Henan Polytechnic University
卫星导航系统课程论文
（2012— 2013学年2学期）
基于MEMS陀螺仪与机械制造中的工程车的设计
姓 名： QQ 582314548 学 号： 专业名称： 所在学院： 联系电话： 任课教师： 授课时间： 年 月 日至 年 月 日
卫星导航系统课程论文要求
1．课程论文一律使用标准A4复印纸正反面打印，以左侧为准装订成册，本页装订在封面的背面。
2．课程论文格式如下例文。
3．根据自己的专业或将来工作的场合撰写论文，要与卫星导航有关，不要光粘贴网上的内容，要有自己的一些内容。页数要求4-6页。
4．“任课教师的评语”放在最后，单独一页。 5．提交打印稿。
基于MEMS陀螺仪与机械制造中的工程车的设计
邢崇明
摘 要：本文介绍了以GPS卫星导航系统中以MEMS陀螺仪的研究为基础，将其应用于工程车的设计。首先，可以应用于一些机械上的一些大型工程车的稳定。虽然，一般来说大型工程车行驶速度较慢，较为稳定。但是，由于工程车质量都较重，惯性很大。一旦失去平衡，将会带来很严重的后果。将工程车上的每个轴上装上MEMS,通过对其状态的监控及数据分析来控制相应轮轴的状态，以达到起稳定性。其次，还可以根据检测车轴之间的相对高度来推测某个轮胎是否漏气。 关键词：MEMS；GPS；Engineering vehicle safety;
The design of the Engineer vehicle based on the MEMS
gyroscope
Jackie-Xing 1
（1.School of Mechanical and power engineering
, Henan Polytechnic University，Jackie Xing 454003，China；）
Abstract：This paper showsthe design of the Engineer vehicle based on the MEMS gyroscope. First it can improve the constancy of the Engineer vehicle. Although the Engineer vehicle are very big and it did not drive very fast. But most of it should be very heavy. Once it breaks up, it can lead to a very dangerous result. Each shaft is provided on the engineering truck, so it can test the standard of the tractor and it can make sure the balance of the tractor. Through the analysis of monitoring and data on the state of the corresponding wheel to control state, in order to achieve stability. Secondly,it can also accord to the test axle between the relative height to speculate a tire leakage.
Key words：MEMS；GPS ert system; GIS; MapInfo; VB
1 引言
近年来我国快速发展，很多地方都在快速建设，尤其是一些二三线的中小城市。因此工
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程车的使用越来越频繁。工程车的使用给建设带来的极大的方便。但是也带来了一些困扰。如今的工地上使用的工程车大多数在机械方面都很成熟。很多工程车能载几十吨甚至上百吨的货物，也正因为如此使得工程车在行驶安全方面有部分不足。由于车身庞大，一个驾驶员很难注意到车辆的方方面面。一些经验不足的驾驶员很容易因为主观判断而引起事故。为了解决这一系列的问题，有必要在工程车上安装一些MEMS陀螺仪来检测车辆的状态来做出相应反馈。系统可根据实验所测试的数据来分析当前状态下是否处于危险状态，如果是，做出相应的反应。由于电子设备计算速度快，灵敏度高，对于车辆的行驶，车况安全检测有着重大意义。
