智能车的传感器知识总结（共2篇）
智能车的传感器知识总结 篇1
智能车系统主要表现为由一系列的硬件组成，包括组成车体的底盘、轮胎、舵机装置、马达装置、道路检测装置、测速装置和控制电路板等。本文主要总结智能车设计中使用到的传感器（包括光电式传感器、图像传感器和测速传感器等）。
传感器由敏感元件和转换元件组成。敏感元件能够随着被测量的变化而引起某种易被测量的信号的变化，而转换元件则将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分，具体的电量形式取决于敏感元件的原理。除此之外，由于转换元件的输出信号一般都很微弱，为方便传输、转换、处理及显示，通常有信号调理转换电路、辅助电路等，将转换元件输出的电信号进行放大或运算调制。因此，传感器的组成通常包括敏感元件、转换元件、信号调理转换电路和辅助电路，如图1所示。随着半导体器件与集成技术的发展，传感器的信号调理转换电路与敏感元件、转换元件等一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体里。
图1 智能汽车设计中涉及到的传感器主要有三种：光电式传感器、图像传感器和测速传感器。
一、光电式传感器
光电式传感器是利用光电器件把光信号转换成电信号的装置。光电式传感器工作时，先将被测量转换为光量的变化，然后通过光电器件再把光量的变化转换为相应的电量变化，从而实现非电量的测量。光电式传感器的核心（敏感元件）是光电器件，光电器件的基础是光电效应。
光电式传感器的结构简单，响应速度快，可靠性较高，能实现参数的非接触测量，因此广泛地应用于各种工业自动化仪表中。光电式传感器可用来测量光学量或测量已先行转换为光学量的其他被测量，然后输出一定形式的电信号。在测量光学量时，光电器件是作为敏感元件使用；而测量其他物理量时，它是作为转换元件使用。光电式传感器由光路及电路两大部分组成，光路部分实现被测量信号对光量的控制和调制，电路部分完成从光信号到电信号的转换。图2(a)所示为测量光量时的组成框图，图2(b)所示为测量其他物理量时的组成框图。
图2
二、图像传感器
图像传感器在智能车设计中非常常见。智能车路径识别模块中的摄像头的重要组成部分就是图像传感器。图像传感器又称为成像器件或摄像器件，可实现可见光、紫外线、X射线、近红外光等的探测，是现代视觉信息获取的一种基础器件。因其能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展（光谱拓宽、灵敏度范围扩大），能给出直观、真实、多层次、多内容的可视图像信息，图像传感器在现代科学技术中得到越来越广泛的应用。
1．CCD图像传感器
CCD图像传感器从结构上可以分为两类：一类是用于获取线图像的，称为线阵CCD；另一类是用于获取面图像的，称为面阵CCD。
（1）线阵CCD图像传感器
对于线阵CCD，它可以直接接收一维光信息，而不能直接将二维图像转换为一维的电信号输出，为了得到整个二维图像的输出，就必须用行扫描的方法来实现。
（2）面阵CCD图像传感器
面阵CCD图像传感器的感光单元呈二维矩阵排列，能检测二维平面图像。由于传输与读出方式不同，面阵图像传感器有许多类型，常见的传输方式有行传输、帧传输和行间传输三种。
3．摄像头的工作原理
摄像头以隔行扫描的方式采样图像，当扫描到某点时，就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度对应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。具体而言（参见图3），摄像头连续地扫描图像上的一行，就输出一段连续的视频信号，该电压信号的高低起伏正反映了该行图像的灰度变化情况。当扫描完一行，视频信号端就输出一个低于最低视频信号电压的电平（如0.3 V），并保持一段时间。这样相当于紧接着每行图像对应的电压信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同步脉冲，它是扫描换行的标志。然后扫描新的一行，如此下去，直到扫描完该场的信号，接着会出现一段场消隐信号。其中有若干个复合消隐脉冲（简称消隐脉冲），在这些消隐脉冲中，有一个消隐脉冲远宽于其他的消隐脉冲（即该消隐脉冲的持续时间远长于其他的消隐脉冲的持续时间），该消隐脉冲又称为场同步脉冲，标志着新的一场的到来。摄像头每秒扫描25帧图像，每帧又分奇、偶两场，故每秒扫描50场图像。
