汽車駕駛操作信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)解析

　國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的汽車模擬駕駛器和汽車駕駛考核系統(tǒng)中，對(duì)腳踏板（油門踏板、腳剎踏板、離合踏板）及手剎等操作機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信號(hào)的提取，主要是通過(guò)安裝角度傳感器或通過(guò)機(jī)械裝置將機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)，安裝線性位移傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)；檔位的位置狀態(tài)則通過(guò)在檔位的不同位置分別安裝行程開(kāi)關(guān)組或非接觸開(kāi)關(guān)組（霍爾開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)）得到開(kāi)關(guān)量信號(hào)，獲取檔位的位置信息。由于這些傳感器成本較高、體積較大，且在一臺(tái)車輛中采用多種傳感器形式，檢測(cè)裝置規(guī)格不統(tǒng)一，給汽車駕駛狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的生產(chǎn)制造、安裝、維修、保養(yǎng)帶來(lái)了較大不便［1-2］。
　　近年來(lái)，微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)微機(jī)械慣性器件日漸成熟，慣性測(cè)量系統(tǒng)得到了迅猛發(fā)展［3］。慣性測(cè)量系統(tǒng)將微電子、精密機(jī)械、傳感器技術(shù)相互融合，具有集成度更高、性價(jià)比更好、體積更小、功耗更低等特點(diǎn)，且由于微機(jī)械結(jié)構(gòu)制作精確、重復(fù)性好、易于集成化、適于大批量生產(chǎn)，并有很高的性價(jià)比，在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用［4-5］。陀螺儀和加速度計(jì)是姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的重要組成單元，本文選擇了ADIS16355傳感器，該傳感器集成了三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器，具有體積小、功能強(qiáng)、功耗低等特性，完全滿足汽車駕駛運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集要求。
　　1 測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
　　1.1 測(cè)量系統(tǒng)硬件組成
　　汽車駕駛模擬器姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)如圖1所示，主要包括信號(hào)采集模塊（陀螺儀及信號(hào)調(diào)理電路）、信號(hào)處理及傳輸模塊（微控制器及通信電路）、電源模塊三部分。
　　
　　信號(hào)采集模塊由MEMS陀螺儀傳感器和信號(hào)調(diào)理電路組成，完成對(duì)油門、腳剎、離合、手剎、檔位等車輛駕駛操作機(jī)構(gòu)傾角變化的物理量轉(zhuǎn)換，并完成傳感器輸出信號(hào)的可靠傳輸；信號(hào)處理及傳輸模塊由DSP構(gòu)成核心器件，實(shí)現(xiàn)在姿態(tài)和動(dòng)態(tài)加速度變化的條件下，精確測(cè)量運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傾角變化，完成信號(hào)的數(shù)字濾波、角速度變化量積分為角度變化量的運(yùn)算、差分處理及串行輸出等工作；供電電源采用汽車充電發(fā)電機(jī)和車載蓄電池，供電電壓在9 V～30 V之間，系統(tǒng)設(shè)備使用的電源電壓為5 V。