低，可延長電池使用壽命 開機(jī)響應(yīng)時(shí)間短，最適合電池供電手持設(shè)備的休眠模式，組件數(shù)量少-節(jié)約成本和空間噪音低、靈敏度高，具有自適應(yīng)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(yīng)靈敏度不同應(yīng)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(yīng)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、車體行進(jìn)過程中的機(jī)械振動(dòng)

二、速度控制不平滑對車體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響

三、常規(guī)情況下的誤差和正常時(shí)，加速度傳感器產(chǎn)生的輸出區(qū)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，桿子在小車加減速的時(shí)候有比較明顯的左右晃動(dòng)，通過Labview觀察發(fā)現(xiàn)干擾過大。若安裝于小車后部，由于電機(jī)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的電路板裝載在車前部。

圖二 加速度傳感器安裝方式

若在直立行走車模上安裝，則要測量豎直Z方向上的加速度。

圖三 直立行走車模安裝示意圖