ADXL202雙軸加速度計(jì)在導(dǎo)航系統(tǒng)中有重要的作用

過去十年來，使用全球定位系統(tǒng)（GPS）的車輛導(dǎo)航越來越受到關(guān)注; GPS導(dǎo)航經(jīng)常安裝在當(dāng)今的高端豪華車和許多商用車中。由于它們依賴于來自衛(wèi)星的高頻無線電信號，具有GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛可能會進(jìn)入短時(shí)間內(nèi)丟失GPS信號的情況。通過適當(dāng)?shù)?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/2562/" target="_blank">算法，GPS可以與其他課程繪圖技術(shù)集成，為用戶提供持續(xù)準(zhǔn)確的導(dǎo)航信息。

死亡（演繹）推算是車輛中廣泛使用的一種方法導(dǎo)航。它利用三個(gè)不同的輸入來預(yù)測位置：一組起始坐標(biāo)，行程的方向以及行進(jìn)速度。由于其相對定位方案，其準(zhǔn)確性有限;絕對位置誤差與行進(jìn)距離成比例增長。非GPS車輛導(dǎo)航的其他方法包括地圖匹配，慣性導(dǎo)航和Delta A測量。 地圖匹配基于這樣的原則：如果您在道路附近旅行或與其平行，那么您很可能確實(shí)在那條路上（在人口稠密的地區(qū)可能無法正常工作）。 慣性導(dǎo)航依靠加速度計(jì)來獲取速度作為加速度的積分。在 Delta A測量中，隨后從接收器恢復(fù)的GPS信號與來自非GPS系統(tǒng)的輸入相關(guān)。該方法可以校正加速度計(jì)的不準(zhǔn)確性，例如噪聲和零 - g 在溫度/時(shí)間上的偏移。這些技術(shù)中的一種以上可以與GPS結(jié)合使用，以更準(zhǔn)確地顯示位置。

雖然使用汽車安裝的速度表會有所幫助，但也會出現(xiàn)一些困難。通常，速度表信息不可用，因?yàn)樗粫灰龅桨l(fā)動機(jī)/ ABS /穩(wěn)定性控制計(jì)算機(jī)之外的系統(tǒng)。因?yàn)樵谠S多情況下它被認(rèn)為是“安全關(guān)鍵”，所以速度表輸出不會連接到任何可能導(dǎo)致總線下降的地方。此外，GPS系統(tǒng)通常由第三方建造，他們可能想要建立具有廣泛潛在市場的通用產(chǎn)品。在這種應(yīng)用中，ADXL202雙軸加速度計(jì)可用于為導(dǎo)航系統(tǒng)開發(fā)準(zhǔn)確的速度估算。數(shù)字羅盤或陀螺儀與加速度計(jì)一起使用以確定行進(jìn)的近似方向。然后由導(dǎo)航系統(tǒng)（結(jié)合上述其他方法）轉(zhuǎn)換信息，以確定相對于信號丟失點(diǎn)的位置。

此處描述的用于確定速度的方法使用加速度計(jì)來感測前輪和后輪在道路中遇到碰撞時(shí)的時(shí)間間隔（在直線前進(jìn)時(shí)）。無論是在當(dāng)?shù)氐缆愤€是在高速公路上行駛，道路上總會存在不完美之處。這些瑕疵轉(zhuǎn)化為汽車輪子立即感覺到的顛簸和顛簸，最終由乘客感知到。為了通過感測這些凸起來跟蹤速度，使用加速度計(jì)來識別它們的大小和時(shí)間。因此，對于具有給定軸距（W）的汽車，兩個(gè)車軸遇到碰撞的間隔（T 1 ）可用于計(jì)算汽車行駛的速度，使用以下等式:(見圖1）。

速度 [mi / hr] =（ W [ft] / T 1 [s]）*（3600 s / hr）/（5280 ft / mi）。
速度 [km / hr] =（ W [m] / T 1 [s]）*（3600 s / hr）/（1000 m / km）。

樣本數(shù)據(jù)日志
M xx =凸起的大?。ㄕ伎毡龋ィ?br /> t xx =瞬間凸起時(shí)間（秒）
T x =兩個(gè)相關(guān)凸起之間的持續(xù)時(shí)間（秒）
S 0 =上一個(gè)有效速度（mph）
S 1 =當(dāng)前計(jì)算速度（mph）

當(dāng)在本地道路上的典型駕駛中記錄數(shù)據(jù)以開發(fā)實(shí)驗(yàn)信息時(shí)，加速度計(jì)不容易區(qū)分汽車懸架系統(tǒng)中的彈跳和振動以及由于不規(guī)則引起的尖峰對。馬路。因此，需要過濾系統(tǒng)來隔離凸塊。 ADXL202EB-232評估板具有內(nèi)部軟件，可通過低通濾波對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理。這提供了更好的機(jī)會識別道路顛簸并在計(jì)算中使用它們。該問題已經(jīng)解決，出現(xiàn)了相關(guān)問題 - 例如，如果存在兩個(gè)相距小于車長的類似凸起，則難以在短時(shí)間內(nèi)對車輛經(jīng)歷的四個(gè)總凸起有所了解。因此有必要提出一種算法，將數(shù)據(jù)點(diǎn)干凈地轉(zhuǎn)換為有效的速度計(jì)讀數(shù)。

