基于LabVIEW的汽车行驶跑偏测试系统研究开发

论文摘要

汽车行驶跑偏是指：汽车在平直路面上行驶时,驾驶员将汽车调整到直行状态后,不对方向盘施加任何力和力矩,汽车不能维持原直行状态,偏离直线行驶轨迹的异常现象。文章介绍了汽车行驶跑偏相关的法律法规,分析了汽车行驶跑偏与转向轮定位参数、轮胎、悬挂及转向系的关系,阐述了汽车行驶跑偏的一系列危害,如驾驶疲劳、加速轮胎磨损等。并由此说明开发汽车行驶跑偏测试系统的意义。文章通过分析跑偏测试系统的技术要求,以及跑偏测试系统的使用环境,列举了三种可能用于行驶跑偏的检测方法。对比分析传统跑偏测试方式、CCD图像传感器方案、光纤传感器方案及GPS定向测量方案的优缺点,最终确认采用CCD图像传感器方案开发行驶跑偏测试系统。在此基础上,分析并确定了系统的硬件构成,系统硬件包括图像采集系统硬件、无线通信系统硬件以及相应硬件安装的土建施工等。在介绍系统硬件部分,文章结合系统要求,对系统各硬件关键技术参数进行了剖析。根据系统硬件功能构成,系统软件划分为无线通信模块、图像采集与处理模块、生产网络通信模块和主程序模块。文章介绍了软件开发项目管理方法,分析了典型软件开发模型,用以指导软件开发。软件作为系统开发的重要组成部分,其间面临的问题是很多的,文章着重介绍了系统开发过程中的典型问题(如相机曝光时间调节,CCD顺序开启控制,测试车辆与VIN的正确对应,系统界面控制等),并阐述了对应的处理方法。CCD采集的图像坐标到物理坐标的转换是实现行驶跑偏检测的关键功能。文章分析了实现坐标转换的一些因素：控制点的布置和适用的近景测量解析算法。跑偏测试系统的控制点是布置在测试车道平面上,因同一平面上的控制点同时求解内外方位元素会引起解的不稳定,跑偏测试系统最终舍弃直接线性变换解法而选用单像空间后方交会算法。文章详细介绍了基于LabVIEW汽车行驶跑偏测试系统的开发过程,从方案制定到硬件选型,再到软件开发整个流程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车行驶跑偏概述
• 1.1.1 汽车行驶偏跑的定义及标准
• 1.1.2 汽车行驶跑偏的原因及危害
• 1.2 LabVIEW简介
• 1.3 机器视觉
• 第二章 跑偏测试系统测试方案
• 2.1 跑偏测试系统的技术要求
• 2.2 系统测试方案
• 2.2.1 测试方案概述
• 2.2.2 测试方案分析
• 第三章 跑偏测试系统的硬件构成及功能
• 3.1 图像采集设备
• 3.1.1 工业CCD图像传感器
• 3.1.2 对射式光电开关
• 3.1.3 环境光传感器
• 3.1.4 CCD保护装置
• 3.2 无线网络设备
• 3.2.1 AP
• 3.2.2 天线
• 3.2.3 无线交换机
• 第四章 跑偏测试系统的软件开发
• 4.1 软件生命周期
• 4.1.1 软件定义
• 4.1.2 软件开发
• 4.1.3 运行维护
• 4.2 软件开发模型
• 4.2.1 瀑布模型
• 4.2.2 原型模型
• 4.2.3 增量模型
• 4.2.4 螺旋模型
• 4.2.5 喷泉模型
• 4.2.6 混合模型
• 4.3 LabVIEW项目管理器
• 4.4 无线通信模块
• 4.4.1 通信协议的选择
• 4.4.2 LabVIEW的TCP函数
• 4.4.3 无线通信模块程序结构
• 4.5 图像采集和处理模块
• 4.5.1 LabVIEW的图像处理函数
• 4.5.2 图像采集程序
• 4.5.3 图像处理程序
• 4.6 生产网络通信模块
• 4.7 主程序模块
• 4.7.1 Ⅵ动态调用
• 4.7.2 用户界面
• 4.7.3 数据库查询
• 4.8 软件测试
• 第五章 相机标定方法分析
• 5.1 相机标定控制点布置
• 5.2 图像解析处理方法
• 5.2.1 共线方程式
• 5.2.2 共面方程式
• 5.2.3 直接线性变换解法
• 5.2.4 单像空间后方交会解法
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录