公共汽车主动速度控制系统研究

论文摘要

交通运输是国民经济和社会发展的重要基础产业,近年来,随着我国国民经济的发展,社会对交通运输的需求持续增长,机动车数量迅速增加,交通运输业发展迅猛。目前我国交通事故年死亡人数和万车死亡率均居世界第一位,重大事故不能得到有效控制,道路交通安全隐患大量存在,西部地区尤其是重庆地区,由于其地形的复杂性,道路交通安全形式更为严峻。因此,研究交通安全问题、预防和减少交通事故是交通运输行业的一项重大课题,也是我国交通运输事业可持续发展的迫切需要。目前,国外有关车辆主动控制的工作已经做的很多,且技术渐趋成熟,其研究重点主要集中在汽车行驶时危险情况的实时判段和对车速的控制。然而由于我国车辆主动控制研究起步较晚,所以目前的研究很大成程度上还停留在摸索阶段。因此,研究开发具有成本低、实用性强、可靠性高、使用效果好的车辆主动安全行驶速度的实时控制系统及装置,不仅是加强对营运车辆安全行驶速度的控制、提高安全保障的迫切需要,而且具有广阔的市场。本文首先针对这一现象,结合重庆山区城市交通环境的特点,为了防止重特大交通事故的发生,保证市民的出行安全,提出了公共汽车主动速度控制系统。该系统具有以下特点。1.可以在公共汽车下坡时候通过检测下坡的坡度来决定限速值、转弯时通过检测离心力加速度大小确定限速值、平直道路通过安全距离来确定限速值,从而达到主动限速的目的。2.利用与制动踏板并联的步进电机驱动控制技术实现减速,保障了该系统应用时不需改动原车制动系统。3.分别研究了如何获得公共汽车行驶状态、道路纵向与横向的线形,以及如何实现对车速的控制执行技术。探讨了如何根据道路线形条件确定公共汽车主动限速值的问题,初步完成了系统硬件系统和相应的软件的开发工作。4.可以实现主动报警和主动控制车速的功能,其次可以实现“黑匣子”功能、车胎气压检测功能和公路出道报警功能。另外系统采用32bit的ARM芯片配合实时操作系统μC/OS-Ⅱ,可以实现实时的操作,系统使用的传感器精度都在500MHz以上,满足试验需要,系统的抗干扰、电磁兼容性能,抗振动性能也都通过了试验,同时系统还具有自主学习功能。通过实车试验表明该系统基本可以实现对车速的控制。该系统的研究成果为汽车主动速度控制技术开发奠定了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 汽车安全辅助制动技术概
• 1.2.1 汽车安全辅助驾驶的研究背景和意义
• 1.2.2 汽车安全辅助驾驶技术的分类
• 1.3 车辆运动控制技术的研究现状及关键问题
• 1.3.1 车辆运动控制技术的研究现状
• 1.3.2 车辆运动控制系统的关键问题
• 1.4 本课题研究意义和主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 公共汽车主动控制系统整体方案的研究
• 2.1 公共汽车主动控制系统方案设计
• 2.2 子系统的设计
• 2.2.1 信号输入部分
• 2.2.2 执行机构部分
• 2.2.3 ECU模块
• 2.3 影响路面状态和公共汽车行驶状态的参数的确定与引入
• 2.4 车速信号信号的采集
• 2.4.1 磁电式传感器的原理
• 2.4.2 车轮转速的计算方法
• 2.4.3 汽车速度的计算方法
• 2.5 加速度信号的采集
• 2.5.1 基于MEMS技术的微机械加速度计MMA6260Q
• 2.5.2 汽车x轴y轴加速度的计算方法
• 2.6 汽车行进方向与地面夹角信号的采集
• 2.6.1 汽车行进方向与地面的夹角θ的测量
• 2.6.2 倾角的计算
• 2.7 限速算法的研究
• 2.7.1 晴天情况
• 2.7.2 雨天情况
• 2.7.3 雾天情况
• 2.8 系统扩展功能的分析
• 2.8.1 汽车行驶情况记录仪的功能
• 2.8.2 公共汽车行驶时胎压检测报警功能
• 2.9 本章小结
• 第三章 系统硬件总体设计方案
• 3.1 系统硬件整体结
• 3.2 处理器的选择
• 3.3 系统硬件的电路原理设计
• 3.3.1 电路的模块功能化分
• 3.3.2 车辆主动安全系统接插件插针定义
• 3.3.3 单片机I/O资源分配
• 3.4 单片机硬件电路
• 3.4.1 单片机主芯片电路设计
• 3.4.2 单片机外围辅助电路设计
• 3.4.3 数字量信号电路
• 3.4.4 脉冲信号处理电路
• 3.4.5 开关信号量处理电路
• 3.4.6 模拟信号量处理电路
• 3.4.7 步进电机驱动电路
• 3.4.8 MMC/SD卡存储电路
• 3.4.9 语音报警电路
• 3.4.10 并行LCD接口电路设计
• 3.4.11 按键电路的设计
• 3.4.12 软件调试接口（JATG）电路
• 3.4.13 电源管理电路
• 3.4.14 扩展功能接口电路
• 3.4.15 系统的电路图
• 3.5 本章小结
• 第四章 电控单元的PCB电路板的制作
• 4.1 电控单元硬件的散热设计
• 4.1.1 散热设计的重要性与具体方法
• 4.1.2 电源芯片PCB板散热设计
• 4.2 电控单元硬件的电磁兼容设计
• 4.3 印刷电路板的布局布线和制作工艺
• 4.4 PCB的布局和布线设计的原则
• 4.5 本章小结
• 第五章 μC/OS-Ⅱ的简单介绍和在STR710上的移植
• 5.1 μC/OS-Ⅱ的简单介绍
• 5.1.1 选择μC/OS-Ⅱ的理由
• 5.1.2 μC/OS-Ⅱ的特点
• 5.1.3 μC/OS-Ⅱ系统结构
• 5.1.4 μC/OS-Ⅱ任务状态
• 5.2 移植到芯片STR710
• 5.2.1 移植需要的条件
• 5.2.2 移植代码与处理器相关函数的编写
• CPU.H文件'>5.2.3 OS_CPU.H文件
• CPU_C.C文件'>5.2.4 初始化堆栈OS_CPU_C.C文件
• CPU_A.S文件'>5.2.5 OS_CPU_A.S文件
• 5.3 本章小结
• 第六章 基于μC/OS-Ⅱ内核的软件设计
• 6.1 软件开发工具的介绍
• 6.2 基于μC/OS-Ⅱ的模块（任务）设计方法
• 6.2.1 软件分层结构
• 6.2.2 主函数的工作流程
• 6.2.3 工作流程管理任务:
• 6.2.4 数字信号处理任务和模拟信号处理任务
• 6.2.5 控制中心汽车行进情况判别及信息显示和存储任务
• 6.2.6 学习系统任务
• 6.2.7 报警和步进电机驱动任务
• 6.3 本章小结
• 第七章 公共汽车主动控制系统的调试
• 7.1 公共汽车主动速度控制系统的主要功能
• 7.2 实验方案与结果
• 第八章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果