基于多传感器数据融合的转向参数测量仪设计

doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.01.011

计算机与现代化

基于多传感器数据融合的转向参数测量仪设计

(福建省特种设备检验研究院,福建福州350001)

收稿日期:2018-11-07 出版日期:2019-01-30 发布日期:2019-01-30
作者简介:陈浩龙(1988-),男,福建福州人,工程师,硕士,研究方向：机电一体化,嵌入式控制，E-mail: 573248498@qq.com。
基金资助:
福建省质量技术监督局科技计划项目(FJQI2016024)

Design of Steering Parameter Measuring Instrument Based on Multi-sensor Data Fusion

(Fujian Special Equipment Inspection Institute, Fuzhou 350001, China)

Received:2018-11-07 Online:2019-01-30 Published:2019-01-30

摘要/Abstract

摘要： 针对目前场（厂）内机动车方向盘转向参数测量仪装夹机构复杂、测量结果误差大的问题，提出一种基于多传感器技术的转向参数测量仪方法。通过加速度传感器、地磁计对陀螺仪角速度进行补偿，采用四元数融合算法对9轴MEMS传感器采样数据进行融合，修正因方向盘倾角对转向角测量结果的影响。通过设计转向参数测量仪硬件平台验证算法的可行性，实验结果表明融合算法能够提高转向角的精度。

关键词: 转向参数, MEMS传感器, 四元数, 数据融合

Abstract: According to the complex clamping mechanism and the large measuring error of the vehicle steering wheel parameter measuring instrument, a steering parameters measuring instrument method based on multi-sensor data fusion is proposed. The method compensates the angular velocity of the gyroscope through acceleration sensor and geomagnetometer, and the data sampled by the 9-axis MEMS sensor are fused by quaternion fusion algorithm, so as to correct the influence of wheel tilt angle on measurement results. The hardware platform of steering parameter measuring instrument is designed to verify the feasibility of the algorithm, the experimental results show that the proposed algorithm can improve the accuracy of angle measurement significantly.

Key words: steering parameter, MEMS sensor, quaternion, data fusion

中图分类号:

TN273

陈浩龙,黄春榕,李擎. 基于多传感器数据融合的转向参数测量仪设计[J]. 计算机与现代化, doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2019.01.011.

CHEN Hao-long, HUANG Chun-rong, LI Qing. Design of Steering Parameter Measuring Instrument Based on Multi-sensor Data Fusion[J]. Computer and Modernization, doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2019.01.011.

