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原文传递基于Android的车载姿态感知和危险预警功能的应用开发

论文题名：	基于Android的车载姿态感知和危险预警功能的应用开发
关键词：	车载手机;姿态感知;危险预警;数据采集;模块化设计
摘要：	“车联网”和“高级驾驶辅助技术”作为近年来汽车行业的两大关注热点，前者侧重于“互联网+汽车”的发展模式，而后者侧重于驾驶辅助功能智能化的发展方向。车载手机应用作为互联网和汽车相结合的典型研究之一，虽已有产品推向市场，但是与驾驶辅助相关的手机应用在国内尚无成功产品。本文希望通过在Android手机端开展车辆侧翻和横摆危险预警的相关研究，对驾驶辅助功能在手机移动终端上的实现做出了一些探索实践。　　（1）依托“驾驶辅助功能系统化实现”的研究背景，提出了基于Android的驾驶辅助功能车载应用的总体设计方案，并从“感知层”和“应用层”两方面开展研究，实现了车辆运行数据在线监测和姿态危险预警两大功能。　　（2）建立了车辆侧翻和横摆危险预警的理论模型，从预测原理、定阶准则和预测过程等方面对AR(Auto-Regressive)自回归模型的在线预测方法进行了研究。针对侧翻危险预警，采用四自由度车辆运动简化模型，选取横向载荷转移率LTR(Lateral-Load Transfer Ratio)值为判别指标；针对横摆危险预警，采用线性二自由度车辆简化模型，选取实际与理想横摆角速度的差值和门限值的比值K为判别指标。　　（3）为实现感知层设计，通过在车辆的四个位置（质心、方向盘、前转向轮和OBD接口），布置了两种类型感知源（车载运动感知模块和OBD检测模块），实现三种类型数据（姿态信息、发动机工况信息和驾驶行为信息）的采集，初步搭建了基于自身车辆的多源信息感知平台。其中，车载运动感知模块为自行研发，内含MPU-6050运动组件和ARM内核的芯片，并集成了四元素解算和卡尔曼滤波法，实现了对姿态角的解算。　　（4）为实现应用层开发，本文在Eclipse开发环境下实现了Android手机端与多个感知源之间的蓝牙通讯、感知源的数据解析、AR预测功能、侧翻和横摆危险预警功能、数据保存功能、危险消息远程发送功能以及图形化用户界面的程序设计。设计中不仅采用Android的多线程机制，保证了程序在后台的流畅运行，而且根据面向对象的编程思想编写了功能不同的类文件，为后续程序升级提供方便。　　（5）为提高数据采集的精度和验证侧翻、横摆危险预警的效果，设计了车载运动感知模块的标定试验和实车道路试验。标定试验中利用“转台法”分别对角速度陀螺和加速度计进行了标定工作，得到误差补偿模型；实车道路试验中分别对侧翻和横摆危险预警在各自典型工况下的预测效果进行了对比，并对误差产生的原因做出了分析。试验证明，这一套基于数据在线监测和侧翻、横摆危险预警功能的车载Android应用整体运行良好、预测效果准确、可靠性和稳定性较高，总体达到了预期的设计效果。
作者：	程伟
专业：	车辆工程
导师：	刘军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文