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基于加速度传感器的小车控制与坡道识别

方兴郭思明马明煌
指导老师：王冰
（速度之星队）

摘要

实时获取小车加速度，从而更加全面的获取小车的运行状态，为控制的流畅
性和更好的路况识别提供了可能。

关键词

加速度传感器；自动控制；路况识别；向心加速度；重力加速度
前言

在第一届比赛中，我们注意到许多队都使用了速度传感器来对小车速度
进行实时地监控，并取得了不错的效果，在第二届比赛中，我们不仅对速度
进行了监控，并且进一步的，我们使用了加速度传感器来监控小车的加速度，
这样可以更加精确地知道小车的运行状态，而且可以通过对某个方向加速度
的变化的检测来区分出坡道和非坡道。从而进行相应的策略应对。

MMA2260简介
加速度传感器使用的是Freescale公司出品的MMA2260。

图1芯片引脚定义
MMA2260的端口4负责输出会随加速度变化的电压值。
端口8为自检测（Self-Test）端口。
端口5为状态位（Status）。
端口4连接至S12的PAD3，用A/D转换端口3来转换电压信号。
加速度传感器应用分析

干扰因素分析
芯片可以测试一个方向上的加速度变化。所以采用了不同的安装方式，
其间要考虑到比较多的干扰因素。
一、车体行进过程中的机械振动
二、速度控制不平滑对车体运动状态的影响
三、常规情况下的误差和正常时，加速度传感器产生的输出区别大小
安装方式分析
若安装于安装摄像头的立杆上，杆子在小车加减速的时候有比较明显的

左右晃动，通过Labview观察发现干扰过大。若安装于小车后部，由于电机
自身的振动，对MEMS产生的影响会较之前更为明显。
经测试，如果测量水平X方向的加速度，宜将装有MMA2260的电路板
装载在车前部。

若想要测量竖直Z方向上的加速度，板子只有采用立式安装的方式。
X，Z方向示意图见图6
向
方

Z向
X方
图2X，Z方向示意图

实验测试

图中曲线为时间和AD采集到的数据之间的关系。而AD采集到的数据
可以用来反映加速度的变化情况

图3装载于静止小车上时

图4装载于运动状态不变小车上时
0

15-15

图5小车角度变化时

图6角度0到-15变化，加速度+a到-a变化(100ms)

通过测试可以看出。对于车体角度的变化，加速度传感器的值都有一定
的变化。不过同时也看到车子的振动对加速度传感器也会产生一些干扰。不

过两者还是可以比较好的区分的（图3与图4）
在识别坡道时，如果加速度传感器监控的是竖直方向的加速度，即z方
向的加速度，那么在平道上时，明显竖直方向上加速度为零，在上坡后，如

果忽略摩擦力，那加速度将变化为gsinθcosθ。通过加速度传感器中加速度

的变化可以容易的辨别出平道和坡道。