基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置制造方法
【專利摘要】一種基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置，其特征在于，該裝置包括具有三個串口的車載嵌入式計算機，通過第一個串口與車載嵌入式計算機相連的加速度模塊，通過第二個串口與車載嵌入式計算機相連的車速模塊，以及通過第三個串口與嵌入式計算機相連的計時器；所述加速度模塊由一個加速度傳感器，一個模擬-數字轉換模塊和一個單片機構成，該加速度傳感器的輸出端通過模擬-數字轉換模塊與單片機相連，所述單片機通過串口與所述嵌入式計算機的輸入端相連，供電模塊通過車載電源為各模塊供電。
【專利說明】基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于車載電子【技術領域】，特別涉及一種基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置。
【背景技術】
[0002]加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。如今，加速度傳感器已經向著越來越小型化，低成本的方向發(fā)展，它們在航天、制導、航海以及汽車等領域具有重要的應用價值。尤其在汽車領域，低成本的微機械加速度傳感器已經成功地應用于汽車電子領域，包括汽車安全氣囊、振動補償、防滑系統(tǒng)等方面，用于提高汽車的可操縱性、安全性和舒適性。
[0003]道路坡度識別是在車輛行駛時利用安裝在車輛上的傳感元件采集車輛行駛參數，據此計算車輛行駛所在道路的坡度?，F有的道路坡度識別方法一般根據車輛動力學方程進行坡度識別。應用這類方法時需要較為精確的采集多個車輛參數，包括發(fā)動機轉矩，當前檔位，輪速以及制動力等。這種方法對于面向產品化的大批量低成本車載應用一般是難以實現的。例如，在車輛導航系統(tǒng)中，需要識別道路坡度以判斷車輛是否在上下橋行駛。若利用上述方法實現坡度識別，就存在傳感器成本過高，安裝布置不便，以及計算過于復雜等問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是針對低成本產品化車載應用的需求，提出一種基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置。本實用新型采用低成本加速度傳感器，配合車速模塊作為傳感元件，輔以低成本的計時器，具有成本低、體積小、精度高、安裝方便等特點。
[0005]本實用新型提出的基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置，其特征在于，該裝置包括具有三個串口的車載嵌入式計算機，通過第一個串口與車載嵌入式計算機相連的加速度模塊，通過第二個串口與車載嵌入式計算機相連的車速模塊，以及通過第三個串口與嵌入式計算機相連的計時器；所述加速度模塊由一個加速度傳感器，一個模擬-數字轉換模塊和一個單片機構成，該加速度傳感器的輸出端通過模擬-數字轉換模塊與單片機相連，所述單片機通過串口與所述嵌入式計算機的輸入端相連，供電模塊通過車載電源為各模塊供電。
[0006]利用該裝置，以計時器設置控制數據采樣間隔，當車速模塊發(fā)出數據時，順序讀取加速度數據和車速數據，根據當前車速和計時器上一時刻車速數據及計時器上一時刻加速度數據即可計算道路坡度。
[0007]本實用新型的特點及效果:
[0008]本實用新型提出的基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置，采用低成本加速度傳感器，配合車速模塊，如車速表或全球衛(wèi)星定位模塊作為傳感元件，具有成本低、體積小、精度高、安裝方便等特點。利用該裝置實時對車速數據和加速度數據進行測量，根據測量數據即可計算出道路坡度。其計算方法簡便，高效，可以滿足大部分對于精度和實時性要求不高的低成本產品化車載應用的需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型所述裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0010]本實用新型提出的基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置結合附圖及實施例詳細說明如下:
[0011]本實用新型裝置的結構如圖1所示，該裝置包括具有三個串口的車載嵌入式計算機，通過第一個串口與車載嵌入式計算機相連的加速度模塊，通過第二個串口與車載嵌入式計算機相連的車速模塊，以及通過第三個串口與嵌入式計算機相連的計時器；所述加速度模塊由一個加速度傳感器，一個模擬-數字轉換模塊和一個單片機構成，該加速度傳感器的輸出端通過模擬-數字轉換模塊與單片機相連，所述單片機通過串口與所述嵌入式計算機的輸入端相連，供電模塊通過車載電源為各模塊供電。本實用新型裝置的各部件實施例的組成及功能分別說明如下:
