基于微惯性/卫星/地磁组合测量重型车侧翻预警装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102826064A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102826064A(43)申请公布日2012.12.19(21)申请号201210312799.9(22)申请日2012.08.30(71)申请人黑龙江省博凯科技开发有限公司地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街258号哈尔滨工程大学科技园508B(72)发明人何昆鹏王福超张兴智郭凯文曹延哲何云丰于玖成管练武韩继涛朱慎博(51)Int.Cl.B60R21/01(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称基于微惯性/卫星/地磁组合测量重型车侧翻预警装置(57)摘要基于微惯性/卫星/地磁组合测量重型车侧翻预警装置属于车辆侧翻预警技术；由加速度计、三轴陀螺仪组成的惯性测量单元和HMC地磁传感器通过I2C总线结构与STM32处理器连接来进行地址应答和数据传输，卫星导航芯片、LED与蜂鸣器、LCD显示器分别直接与STM32处理器连接，外部接口由RS232接口、RS422接口和USB接口组成，通过8路选择开关与STM32处理器连接；该装置具有能实时、精确、快速的得到重型车行驶参数和状态信息，体积小、成本低、可靠性高，扩展了丰富的外部接口，原始姿态信息和行车预警信息都存储于专用车辆行驶记录设备，方便事后分析使用的特点。CN102864ACN102826064A权利要求书1/1页1.一种基于微惯性/卫星/地磁组合测量重型车侧翻预警装置，其特征在于由ADXL345BCCZ加速度计(6-1)、MPU3050三轴陀螺仪(6-2)组成的惯性测量单元(6)和HMC地磁传感器(5)通过I2C总线结构与STM32处理器(1)连通；LEA-6卫星导航芯片(3)、LED与蜂鸣器(7)、LCD显示器(8)分别直接与STM32处理器(1)连通；外部接口(2)由RS232接口(2-1)、RS422接口(2-2)和USB接口(2-3)组成，通过8路选择开关与STM32处理器(1)连通；外部电源通过AMS1117-3.3电压转换芯片(4)分别与STM32处理器(1)、外部接口(2)、LEA-6卫星导航芯片(3)、HMC地磁传感器(5)、惯性测量单元(6)、LED与蜂鸣器(7)、LCD显示器(8)连通。2CN102826064A说明书1/3页基于微惯性/卫星/地磁组合测量重型车侧翻预警装置技术领域[0001]本发明属于重型汽车侧翻预警装置，主要是涉及一种由微机电(MEMS)陀螺、加速度计、GPS、地磁传感器构成的微型组合测量装置。背景技术[0002]重型车辆(包括重型卡车、重型半挂车)作为道路运输业的重要载体与轻型汽车不同，具有重心高、体积大、装载量大、轮距相对于车身高度过窄等特点，因此重型车辆侧翻稳定阙值较低，在行驶过程中发生侧翻的可能性较大。为满足现代运输的需要，重型车的车速也在不断提高，加上行驶的路面条件和随机因素影响很多，在转向时会产生较大的侧向加速度从而产生较大的侧翻力矩使汽车失去平衡。针对重型车侧翻事故具有的严重性和多发性，侧翻预警技术的重要性日益凸显。[0003]传统的预警装置采用单纯的比较侧倾角或车辆侧向加速度与阙值的大小来预警，虽然方法比较简单，但是预警性能较差。基于侧翻时间TTR(TimeToRollover)预测的预警算法简单易行，实时性也好。但TTR值得精确度直接影响到侧翻预警算法的质量。在基于改进的TTR重型车辆侧翻预警算法中，结合了经典Kalman状态估计技术可以较为准确的估计重型车辆的状态，并实时计算车辆侧翻预警控制的动态门限值。但当模型参数不匹配或存在较大误差时，Kalman滤波器的估计精度会大大下降，甚至发散，且Kalman滤波估计算法繁琐、计算量大，也会导致计算机任务过于繁重。为了给侧翻预警算法提供更好的数据支持，怎样快速准确的得到汽车当前的行驶和状态参数是问题的关键所在。发明内容[0004]本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，设计一种将MEMS惯性传感器(包括陀螺和加速度计)、GPS、地磁传感器组合在一起的测量装置，能够快速获取重型车行驶和状态参数，以达到驾驶员能及时了解汽车当前行驶状态信息、并能在侧翻前一段时间内报警、避免侧翻事故发生的目的。[0005]本发明的目的是这样实现的：由ADXL345BCCZ加速度计、MPU3050三轴陀螺仪组成的惯性测量单元和HMC地磁传感器通过I2C总线结构与STM32处理器连通；LEA-6卫星导航芯片、LED与蜂鸣器、LCD显示器分别直接与STM32处理器连通；外部接口由RS232接口、RS422接口和USB接口组成，通过8路选择开关与STM32处理器连通；外部电源通过AMS1117-3.3电压转换芯片分别与STM32处理器、