基于某种车型的制动踏板感觉特性分析与优化研究

基于某种车型的制动踏板感觉特性分析与优化研究

王衡 康晓强

长城汽车股份有限公司 河北省汽车技术创新中心 河北保定 071000

摘 要：时间如一个始终滚动行进的巨大车轮，推动人类社会不断向前发展。从信息时代到来以后，人们就以前所未有的热情投入到如何让生活更快速便捷，让世界成为一个真正的地球村。如今，汽车的制动功能越来越成为衡量车辆性能的关键因素，一辆性能较高的汽车应该能做到在汽车制动的时候，相关系统能及时做出配合，使汽车安全、快速、稳定的停下来。一辆汽车能否做到精准制动，是关乎着驾驶员和乘车人员，以及道路上其他人性命的大问题，因而如何真正实现汽车制动优化也就显得格外重要。为了解决现有测距技术的某些缺陷，利用紅外测距技术设计了带有蓝牙传输功能的可精确检测短距离的设备，采集车辆制动踏板位移从而获知制动行为，可在PC端采集测量数据，此设备具有检测精度高、检测结果易于传输、便于安装等优点。
　　关键词：载运工具运用工程;红外测距;制动踏板位移;智能移动终端

Absrtact: time is like a huge rolling wheel, which promotes the continuous development of human society. Since the advent of the information age, people have devoted themselves with unprecedented enthusiasm to how to make life faster and more convenient and make the world a real global village. Correspondingly, with the continuous improvement of automobile sports performance, how to make it faster under the premise of ensuring enough safety is the constant pursuit of every automobile company. Nowadays, the braking function of the car is increasingly becoming a key factor to measure the performance of the car. This device has the advantages of high detection accuracy, easy transmission of detection results, easy installation and so on.

　红外测距技术属于红外技术领域， 红外技术是最近几十年中发展起来的一门新兴技术[1]。红外传感器的应用主要体现在以下几个方面：（1）红外辐射计：用于辐射和光谱辐射测量;（2）搜索和跟踪系统：用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对其运动进行跟踪[2];（3）热成像系统：能形成整个目标的红外辐射分布图像;（4）红外测距系统：实现物体间距离的测量[3];（5）通讯系统：红外线通信是无线通信的一种方式;（6）混合系统：是指以上各类系统中的两个或多个的组合[4]。

1针对传统制动系统的改进办法
　　前面已经论述了当前大部分汽车在在制动时面临的问题和弊端，具体解决办法的探究也就集中在，如何使车辆的制动功能强弱随着不同情况下的需求发生相应的变化。之前有研究人员提出，通过调节制动的控制参数，使之由固定的参数转为可变的参数来解决这个问题。传统汽车在刹车过程中，从触发刹车开始到车辆完全静止的所需要的路程与刹车时的车速处于正比例关系，因为控制系数是无法改变的，无论在什么情况下，刹车距离和时间几乎完全由车辆的行驶速度所决定。现在这种能够改变控制参数的神经优化控制网络方法，主要是通过搭建控制网络和变参数控制两个部分来实现的。在第一个部分中，先假定存在着的N个控制信号中的一个是A，经过反馈机制的练习之后得到实际参数，将所有的N个控制信号都经过反馈机制来计算出具体数值，通过这样不断重复的过程就可以得到一个由这些数值所组成的控制网络[3]。
　　第二个部分是与变参数控制的调节相关的。在第一部分中，已经计算出每一个控制参数和总的控制参数的误差。接下来需要做的是在不同情况下将制动系数调整为与之适应的范围，亦即使汽车的刹车效果真的能做到在不同的情况下可大可小，适应不同的需求。这需要对搭建控制网络时的参数输出层进行调整，即变化它的权重系数。具体的调整过程时按搭建控制网络的参数的误差来计算的，假设那N个参数的误差为Wi，总误差为W，要达到调整的效果，需要反向调整Wi自身的变化梯度，从而达到缩小误差、收拢整个控制网络的目的，然后根据逐层递减法推理出每个输出信号的修正公式，使输出信号的误差经过该公式的调整得到有效控制。

　　2系统框架设计
　　基于红外测距技术的制动踏板检测装置框架如图所示。
　　各个模块间工作方式如下，利用红外测距传感器检测距离，所用的红外测距传感器型号是GP2Y0A51，其测距原理是三角测距法，红外测距传感器接收反射回的红外线，实际是记录反射回的红外线在PSD上的位置，反射回的红外线位置与所测距离呈反比关系，PSD将位置信息转化为电信号，红外测距传感器将此电信号传输到微处理器，利用图像处理软件对所得的电信号数据和距离信息进行拟合处理，得到电压值与距离间的函数关系式，微处理器利用该公式将电信号转换为实际测量距离值，最后，在微处理器上安装蓝牙传输设备，实现与PC端的通信。
　　3测距传感器的选择
　　根据测量范围及实际使用环境，本设计需要一种体积较小、能够准确测距、响应频率快的装置，所以本红外测距装置发射和接收红外线的红外传感器选择光子传感器。
　　GP2Y0A51采用的测距方式为三角测量法，三角测量法为红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来。反射回来的红外光线被PSD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度α、偏移距L、中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。相比于时间差法，三角测量法在测量较近的距离时有准确性高的优点。
　4 软件设计
　　红外测距传感器和单片机连接好之后，单片机所接收的数据是直接由红外测距传感器传回的电压值数据，所以还需将电压值数据转化为距离，本设计未利用三角几何关系求所测距离，而是代入了二者之间的函数关系式将电压值转化为距离，该函数关系式由以下方法获取。
　　 通过观察PSD检测到的偏移值与输出电压值之间的关系会发现二者呈反比关系，所测距离越大，电压值越小，所测距离越小，电压值越大。
　　5结论
　　本文为了解决现有测距技术的某些缺陷，如：测距装置体积较大、测距响应间隔较长、测距结果不利于再利用等问题。利用红外测距技术设计了带有蓝牙传输功能的可精确检测短距离的设备，采集车辆制动踏板位移从而获知制动行为，可在PC端采集测量数据。
　　参考文献：
　　[1] 杨爱粉.短波红外激光在光电侦察与反侦察中的应用[J].应用光学，2019，40（6）：937-943.
　　[2] 高建伟，李海涵.汽车智能避让控制系统设计与研究[J].设备管理与维修，2019（21）：39-40.
　　[3] 巴兴强，李洪涛，逯兆友.基于红外测距传感器的公交客流量统计装置[J].现代电子技术，2019，42（17）：129-132.
　　[4] 郅富标.基于红外距离传感器的特雷门琴设计[J].北京工业职业技术学院学报，2019，18（3）：24-27.
　　[5] 梁勇，李艳.超声波与红外的信息融合以及在移动载体的应用[J].现代工业经济和信息化，2019，9（5）：60-62.