图3
三、测速传感器 在智能汽车设计中，测速传感器的设计主要有两种方案：霍尔传感器和光电式脉冲编码器。
1．霍尔传感器
霍尔传感器是基于霍尔效应原理，将电流、磁场、位移、压力、压差转速等被测量转换成电动势输出的一种传感器。虽然转换率低、温度影响大、要求转换精度较高时必须进行温度补偿，但霍尔传感器具有结构简单、体积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、动态范围（输出电动势的变化）大、无触点、寿命长、可靠性高，以及易于微型化和集成电路化等优点。
霍尔式转速传感器的结构，图4是三种不同结构的霍尔式转速传感器。转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，转盘随之转动，固定在转盘附近的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。根据磁性转盘上小磁铁数目多少，就可以确定传感器测量转速的分辨率。
图4 2．光电式脉冲编码器
光电式脉冲编码器可将机械位移、转角或速度变化转换成电脉冲输出，是精密数控采用的检测传感器。光电编码器的最大特点是非接触式，此外还具有精度高、响应快、可靠性高等特点。
光电编码器采用光电方法，将转角和位移转换为各种代码形式的数字脉冲，如图5所示光电
式脉冲编码器，在发光元件和光电接收元件中间，有一个直接装在旋转轴上的具有相当数量的透光扇形区的编码盘，在光源经光学系统形成一束平行光投在透光和不透光区的码盘上时，转动码盘，在码盘的另一侧就形成光脉冲，脉冲光照射在光电元件上就产生与之对应的电脉冲信号。
智能车的传感器知识总结 篇2
一、知识点
1、智能仪器的基本结构
2、数据采集系统的基本结构形式
3、智能仪器克服脉冲干扰的方法 1．限幅滤波法
2．中值滤波法
3．基于拉依达准则的奇异数据滤波法（剔除粗大误差）
4.基于中值数绝对偏差的决策滤波器
4、智能仪器零位误差和增益误差的校正方法、分段插值校正方法 零位误差自校正: 在每一个测量周期或中断正常的测量过程中，把输入接地(即使输入为零)，此时整个测量输入通道的输出即为零位输出(一般其值不为零)N0；并将N0存于内存；然后输入接Vx，测得Nx，从测量结果Nx中减去N0,即实现了系统零位误差自校正
增益误差的校正方法: 其基本思想是测量基准参数，建立误差校正模型，确定并存储校正模型参数。在正式测量时，根据测量结果和校正模型求取校正值，从而消除误差。
分段插值校正方法:
这种方法是将曲线y=f(x)分成N段，每段用一个插值多项式Pni(x)来进行非线性校正（i=1, 2, …N）。
5、综合掌握智能仪器故障诊断、以及软件抗干扰技术 综合掌握智能仪器故障诊断技术： 一.仪器自诊断软件的功能
1.开机自诊断 2.周期性实时自诊断 3.键控自诊断 二.CPU的自诊断 功能块测试法 三.ROM诊断
诊断方法：检验和法，双字节累加法 四.RAM 诊断
在智能仪器中RAM用于存储参数和中间结果,比ROM多了写入功能 对RAM的诊断主要看写入的数据和读出的数据是否相同。1.固定模式测试 2.游动模式测试 3.反码校验法
抑制电磁干扰的基本方法 ： 消除或抑制噪声源
破坏干扰的耦合通道
消除接收电路对干扰的敏感性
采用软件抑制干扰
2、抑制电磁干扰的基本措施
a、屏蔽 ：静电屏蔽 ；电磁屏蔽 ；低频磁屏蔽
