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科技论文

汽车姿态数据采集系统设计研究

时间:2021-05-14 15:37 所属分类:科技论文 点击次数:

随着交通问题的突出,相关人员开始设计和研究驾驶行为检测系统.

前期,人们从医学方面开始研究,相关企业设计了手表相似的检查装置,通过记录人们驾驶时的脉搏变化、心率变化等数据,比较了某时的驾驶状态和正常生活中的正常状态,得出了人们疲劳驾驶时驾驶员的眨眼频率提高、视野范围减小等结果.

这些研究是基于驾驶员的状态,但影响驾驶安全的另一个主要因素是驾驶员的驾驶习惯有问题.

例如转弯、急刹车、驾驶速度过快或过慢.

由此可见,研究以汽车为研究对象,检查汽车的加速度、速度、角度等姿势数据,不影响驾驶员的正常操作,也可以检查驾驶员的驾驶操作是否符合标准,对公共汽车公司和出租车公司对驾驶员的管理也有很大帮助,有关部门对这些数据进行及时评价,不符合驾驶标准的行为除以一定的处罚外,还可以大幅度降低交通问题的发生频率.

一、汽车姿态数据采集系统硬件设计

汽车姿态数据采集系统分为数据采集、传输和接收服务器三部分.

通过数据采集终端采集的速度、加速度和角速度的数据进行姿算,获得汽车速度和位移的实时信息.

以PC机为服务器、IP协议芯片为无线通信应用模块,构建无线数据传输模块,对数据进行收集和解决.

二、姿势分析与解算法

1、姿态解算法

基于4元数法的解算法,在说明姿态变化时,一般选择4元数法、馀弦法、欧拉角法和等效旋转矢量法进行计算说明,其中4元数法比较成熟,在进行姿态结算时数据可靠性高,是本次汽车姿态数据采集系统设计进行解算的首要方法,馀弦法、欧拉角法和等效旋转矢量法的计算量大,在计算过程中容易发生错误,影响系统设计的有效进行.四元数法计算完成后,需要用陀螺仪计算汽车的角度速度,但陀螺仪的计算不正确,计算的姿势角度误差大,其原因有很多.

例如,测量误差、陀螺仪振动带来的误差、随机误差等,我们通过补充过滤波的方式补偿姿势角度误差,计算加速测量仪和磁力感应测量仪获得的姿势角度数据和陀螺仪获得的姿势角度数据的差异,计算数据的差异是计算所需的误差补偿.

2、根据卡尔曼滤波组合导航方法的解算法,以汽车为研究驾驶状态的依据,研究结果受到很多外部因素的影响,如天气、路面状况等.

以路况因素为例,通过汽车姿态数据采集系统的实时定位功能,可以判断汽车所在位置,结合检测数据和实际情况,在进行驾驶状态分析时,可以排除路况原因带来的影响,获得更准确的驾驶状态.

近年来,GPS技术在世界范围内的应用越来越广泛,但在偏僻的地区,GPS信号减弱或消失,惯性系统受外部因素影响较小,但随着使用时间的增加,系统定位效果急剧下降,我们使用卡尔曼滤波的方式卡尔曼滤波器是线性滤波器状态方程,通过处理相关的检测数据,得到最接近正确数值的估计值.

三、数据无线传输、数据无线传输过程选择PC机作为该系统的服务器,利用通信公司的GPRS网络进行无线传输媒体,使得到的数据及时传输到服务器,其中使用的GPRS网络传输速度快,按流量收费,访问范围大通过控制GPRS,将速度、加速度、角度速度、解算后得到的角度速度、位移距离等数据传播到服务器,通过IP协议分析数据,将数据存储记录到服务器中.