[发明专利]一种汽车行驶状态感知装置及方法

说明书

技术领域

 本发明涉及汽车安全辅助驾驶领域，尤其涉及一种汽车行驶状态感知装置及方法。 

背景技术

   在研究驾驶人的驾驶行为或者车辆的行驶特征时，往往需要对车辆的三轴加速度和横摆角速率进行测量，一般的行驶记录仪通常只能获得一个方向（纵向方向的）的加速度，而且采样率较低（通常为1HZ），安装后移植性差，不能满足车辆实时行驶状态评估要求，而专业的设备则由于价格昂贵，不能得到普遍的运用，因此有必要开发一种价格便宜，采样率高，使用方便的三轴加速度采集仪来满足车辆安全控制、驾驶人行为研究的需要。 

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种成本低，采样率高，使用方便的汽车行驶状态感知装置，为车辆的运动状态评估和车辆后续精确控制奠定基础。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种汽车行驶状态感知装置，该装置包括主控CPU、惯性传感器、CAN收发器、电源模块和BDM接口；主控CPU及外围电路分别与惯性传感器、CAN收发器和BDM接口连接；CAN收发器用于数据传输，通过CAN信号线与车载CAN网络相连；电源模块为主控CPU、惯性传感器、CAN收发器和BDM接口提供电源；所述的惯性传感器为三轴惯性传感器，用于采集车辆的加速度和横摆角速度。

按上述方案，主控CPU及通过SPI总线与惯性传感器连接，主控CPU通过I/O口引脚与CAN收发器连接，主控CPU通过BKGD引脚信号线连接BDM调试口。 

按上述方案，所述的惯性传感器为加速计和惯性传感器组合使用的惯性传感器。 

按上述方案，该装置还包括外壳，电源模块提供的工作电压为5v。 

本发明还提供一种基于上述汽车行驶状态感知装置的汽车行驶状态感知方法，包括以下步骤： 

（1）通过惯性传感器采集数据；

（2）对惯性传感器采集的数据进行坐标转换；

（3）对坐标转换后的数据进行平滑处理；

（4）通过CAN收发器将最后数据传输到车载CAN网络上的上位机。

按上述方案，所述步骤（2）中，坐标转换使用以下公式： 

式中，φ、θ、r是惯性传感器坐标系X_SY_SZ_S与车辆坐标系X_VY_VZ_V的安装误差角度，

为传感器输出的数据向量，为转换后的向量。

按上述方案，所述步骤（3）中平滑处理使用以下方法： 

采用卡尔曼滤波方法对数据滤波平滑处理。

按上述方案，在所述步骤（2）之前还包括通过主控CPU对步骤（1）采集的数据进行除噪滤波和AD转换处理的步骤。 

本发明装置的工作原理是：惯性传感器采集车辆在纵向、横向方向上的加速度和垂直方向上横摆角速率的变化，之后经过调制除噪滤波、AD转换等获得信号量的变化；然后通过主控CPU对数据进行标定、平滑处理；最后按照最普遍的车辆CAN总线协议将数据传输到上位机。 

本发明产生的有益效果是：本发明提供了一种成本低，采样率高，使用方便的汽车行驶状态感知装置，该装置利用惯性传感器的测量特点，既可以测量加速度又可以测量横摆角速率，为车辆的运动状态评估和车辆后续精确控制奠定基础。 

附图说明

图1是本发明实施例装置的结构示意图； 

图2是本发明实施例装置的惯性传感器电路原理图；

图3是本发明实施例装置的CAN收发器电路原理图；

图4是本发明实施例装置的电源模块电路原理图；

图5是本发明实施例装置的安装示意框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。