b、接地 c、浮置 d、对称电路 e、隔离技术 f、滤波
g、脉冲电路的噪声抑制
6、综合掌握仪器的输入、输出通道接口技术（程控放大、量自动转换、A/D转换器接口）、外设（键盘、显示器）和数据通讯技术等，用于智能仪器系统设计时性能指标的计算和系统结构的设计。程控放大：在智能仪器中，可变增益放大器的增益由仪器内置计算机的程序控制。这种由程序控制增益的放大器，称为程控放大器。一般由放大器、可变反馈电阻网络和控制接口三个部分组成。
基本原理：程控放大器，又称可编程增益放大器PGA(Programmable Gain Amplifier)基本形式由运放和模拟开关控制的电阻网 络组成 模拟开关由数字编码控制，数字编码可用硬件实现也可由微处理机来控制。
量自动转换：自动量程能根据被根据被测量的大小自动选择合适量程，以保证测量值有足够的分辨力和准确度。由衰减器，放大器，接口，开关驱动组成，具有200mv,2v,20v,200v,1000v五个量程
A/D转换器接口：并行输出A/D转换器接口、串-并行输出A/D转换器接口、串口输出A/D转换器接口
键盘：键盘的种类：键盘上闭合键的识别是由专用 硬件实现的，称为编码键盘，靠软件实现的称为非编码键盘。显示器： 显示方式种类：
LED显示（Light Emiting Decode 发光二极管）
LCD显示(Liquid Crystal Display 液晶显示屏)
7、智能仪器设计的基本要求、基本原则、研制步骤、组合化与开放式设计思想、软硬件关系 智能仪器设计的基本要求
1、功能及技术指标应满足要求 2．可靠性要求 3．便于操作和维护 4．仪器工艺结构与造型设计要求 基本原则：
1、从整体到局部(自顶向下)的设计原则
2、较高的性能价格比原则 3．组合化与开放式设计原则 研制步骤：
1、确定设计任务、拟定设计方案
2、硬件和软件研制
3、软硬件综合调试，整机性能测试和评估 组合化与开放式设计思想：
开放系统的设计思想：在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际可能出发，又留下容纳未来新技术机会的余地；向系统的不同配套档次开放，在经营上兼顾设计周期和产品设计，并着眼于社会的公共参与，为发挥各方面厂商的积极性创造条件；向用户不断变化的特殊要求开放，在服务上兼顾通用的基本设计和用户的专用要求等等。组合化设计思想：开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬件模板和软件进行组合。组合化设计的基础是模块化(又称积木化)，硬、软件功能模块化是实现最佳系统设计的关键。
软硬件关系：为减低硬件成本，可将硬件功能用软件实现
软件实时性不如硬件，在速度允许情况下，多利用软件高性能器件问世，出现软件硬化趋势，现利用 DSP进行FFT运算，大大减轻软件工作量，提高信号处理速度。
8、《仪器设计任务书》的主要内容、主要作用和编写注意事项
9、智能仪器软件调试、综合调试、整机性能测试的一般方法 智能仪器软件调试：软件测试就是在软件投入运行前，对软件需求分析，设计规格说明和编码的最终复查，是软件质量保证的关键步骤。
综合调试：系统调试，以排除硬件故障和纠正软件错误，并解决硬件和软件之间的协调问题。
整机性能测试的一般方法：整机性能测试，需按照设计任务书规定的设计要求拟定一个测试方案，对各项功能和指标进行逐项测试。如果某项指标不符合要求，还得查明原因，作相应调整；直至完全达到设计要求为止。
10、虚拟仪器的特点
① 在通用硬件平台确定后，由软件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能。
② 仪器的功能是用户根据需要由软件来定义的，而不是事先由厂家定义好的。
③ 仪器性能的改进和功能扩展只需进行相关软件的设计更新，而不需购买新的仪器。
④ 研制周期较传统仪器大为缩短。