参考文献

［1］中国国家标准化管理委员会. GB/T 16178-2011场（厂）内机动车辆安全检验技术要求［S］.
［2］吴晖彤,蒋晓琴,陈建明,等. 便携式汽车车轮转向角电子测试仪的制作及测试［J］. 交通标准化, 2014,42(24):83-86.
［3］田宗举. 基于ARM9的机动车方向盘转向力—转向角检测仪的研究［D］. 长春:吉林大学, 2014.
［4］ ZACHARIA S, GEORGE T, RUFUS E, et al. Implementation of steering wheel angle sensor system with controlled area network［C］// International Conference on Intelligent Computing, Instrumentation and Control Technologies. 2017.
［5］ XIAO M. A high-accuracy steering wheel angle sensor based on GMR［C］// 2016 6th International Conference on Instrumentation & Measurement, Computer, Communication and Control (IMCCC). 2016:115.
［6］王冬良. 基于CAN总线的转向角传感器采集电路设计［J］. 微型机与应用, 2014,33(22):77-80.
［7］谢正春. 基于机器视觉的汽车轮胎转向角和侧偏角测试方法研究［D］. 合肥:安徽农业大学, 2014.
［8］ ZHANG B J, DU H, LAM J, et al. A novel observer design for simultaneous estimation of vehicle steering angle and sideslip angle［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2016,63(7):4357-4366.
［9］马芳兰,张红霞,徐武德,等. 基于地磁传感器的车辆检测算法研究［J］. 自动化仪表, 2017,38(11):84-87.
［10］黄金鹏,尚俊娜,岳克强. 基于ARM与MPU6050的测姿系统设计［J］. 传感器与微系统, 2018,37(4):101-103,107.
［11］徐鹏杰,张凤生,刘延杰,等. 基于MPU6050的人体倾角姿态数据检测系统设计［J］. 国外电子测量技术, 2018,37(3):117-120.
［12］陈孟元,谢义建,陈跃东. 基于四元数改进型互补滤波的MEMS姿态解算［J］. 电子测量与仪器学报, 2015,29(9):1391-1397.
［13］唐雷,张哲琛,赵忠华,等. 基于误差四元数与Kalman滤波的行人惯导系统设计［J］. 电子设计工程, 2017,25(4):1-4.
［14］MADGWICK S O H, HARRISON A J L, VAIDYANATHAN R. Estimation of IMU and MARG orientation using a gradient descent algorithm［C］// 2011 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics. 2011:179-185.
［15］陈国定,周鹏豪,胡朕豪,等. 基于MPU6050的四轴硬件姿态解算研究［J］. 机电工程, 2018,35(1):95-100.
［16］黄艳国,樊云东,陈自如. 基于信息融合的四旋翼飞行器的姿态解算［J］. 计算机仿真, 2018,35(9):59-64.
［17］孔维宁. 四轴飞行器控制系统设计［D］. 杭州:浙江工业大学, 2015.
［18］孙金秋,游有鹏,傅忠云. 基于共轭梯度法和互补滤波相结合的姿态解算算法［J］. 传感技术学报, 2014,27(4):524-528.
［19］侯江宽,马珺,贾华宇. 多旋翼姿态解算中的改进型2阶互补滤波算法［J］. 计算机仿真, 2018,35(2):11-15,21.
［20］刘正宇,李俊桥,李政琦. 基于双闭环PI控制的电流解耦控制系统研究［J］. 自动化与仪表, 2018,33(8):35-38,58.
［21］李强. 四轴飞行器飞控系统的设计和研究［D］. 南昌:南昌大学, 2018.
［22］赵代弟. MARG姿态测量系统抗干扰算法研究［D］. 太原:中北大学, 2015.
［23］许建军,王玮冰,李佳. 适用于MEMS振动陀螺仪的相位读出自校准方法［J］. 微型机与应用, 2017,36(19):41-44.

[1]	谷明轩, 范冰冰. 基于多模态特征融合的抑郁症识别[J]. 计算机与现代化, 2023, 0(10): 17-22.
[2]	刘建锋, . 一种面向互联概率加权的JPDA多传感器数据融合方法[J]. 计算机与现代化, 2020, 0(08): 31-40.
[3]	胡乃平,耿同同,周艳平. 基于LEACH协议的数据融合技术[J]. 计算机与现代化, 2017, 0(10): 24-28.
[4]	张春，袁天宁. 针对动车组全生命周期集成管理的多源异构数据融合框架设计[J]. 计算机与现代化, 2017, 0(10): 36-41.
[5]	梁川，滕翠. 高效能无线传感器网络安全数据融合协议[J]. 计算机与现代化, 2016, 0(5): 122-126.
[6]	俞向前. 基于Contourlet变换的多传感器图像融合[J]. 计算机与现代化, 2016, 0(12): 83-86.
[7]	胡乃平，丁纪祥. 一种基于数据融合的组合式温度传感器[J]. 计算机与现代化, 2016, 251(07): 68-71,76.
[8]	钟敏洁. 基于四元数Zernike矩的RST不变彩色图像水印[J]. 计算机与现代化, 2015, 0(7): 40-.
[9]	冒志敏，郑洪源，丁秋林. 一种基于分簇技术的数据融合算法[J]. 计算机与现代化, 2015, 0(1): 37-40+60.
[10]	冯琪，陈光，陈泽虎. 基于EFM32的温室监控系统的设计与研究[J]. 计算机与现代化, 2014, 0(9): 107-110.
[11]	董军,杨秀娟,董志国,王冰梅. 基于物联网的智能农业感控终端[J]. 计算机与现代化, 2014, 0(5): 56-60.
[12]	武静. 基于四元数傅里叶梅林变换的旋转不变彩色纹理分类[J]. 计算机与现代化, 2014, 0(5): 104-107,112.
[13]	钟艳. 基于四元数傅里叶梅林变换的RST不变彩色图像水印算法[J]. 计算机与现代化, 2014, 0(5): 113-117.
[14]	邓新禹，王琪. 基于PSoC的无人地效飞行器高度检测系统设计[J]. 计算机与现代化, 2014, 0(4): 208-210.
[15]	熊博杰，周华平. 基于多传感器数据融合的煤矿安全状态评估[J]. 计算机与现代化, 2014, 0(2): 138-141.

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