如果加速度計(jì)放置在軸之間的中間位置，X軸平行于地球表面并直接向前瞄準(zhǔn)并且Y軸垂直于地球表面，由前輪和后輪產(chǎn)生的碰撞脈沖的大小大致相等（取決于車輛的懸架系統(tǒng)）。為了識別凸塊對，有必要進(jìn)行幅度比較以匹配源自前軸和后軸的凸塊。同時(shí)，必須將當(dāng)前列表速度與最后有效速度進(jìn)行比較，以確定當(dāng)前計(jì)算的速度是否可行。例如，如果車輛在大約一秒鐘前以25英里/小時(shí)的速度行駛，那么目前的速度極不可能達(dá)到45英里/小時(shí)或更高。因此，通過使用時(shí)序和速度比較，任何無意義的輸出都將被合理化或忽略。

數(shù)據(jù)分析。 ADXL202的數(shù)字輸出是占空比調(diào)制的;準(zhǔn)時(shí)與加速度成正比。 50％占空比（方波輸出）代表標(biāo)稱0-g加速度;比例因子是每克加速度±12.5％的占空比變化。這些標(biāo)稱值受器件初始容差的影響，包括零g偏移誤差和靈敏度誤差。

在此處描述的應(yīng)用中，50％占空比輸出對應(yīng)于完全平穩(wěn)的行駛 - 無加速度計(jì)檢測到的碰撞或振動。通常，由于其懸架動力學(xué)，車輛在較低速度下對顛簸更敏感。因此，對于較低的速度，需要對凸塊的大?。∕ xx ）的靈敏度較低，并且閾值水平可以更高。小于閾值水平的幅度將被視為無效數(shù)據(jù)，而高于閾值（有效幅度）的幅度將傳遞到下一個(gè)過濾階段。

下一個(gè)目的階段是阻止由兩個(gè)相鄰的凸起所暗示的不可行的速度，這兩個(gè)凸起比車輛的軸距更靠近。為了解決這個(gè)問題，如果S 1 （定義如下）與S0相比超出20 mph / s的一般加速度限制，則該組數(shù)據(jù)無效。但是，通過配對第一個(gè)和第三個(gè)凸起以及第二個(gè)和第四個(gè)凸起（圖2），可以將四個(gè)凸起的配置轉(zhuǎn)換為合法的速度。

答：M 01 = 52.41％，t 01 = 135.862s
B：M 11 = 52.15％，t 11 = 135.938s
C：M02 = 53.08％，t 02 = 136.179s
D：M 12 = 51.66％，t12 = 136.242s

圖2顯示了ADXL202EB在以20英里/小時(shí)的恒定速度行駛的汽車中記錄的最新數(shù)據(jù)。乍一看，似乎A和B是兩個(gè)相關(guān)的凸起，以及C和D.但是，t 11 - t 01 = 0.076秒，這意味著速度約為81英里/小時(shí)。這將使用Delta A測量方法與最后的有效速度進(jìn)行比較，并且將否定A＆amp; A的相關(guān)性。 B.然后A和C配對：t 02 - t 01 = 0.317秒，B和D（0.304 s）也是如此，它們分別轉(zhuǎn)化為約19.4。英里每小時(shí)和20.2英里每小時(shí)。從等式1和9英尺的軸距，T x 20英里/小時(shí)等于0.307秒。這里的結(jié)果分別顯示了3.2％和1％的差異。

這個(gè)簡單的解決方案處理最常見的錯(cuò)誤讀數(shù)來源。但當(dāng)然還有許多其他凸點(diǎn)配置可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的速度讀數(shù)。其中許多可以通過越來越聰明的算法和信號調(diào)節(jié)來處理，但最后，必須意識到這個(gè)計(jì)算是系統(tǒng)的一部分，以替代臨時(shí) GPS信號丟失，旨在在短時(shí)間內(nèi)保持合理的準(zhǔn)確性。

哪個(gè)軸？可以考慮使用X軸或Y軸（或兩者）來加速數(shù)據(jù)來測量道路上的顛簸。 Y-（垂直）軸測量實(shí)際幅度，經(jīng)過修改 - 經(jīng)常混淆 - 由汽車的懸架系統(tǒng)動力學(xué)，而X軸測量前后加速度分量（加速度計(jì)橫軸）的幅度為汽車越過顛簸。

第一種方法（圖3）測量Y軸加速度（垂直于地球表面）。在無碰撞情況下，測量值為1 g，由地球的靜態(tài)重力確定。這個(gè)標(biāo)稱62.5％的輸出（50％+ 12.5％/ g）可以偏移到讀數(shù)50％，作為正或負(fù)垂直偏轉(zhuǎn)力的起點(diǎn)。

第二種方法（見圖2）使用X軸（平行于地球表面）來測量前后加速度。在無碰撞情況下，測量值為0 g。由于汽車的運(yùn)動受到碰撞的影響，而加速度計(jì)會加速Y軸加速度峰值，并被汽車的懸架系統(tǒng)強(qiáng)烈過濾。與此同時(shí)，由于凸起（以及加速度計(jì)的橫軸靈敏度）引起的前后運(yùn)動，X軸也可以獲得較小但“更干凈”的加速度尖峰的前向分量。在試運(yùn)行期間，后一種方法（圖2）給出了更好的結(jié)果。

此方法有助于濾除不需要的噪音。此外，在圖3中可以看到，在撞擊凸起時(shí)，加速度的垂直分量傾向于顯示相當(dāng)?shù)偷淖枘嵯禂?shù)。依靠前后運(yùn)動可以克服這些并發(fā)癥。