基于惯性导航的汽车运动性能测试系统开发

发布时间：2017-07-31 23:05

  本文关键词：基于惯性导航的汽车运动性能测试系统开发

  更多相关文章： 汽车动态性能 惯性导航 硬件搭建 Windows CE 软件编制 汽车试验

【摘要】：随着现代科学技术的飞速发展和生活水平的提高,人们对汽车的依赖程度越来越高,汽车智能化与信息融合也成为汽车产业的重要发展趋势之一。为满足人们因日益提高的生活品质而对汽车性能提出的高要求,改善汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性等综合性能,必须对体现汽车运行状态的动态参数进行测试和评价。现如今,对体现汽车运动性能的各个参数测试大多都是在专用试验场地上采用特定的测试工具完成的,尽管在一定基础上达到了测试汽车性能的要求,但是测试操作过程复杂,花费高,测试的操作条件与参数单一。为全面、实时测量汽车在不同路况行驶过程中诸如车身姿态、速度、行驶轨迹等各项动态参数,本文以惯性导航技术为理论基础,研究并设计了嵌入式汽车动态性能参数测试系统,主要研究内容有以下几个方面:首先,介绍了国内外关于汽车动态参数的测试技术和惯性导航技术的发展状况,对目前测试汽车动态参数的方法及其优缺点进行了分析,通过分解辨析提出本文的研究课题,得出了选择基于惯性导航汽车运动性能测试系统的依据,并详细论述了惯性导航技术的工作原理,为测试系统的开发打下了基础。其次,对测试系统的组成和工作原理进行了阐述,根据系统能实现的功能,较为详细地介绍了测试系统中的微惯性测量单元、采集设备和嵌入式设备等硬件部分的工作原理和选型依据,并在此基础上搭建了基于Windows CE嵌入式操作系统的硬件平台。随之以Visual Studio 2008软件开发平台中的C++语言作为开发工具,根据软件的总体布置,将车载测试系统划分为数据采集、捷联解算、数据保存、图形绘制、误差补偿等几个模块,并针对每一个模块的具体任务,完成了软件系统流程图的绘制和程序的编写。将搭建的硬件部分与编制的程序软件进行结合,完成基于惯性导航的汽车运动性能测试系统的开发。最后,为验证测试系统是否实现汽车动态参数测试这一预期目的,进行了多组试验,并与AH100-B姿态方位参考系统针对不同试验项目的进行了试验结果的对比,在对产生的误差提出相应的误差补偿措施后,将测试最终所得试验数据进行了分析,试验结果表明测试系统具有稳定可靠的性能参数采集、解算、保存及绘图功能,达到了汽车运动性能测试这一既定目的。又由于其操作过程简单、便于携带、集成度高,在汽车性能测试领域存在一定的实用性。
【关键词】：汽车动态性能 惯性导航 硬件搭建 Windows CE 软件编制 汽车试验
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 背景9
• 1.2 发展现状9-11
• 1.3 研究目的与意义11
• 1.3.1 研究目的11
• 1.3.2 研究意义11
• 1.4 研究内容11-12
• 1.5 本章小结12-13
• 2 惯性导航技术的基本理论13-27
• 2.1 惯性导航技术的转换坐标系14-16
• 2.1.1 惯性坐标系14
• 2.1.2 地球坐标系14
• 2.1.3 地理坐标系14-15
• 2.1.4 导航坐标系15
• 2.1.5 车身坐标系15-16
• 2.2 坐标转换与姿态解算16-22
• 2.2.1 坐标转换16-18
• 2.2.2 四元数法姿态解算18-20
• 2.2.3 地理位置解算20-22
• 2.3 初始对准22-24
• 2.4 误差分析与补偿24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 3 系统硬件选型与设计27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 系统功能分析27-28
• 3.3 微惯性传感器28-32
• 3.3.1 陀螺仪28-31
• 3.3.2 加速度计31-32
• 3.4 采集设备32-33
• 3.5 嵌入式操作设备33-36
• 3.6 本章小结36-37
• 4 软件编程设计37-58
• 4.1 软件开发环境与工具37-38
• 4.1.1 软件开发环境37
• 4.1.2 软件开发工具37-38
• 4.2 软件系统总体设计38-39
• 4.3 USB驱动设计和通讯协议39-44
• 4.3.1 USB驱动程序设计39-42
• 4.3.2 USB通讯协议42-44
• 4.4 数据采集模块44-48
• 4.4.1 设备打开事件46
• 4.4.2 参数设置事件46-47
• 4.4.3 数据实时采集事件47
• 4.4.4 关闭设备事件47-48
• 4.5 捷联解算模块48-51
• 4.6 数据保存模块51-53
• 4.7 绘图模块53-55
• 4.8 误差补偿模块55-56
• 4.9 人机交互界面设计56-57
• 4.10 本章小结57-58
• 5 测试系统的试验与结果分析58-73
• 5.1 引言58
• 5.2 试验准备58-60
• 5.2.1 AH100-B姿态方位参考系统58-59
• 5.2.2 INTS测试系统试验准备59-60
• 5.3 试验项目与结果分析60-72
• 5.3.1 汽车直线加速性能试验60-63
• 5.3.2 制动试验63-65
• 5.3.3 蛇形试验65-67
• 5.3.4 稳态回转试验67-69
• 5.3.5“8 字”回转试验69-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 总结与展望73-75
• 6.1 总结73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间学术论文及科研情况78-79
• 致谢79-80

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本文编号：601483