摘要：介绍了轿车侧翻的数学模型，剖析了引起轿车侧翻的关键要素，运用ADXL203规划出丈量侧倾角的电路，经过微控制器进行数据处理。规划了依据双轴加速度计的便携式轿车侧翻预警体系，完结动态提示驾驶员当时轿车运转状况的功用。测验成果表明，体系运转速度高、丈量准确、能够实时监测轿车运转姿势丈量，完结侧翻预警功用。本电路具有结构简略、精度高、体积小等长处，可广泛运用于各类机动车运转状况监测范畴。
导言
跟着轿车保有量的添加以及轿车行进速度的不断提高，轿车的行进安全性越来越遭到重视，现在依据各类传感器和信息处理体系的车辆运转姿势监测体系逐渐运用于各类轿车傍边，经过传感器及时获取车辆运动状况并及时做出判别是智能轿车的重要发展方向，其间轿车侧翻预警是其间之一。依据美国公路交通安全管理局(NHTSA)核算数据显现，车辆侧翻事端损害程度位居第二，仅次于车辆磕碰引起的事端。北美与欧洲交通事端核算成果显现，轿车侧翻占发生人身损伤交通事端份额的5%，是发生人员逝世的交通事端份额的20%。怎么削减车辆行进情况下的侧翻已经成为轿车安全有必要考虑的重要问题，因而，体积小、便携式、成本低的轿车防侧翻预警体系具有重要运用价值。
1 理论剖析
引起轿车侧翻的要素多，首要包含轿车组织、驾驶员和路途条件，近年来国内外学者和轿车厂商对整车抗侧翻才能进行了广泛研讨，其间Jang yeol Yoon和Kyong-suYi提出了依据倾角速度的来丈量倾角动态相平面的剖析办法，本文选用参考文献提出的模型，归纳考虑悬架和轮胎形变等要素。
首先将轿车简化为3个自由度：别离沿y轴的侧向运动、绕z轴的横摆运动和绕x的侧倾运动。图1为轿车侧翻受力模型，Ms表明车厢，车厢的侧倾导致质心偏移就会改动轿车自重的抗侧翻才能，形成侧翻阈值减小。
疏忽车桥的质量，可得
其间，φ=Rφac，ac为轿车开端侧倾时所受的侧向加速度，也称为轿车侧倾加速度阈值;h表明重心到地上的间隔，hr表明侧翻中心到地上的间隔;t为两轮距离;Rφ表明侧翻刚度，取决于侧倾角φ和侧向加速度ac。当ac到达最大值时，轿车发生侧翻，因而能够及时获取φ和ac，若及时采纳办法，则可防备轿车侧翻。
2 体系规划
经过以上剖析可知，轿车侧翻首要由侧向加速度、轴向加速度、轮距、重心到地上的高度等参数决议，则可别离实时测出这些参数，运用式(1)力学模型进行剖析核算，猜测轿车运转状况。关于给定类型的小轿车，轮距和重心到地上的高度可视为已知条件，因而，只需求丈量出侧向加速度和轴向加速度就能够核算出轿车运转状况。
本规划中加速度丈量选用双轴加速度计ADXL203实时丈量轿车轴向和纵向加速度。轮距、重心到地上高度、承载分量等固定参数，选用4×4薄膜键盘设置，微控制器选用MSP4 30F149，实时接纳并处理以上输入信息。为削减对驾驶员的搅扰，在风险发生前，选用语音方法提示驾驶员采纳相应办法。LCD显现屏选用五颜六色液晶显现屏，完结用户输入交互。存储器记载一段时间轿车运转状况，以便于用户剖析。电源电路、键盘电路和语音提示、LCD等模块选用电子体系常见电路模块，本文不再赘述。体系结构框图如图2所示。
3 歪斜丈量电路规划
歪斜丈量电路是轿车防侧翻预警电路的中心，需求高速、准确、实时处理轿车行进姿势信号。歪斜丈量电路如图3所示，依据体系规划需求，选用ADI公司的双轴加速度计ADXL203，它是一款多晶硅外表微加工传感器，内部集成了信号调度电路，在轿车运动时X轴或Y轴方向的加速度能够动态地在器材Xout或Yout端输出以相应的电压信号。
加速度传感器作业原理是运用重力作为输入矢量来确认空间中物体的方向。该传感器为外表微加工多晶硅结构，置于晶圆顶部，多晶硅绷簧悬挂于晶圆外表的结构之上，供给加速度力气阻力。
差分电容由独立固定板和活动质量衔接板组成，能对结构偏转进行丈量。固定板由180°反相方波驱动，加速度使梁偏转，使差分%&&&&&%失衡，从而使输出方波的起伏与加速度成份额。然后，运用相敏解调技能来对信号进行整流并确认加速度的方向。
因为加速度传感器输出的电压信号瞬变，因而需求挑选运转速度快、能够捕捉瞬变信号的高性能运算放大器。因而，本文挑选具有低失调电压、低偏置电流、低噪声的轨到轨输入/输出的AD8608四通道运放，完结信号调度，图3中的A1～A4表明AD8608的4个通道。
信号收集与调度完结后需求进行数字化处理，然后输入到微控制器进行处理，A/D转化的精度和速度为关键要素，为了处理加速度计输出的数据并核算出视点，需确认ADXL203的输出电压规模并将其与ADC输入电压规模进行比较。
AD7887的输入电压规模为0～3.3 V，ADXL203的抱负输出电压规模为1.5～3.5 V。故该电路挑选高速低功耗的12位SAR型A/D转化器AD7887，其采样率到达了125 ksps，转化作业频率可达2.5 MHz。
本电路在歪斜度90°规模内可到达0.01的精度，体系规划时悉数选用低功耗、小封装尺度器材，因而本电路体系具有高精度、高性能、低成本、小尺度的特征。
4 试验与成果剖析
如图4所示，X轴上的重力矢量投影会发生输出加速度，巨细等于加速度计X轴和水平面之间夹角的正弦值。水平面通常是与重力矢量正交的平面，当重力为抱负值1g时.输出加速度为：
