２０１２年１０月１５ １３收到 作者简介：刘久凯（１９６１一），男，汉族，吉林德惠人，副教授。研究方 向：电工电子学。
图１
具有悬架系统的汽车侧翻受力模型
图１是具有悬架系统的汽车物理模型，用悬挂 质量Ｍ。表示车厢。车厢的侧倾导致汽车质心偏移，
万方数据
科学技术与工程
１３卷
这样就改变了汽车自重的抗侧翻能力，造成侧倾阈 值减小。忽略车桥的质量
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（３）
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（１）
由于加速度ａ实际上是重力加速度ｇ和侧向加 速度ａ。的合成，且ｇ与ａ。正交，因此
ａ
当Ｆ：。＝０时，汽车不能保持平衡，从而开始侧 倾，由式（１）得 ｇ一２ｈ［１＋Ｒ。（１一ｈ／ｈ）］
式（２）中 （２）
０１３
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５结束语
以ＡＤＸＬ２０３型加速度传感器为核心的汽车侧 翻预警系统，系统结构简单，设计新颖，通过设定不 同的阈值大小能够广泛适用于各类车辆，作为汽车 基本配置具有很大的推广前景。
参考文献
１夏晶晶，胡晓明，陈杰．自卸汽车侧翻预警装置设计．机械设 计与制造，２０１１；（１０）：２５—２６
与控制学报，２００７；（１０）：３６５—３６８ ３赵严强，王思凡，杨志．汽车防侧翻预警系统研究．产业与科 技论坛，２０１１；（１４）：６８—－６９ ４岑达希，胡树根．基于ＬＴＲ的汽车差动制动防侧翻动力学研究．
Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｒｏｌｌｏｖｅｒ
ＵＵ Ｊｉｕ－ｋａｉ
（Ｊｉｌｉｎ
Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｉｐｉｎｇ
１３６００１，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ
ｉｓ ｒｏｌｌｏｖｅｄ
ｐｒｅ—ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｒｏｌｌｏｖｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｈｉｃｈ ｂａｓｅｄ
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ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＡＤＸＬ２０３ ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ ａｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓｅｄ ａｎｄ
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ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｂｙ ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅ
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限点即是图２中侧向加速度达到０的点［瓯＝
ｔａｎ‘１（２ｈ／ｔ）］。
ｔａｎ９＝ｔａｎ（ｙ一卢）＝再ｔａｎ丽Ｔ－ｔｇ／３（７）
汽车侧翻角阈值为中。＝ｔａｎ。１（２ｈ／ｔ），９（０） １）９（０）≥蛾，汽车当前侧倾角大于或等于侧
３预警时间的计算方法
为汽车当前的侧倾角。 翻阈值时，可认为汽车已侧翻，Ｔ＝０； ２）妒（Ｏ）＜哦由
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］
ｖｅｈｉｃｌｅ ｒｏｌｌｏｖｅｒ ｐｒｅ－ｗａｒｎｉｎｇ
ＭＳＰ４３０Ｆ１４９ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅ
万方数据
耦。信号滤波采集电路与ＡＤＸＬ２０３型加速度传感 器相连。ｘ轴和ｙ轴的加速度测量信号分别经Ｌｃ 低通滤波器后经ＭＳＰ４３０Ｆ１４９内部的１２位ＡＤ转换 模块变换为可被中央处理模块接收处理的串行数 字信号。 键盘输入模块由４ ｘ４矩阵式键盘构成，用于输 入汽车轮距和汽车重心高度等参数，由按键和检测 电路构成。由十六个按键组成，十个数字键，一个
