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我国公路的发展和家庭汽车拥有量的快速增加,交通事故的几率也随之增大。其中汽车制动性能的优劣对汽车的安全行驶影响很大,一旦行驶中的汽车发生制动性能的降低或失效,会导致交通事故的发生。因此就需要一种汽车制动性能监测系统,能够有效地对汽车的制动性能进行动态检测,以减少由于制动性能因素造成的交通事故。
本文主要研究了一种动态汽车制动监测系统的原理、制动加速度信号的数学模型建立和仿真、加速度采集电路和无线通信电路的设计、以及无线通信协议的设计和实现。首先建立模型,对汽车的制动过程进行了理论分析,推导出制动时轮胎径向加速度信号与轮胎旋转角速度之间的关系,并利用MATLAB软件进行仿真,确定了通过采集制动时轮胎径向的加速度信号来监测整车制动性能的理论可行性。随后通过在旋转的汽车轮胎上安装传感器进行测量,采集到的轮胎径向加速度信号符合理论推导。通过对加速度信号进行平滑滤波,可以准确找出制动点,以及求出制动时轮胎的实时速度。
通过模型仿真和加速度信号的实测,验证了这种汽车制动性能监测方法的可行性。考虑到工程实际问题,由于加速度传感器位于轮胎的轮毂内,为将加速度数据实时的采集出来,需要设计无线通信模块,将轮胎内的加速度数据实时的发送给位于驾驶室的主机。制动时四个轮胎内的模块同时需要发送数据,会产生数据冲突的问题,因此就需要设计一种协调各个从机发送与主机接收的无线传输协议。本文讨论了如何设计这种协议,并从工程上进行了实践和验证,证明了该协议能够很好的满足本制动监测系统中对于数据传输实时性的要求。
本论文的研究属于国家自然科学基金项目(60472006)的组成部分。