基于ANN和单个三轴加速度传感器的汽车运动姿态测量.pdf

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1、第24卷第6期传感技术学报Vo1．24No．6CttINESEJOURNALOFSENSORSANDACT[～l、ORS2011年6月一～⋯～m．一_m曙m一霎一P一_～一小圳三n．．一h一～_．m一～蚕Ⅲ，小_=～耄～一霎～队．一一～g㈨一～．妇一p¨～n堇一～nJune2011AMeasurementofVehicleAttitudeBasedOilSingleTri-AxialAccelerationTransducer&ANNf／ULiming，ZHANGLikai，LIYifanll{u{lvInfi~rmalioI1Engineering，

2、GuangDongUniversit)ofThnology，GuangZhou510006，China呲mKeywords：ANN(ArtificialNeura～．一l一时叩mN睢一“一e一t)=姆一～一，善三dyn～_一一am删～一～m～i一cv．～c一～一hic～_一=N一=砒～一l墨ea一～一～=萋舢ttitude，tri—axialaccelerationtransducerEEACC：7220；8520B；1160：1295doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2011．06．基于ANN和单个三轴加速度传感器的汽车运动姿

3、态测量吴黎明，张力锴，李怡凡(广东1、大学信息丁学院，J州510006)摘要：汽车车身姿念测一直是汽车技术的关键一环提¨j了一种无陀螺实时身姿态测量方案，利Hj单个二轴加速度传感器通过BP人T伸经刚络(ANN)映射m实时车身姿态。办案巧妙地根据汽车行驶的特件作物模型以及算法的精简，利用神经网络的非线性函数学习和泛化推理能力，刈输入的■轴加速度值进行惯性有害分最滤除和系统误差补偿然后映射输出姿态角。最后给⋯了实测实验数掂，表明系统满足精度和实1件要求。设计利用神经网络高度行行处理的特性以及对小确定问题的解决能力实现用最小的硬件歼销取得良好的实时姿态检测效

4、果：关键词：神经网络，运动姿态，i轴加速度中图分类号：TM93；TP3；TN3；TN4文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)06-0923-05随着现代汽车_l：业的发展，人们对汽车的驾驶，L{=j六个或九个单轴线加速度传感器捷联解算出姿态舒适性要求越来越高?驾驶舒适性与汽车底盘密角的，同样地存在系统复杂，实时性差，成本高切相关。汽车底盘控制包括悬挂控制、转向控制、牵等的缺点，因此应用也受到限制：可见车姿的实时引力控制大部分。存高档轿车上，父于这三方面量度不单是关键的一环，而且一直是难点。文献的电子系统来越多。这些电子系统中的大部分，都

5、[7]利用单个三轴加速度传感器配合后轮轮速编码需要根据车身的位置及状态信息也就是车身姿态的器解算出车身姿态信息，其测量原理主要基于二三轴反馈，做出相应的动作加速度对姿态角的映射关系。它首先根据轮速得到最初的车姿测量仅仪以路面作为参考系，通过轴运动JJu速度(即加速或减速)，然后通过左右轮悬挂高度确定车姿，小能反应车身实际的姿态，对驾速差得到，轴的运动加速度(即转向时的离心作驶舒适性帮助有限。目前，车姿的测量一般通过三用)，计算出合外力对水平加速度的有害分量并加维陀螺仪表示沱螺仪由于其测量过程中机械转以消除，再映射出姿态角。此方案巧妙利用汽车行子容易漂移

6、，系统累积误差难以消除¨J，往往需要驶特性对其进行物理建模，对车身姿态测量作出了通过其他传感器不断作数值修正。另外还有采很大程度的精简，但存在z轴加速运动即在颠簸路收稿日期：2010—08—23修改日期：2011一O1—06924第24卷面上行驶时没有作fI{补偿进而无法准确测量的问所示，输f

7、{=(n⋯nn)，且有Ig。I=I吾。I=题，且要求物理模型非常精确而且需要大量运算，因1I即它们的模都等于重力加速度大小，这时可根据此实时性难以保证，硬件开销较大。n⋯、n⋯。、Ctzout直接映射m姿态角O,y。公式如下：本文主要针埘文献[7—8]的上述问题

8、，提出了一种适用性更强，传感器配置更精简的车身姿态实{Oo。=：arc。tan(a。,o．／／ggjc时测量方案。利用单个三轴加速度传感器通过FP—GA构建的BP神经网络实时输出车身姿态。1姿态角的计算1．1坐标系与姿态角设计涉及到两个坐标作参考系，分别是载体导航坐标系OXYZ和载体平台坐标系Oxyz，如图1所示。其中导航坐标系是以地球惯性坐标系的z轴保持平行的，而原点则随汽车重心移动的坐标系；载图2平衡状态姿态角映射体平台坐标系则是同定于车身的坐标系，三轴向随1．3加速运动状态下姿态角的测量车身姿态变化而改变。我们所讲的车身姿态测量，汽车加速运动皆可

9、分解成i类：前向加速或减速就是车身平台Ox)z相对于导航坐标系OXYZ的角(轴)；转向过程中离