２＝ｌ ｇ
２＋Ｉ ａ。ｌ
２
（４）
因为ｇ已知且垂直向下，则Ｉ ｏ。Ｉ可计算出。 实际加速度ａ与重力加速度ｇ的夹角口可
求得，
驴＝Ｒ。ｏ。，Ⅱ。为汽车开始侧倾时所受的 侧向加速度，称为汽车侧翻的侧向加速度阈值。ｈ＝ 汽车重心到地面的高度；ｈ，＝侧翻中心到地面的垂 直距离；ｔ为轮距；Ｒ。为侧翻刚度（ｒａｄ／ｇ）。 当侧向加速度ａ。达到最大值时，汽车开始侧 倾。根据图２侧向加速度和倾侧角的函数关系，侧 翻开始时称为汽车倾侧临界点，侧向加速度ａ，最 大，侧倾角为０。汽车将以一定速度侧翻，所以要阻
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图５系统原理图
万方数据
１９８２
科学技术与工程
１３卷
２金智林，翁建生，胡海岩．汽车侧翻预警及防侧翻控制．动力学
中图法分类号ＴＰ２７３；
文献标志码Ａ
伴随汽车工业的不断改进成长，汽车数目１３益 增多，汽车速度不断提高，行驶的安全性更加倍受
世人的关注。轮胎测压系统和汽车防抱死系统
不同汽车类型的基本参数能够广泛适用于各类车 辆，对于提高车辆的行驶安全具有显著的作用。
１
（ＡＢＳ）以及安全气囊等安全措施的应用，只是对降 低汽车制动和碰撞时的事故率有明显的效果。但 是汽车侧翻这个重要安全问题一直没有受到重
图５所示。
图４系统总体设计框图
０．１斗和１０斗电容并联接入供电电路进行电源退
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中。＝９（ｏ）＋妒（ｏ）Ｔ＋÷≯（ｏ）严
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（８）
得：
Ｔ 上１，２一
图２侧向加速度和倾侧角的函数关系
一二竺！竺！圭笪竺：！！！二圣鱼！旦！！竺！旦！二尘！！
驴（０） （９）
２汽车当前的侧倾角度算法
安装在车辆底盘上的二维ＭＥＭＳ加速度传感 器可以检测到实际所受加速度ａ在轴菇（相对车体 坐标的水平轴）和Ｙ轴（相对车体坐标的垂直轴）的
分量ａ。和ａ，。如图３汽车侧翻时受力分析图所示 可得到实际所受加速度ａ：
４系统总体设计
汽车的状态信息由安装在汽车底盘的 ＡＤＸＬ２０３型二维ＭＥＭＳ加速度传感器测量得到。Ｘ
轴对应平行底盘的运动方向，】，轴对应其垂直运动 方向。为了滤出供电电源产生的噪声，实施中采用
万方数据
７期
刘久凯：ＡＤＸＬ２０３型加速度传感器在汽车侧翻预警系统中的应用
视’１＿２ Ｊ。依据美国公路交通安全管理局（ＮＨＴＳＡ）
汽车侧翻数学模型分析
汽车侧翻也就是汽车在行驶过程中绕它的纵
轴线转动９０。或者更大角度，导致车身和地面相接 触的一种危险的侧向运动怕’６ ｏ。
统计数据显示车辆侧翻事故危害程度位居第二，只 低于车辆碰撞引起的事故。北美与欧洲交通事故 统计结果显示汽车侧翻占产生人身伤害交通事故 比例的５％，是产生人员死亡的交通事故比例的 ２０％。如何做到降低车辆行驶情况下的侧翻问题已 经成为汽车安全必须考虑的重要问题旧ｏ。传统的 陀螺仪制作的侧翻传感器体积大，成本高，安装和 调试复杂，维护费用高，影响了陀螺报警系统的普 及和应用［４］。现通过建立汽车侧翻数学模型，分析 了汽车侧翻条件，采用ＭＥＭＥＳ双轴加速度传感器 ＡＤＸＬ２０３设计了一套汽车侧翻预警系统，通过设定
止侧翻必须快速作出反应，一般在０．５ Ｓ内。只有
。ａ邮：掣：巫型≥型
一厂—＝＝————————二■—一 ｇ ｇ
（５）
实际加速度ａ与车体坐标的垂直Ｙ轴的夹角ｙ 可求得，
（６）
车辆实际的侧倾角９是重力加速度ｇ与车体坐
标的垂直轴Ｙ轴的夹角。
当侧倾角变得很大，以致于汽车重心超出了外侧车 轮与地面接触线时，侧翻才是不可避免的。这个极
刘久凯
（吉林农业工程职业技术学院，四平１３６００１）
摘要设计了一种基于ＭＥＭＳ加速度传感器的汽车侧翻预警系统，通过对汽车侧翻数学模型分析，以汽车发生侧翻的最大 倾侧角度作为阈值门限进行预警。由ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机对ＡＤＸＬ２０３型加速度传感器采集的数据进行分析处理。计算出汽 车当前倾侧角度和继续维持当前状态行驶至出现侧翻的时间并做出提前预警。使驾驶员能够有充足的反应时间，防止汽车 产生侧翻。 关键词侧翻预警 最大倾侧角度 ＡＤＸＬ２０３型加速度传感器 ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机