2 系统规划
2.1 需求分析
根据调查研究，结合不同类累的工程车工作状态的分析，实现MEMS陀螺仪与车辆安全的结合，主要包括 内用：
根据调查研究，结合煤矿对顶板管理与控制的实际需要，实现煤矿顶板管理与控制专家系统的开发，主要包括以下几项内容：
（1）记录工程车行驶时的状态数据。主要包括在工地，高速公路等多种工程车经常行驶的路况时的一些车辆数据.这些信息是后期优化系统的重要数据。
（2）可通过驾驶室的显示器与驾驶员进行信心交流。驾驶员可设计部分参数和对非紧急情况时，相应程序执行情况的控制。
（3）对危险情况时如轮胎漏气，车辆打滑，侧倾等突发事故时，对此时车辆状态的数据的记录，并与以系统所设定的对比数据做对比。并对工程车做出相应的主动控制，如方向调整，速度控制，局部或全部车轮的制动等，以调整工程车姿态。
（4）可读取工程车自带的电脑系统的数据，如速度，水温，机油压力等参数。此功能的主要作用是为了给系统提供辅助信息，以达到对工程车更加准确的控制。
（5）实现数据备份、数据恢复、系统初始化等功能，以防因驾驶员误操作导致系统错误。
（6）具备用户管理、系统帮助、系统主要参数设置等功能。
（7）驾驶员可以对程序的部分设置参数进行设计。 2.2 可行性分析
近年来，随着MEMS陀螺仪的发展，MEMS陀螺仪技术的不断成熟，以及MEMS陀螺仪的小型化，节能化，低成本等优点，使其容易被安装和使用到各个方面。而且，工程车的使用越来越频繁，使得该项系统的开发有着很大的应用前景。另外，工程车由于其工作条件的特殊性，使其对驾驶员的操作性要求很高。在短时间内，很难熟练的掌握其技巧。并且随着社会需求的多样化，使得各种各样的工程车层出不穷。因此，即使有着丰富驾驶经验的老司机，也很难在短时间内适应不同工程车的操作。另外，很多工程车在机械方面发展的较为完善，然而在电子安全方面有着很大的欠缺。总之，安全事故率一直居高不下，和操作人员有关系的同时，更多的原因是车辆本身结构和安全措施没有做到位。因此如何提高车辆的安全性，降低安全事故率成为一个令社会关心的问题。如果将MEMS陀螺仪应用与车神的稳定，将会对工程车的安全有这很大的提高。并且随着电子芯片的发展。MEMS陀螺仪模
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块越来越趋于小型化，低成本化，使得其更加方便，可行的应用于工程车上。另外MEMS模块易于调整，可以使其更加有针对化的应用于此系统上。
3 系统设计
基于MEMS陀螺仪模块可以感知相对位置的变化，可以在工程车上不同位置安装上陀螺仪感应器来测量其相对位置的变化，并通过计算对比来调整车辆的行驶状态。具体过程实现过程可以概括如下：首先，对不同工程车在不同路况下正常行驶时进行数据收集。然再对危险情况下，如车辆打滑，侧倾，轮胎漏气，进行数据分析。然后再通过合理科学的对数据进行分析总结。将正常情况下与特殊情况下的数据特点进行提炼，并做成一个数据库。通过系统模块的感应器，可以更加准确迅速的测量出车辆的行驶时车生相对位置的变化。以此做出相应的反映。图一列举了一些非正常状况的时车辆的状态
1. 当车辆在速度较高状态下转弯时，轮轴左右两边的相对高度位置会发生改变。在达
到极限之前，系统可以同个车辆的控制器来调整车辆速度与方向。并在车内的显示器上发出警告提醒驾驶员注意行车安全。
2. 当车辆轮胎漏气时，统一对轮胎两侧的轮轴的高度也会发生改变。此时，系统会通
过车内的报警器对车内驾驶员进行警告，并通过显示器对轮胎位置进行提醒。使得驾驶员方便检查。
3. 当车辆在雨天行驶时容易打滑。当车辆向一侧打滑时，可以通过对同侧局部轮胎进
制动，通过一边的的摩擦力，使得车辆向另一侧进行调整。以达到安全状态。
轮胎漏气
侧倾
MEMS感应器
图一
3.1 系统结构设计
此系统的结构可以打字概括如下。通过对外部条件的条件的感知，将条件转换为电子数据。并与预先设定好的数据库进行对比。如果有符合的条件，则说明此状态与程序预先储存的危险状态一样。并通过预先设定的程序对车辆控制器对车辆的行驶状态进行调整其姿态。
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