[0012](I)加速度傳感器，本實用新型中采用ADI公司生產的低成本單軸加速度傳感器ADXL103 ;用于時實感受車輛加速度，并將車輛加速度轉化為模擬信息輸出。
[0013](2)單片機，本實用新型中采用Freescale公司生產的8位單片機MC68H908GZ16 ；用于定時采集數字加速度信息，并將采集的信息通過串口發(fā)送出來。
[0014](3)模擬-數字轉換模塊(簡稱A/D轉換)，本實用新型中采用單片機自帶的10位A/D轉換模塊；用于將接收到的加速度模擬信息轉換成數字信息。
[0015](4)車速模塊，本實用新型中采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(簡稱GPS)模塊，用于獲取車速息;
[0016](5)嵌入式計算機，采用帶有三個串口的普通車載嵌入式計算機，用于根據接收到的加速度信息和車速信息計算道路坡度；
[0017](6)計時器，可按照人為設定來設置嵌入式計算機所采取的車速采樣時間間隔；
[0018](7)供電模塊，通過車載電源為各模塊供電。
[0019]其中，將加速度傳感器的輸出端通過A/D轉換與單片機輸入端相連制作成電路板，構成加速度模塊。在該模塊中，單片機按照計時器的設定來靈活地定時采集A/D轉換模塊輸出的數字加速度信息，并將采集的信息通過串口 I送入嵌入式計算機。
[0020]車速模塊，即本實用新型中的GPS模塊通過串口 2與嵌入式計算機相連。
[0021]將車載道路坡度識別裝置安裝在車上，保證加速度傳感器的敏感軸正向對準車頭方向。
[0022]利用上述裝置進行道路坡度識別的流程包括以下步驟:
[0023](I)設置上一時刻車速V (t-Ι)和上一時刻傳感器加速度as (t_l)為無效值；
[0024](2)等待串口 2接收車速數據；
[0025](3)當串口 2接收到車速數據時，順序讀取串口 I緩存中接收到的t-Ι時刻到t時刻的所有加速度數據和串口 2緩存中的車速數據；[0026](4)清空串口 I和串口 2緩存；
[0027](5)對所述步驟(3)得到的加速度數據取代數平均值，作為當前傳感器加速度as(t)；
[0028](6)若當前車速V (t)和上一時刻車速v(t-l)均有效，則根據當前車速V (t)和上一時刻車速v(t-l)計算得到上一時刻的運動加速度a^t-l)，否則設置上一時刻的運動加速度am(t_l)為無效值；
[0029](7)若上一時刻的傳感器加速度as(t_l)和上一時刻的運動加速度am(t_l)均有效，則根據傳感器加速度\(卜1)和上一時刻的運動加速度am(t_l)計算得到道路坡度Θ，作為當前識別的道路坡度值；否則設置道路坡度Θ為無效值；
[0030](8)更新當前車速V (t)為上一時刻車速v(t-l)，更新當前傳感器加速度\(0為上一時刻傳感器加速度as(t_l)；
[0031](9)重復步驟(3)-(8)，完成時實道路坡度的識別。
[0032]上述步驟(6)中，根據當前車速v(t)和上一時刻車速v(t-l)計算上一時刻的運動加速度ajt-l)的方法如下式所示:
[0033]am(t-l) = [v(t)-v(t-l) ]/T
[0034]其中，T是接收車速數據的時間間隔，可以通過計時器來設定。
[0035]上述步驟(7)中，根據上一時刻的傳感器加速度as(t_l)和上一時刻的運動加速度&111(卜1)計算道路坡度Θ的方法如下式所示:
[0036]Θ = [as(t-l)-am(t-l)]/g`[0037]其中，g是重力加速度常量，取為9.8m/s2。
【權利要求】
1.一種基于嵌入式系統(tǒng)的車載道路坡度識別裝置，包括:具有三個串口的車載嵌入式計算機，通過第一個串口與車載嵌入式計算機相連的加速度模塊，通過第二個串口與車載嵌入式計算機相連的車速模塊，以及通過第三個串口與嵌入式計算機相連的計時器；所述加速度模塊由一個加速度傳感器，一個模擬-數字轉換模塊和一個單片機構成，該加速度傳感器的輸出端通過模擬-數字轉換模塊與單片機相連，所述單片機通過串口與所述嵌入式計算機的輸入端相連，供電模塊通過車載電源為各模塊供電。
2.如權利要求1所述的識別裝置，其中，所述加速度傳感器為單軸加速度傳感器。
3.如權利要求2所述的識別裝置，其中，所述車速模塊為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)。
4.如權利要求2所述的識別裝置，其中，所述單片機為Freescale公司生產的8位單片機 MC68H908GZ16。
5.如權利要求2所述的識別裝置，其中，所述模擬-數字轉換模塊為單片機自帶的10位A / D轉換模塊。
6.如權利要求1所述的識別裝置，其中，各個模塊被集成在同一塊集成電路板上。
7.如權利要求2所述的識別裝置，其中，所述加速度傳感器的敏感軸正對車頭方向。
【文檔編號】G01C9/00GK203587097SQ201320388442
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年7月2日 優(yōu)先權日:2013年7月2日
【發(fā)明者】孫翠華 申請人:蘇州農業(yè)職業(yè)技術學院