基于藍(lán)牙技術(shù)的汽車四輪定位系統(tǒng)無線化設(shè)計(jì)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
近年來，隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車保有量的大幅增加，汽車檢測技術(shù)也取得了巨大的進(jìn)步，汽車檢測設(shè)備的功能、質(zhì)量都在不斷提高，正逐步向數(shù)字化、智能化、便攜化方向發(fā)展。作為汽車檢測的基本設(shè)備，四輪定位儀是專門用來測量車輪定位參數(shù)的設(shè)備。國內(nèi)市場上常見的四輪定位儀主要是拉線式和無線測量有線傳輸式兩種，未來的發(fā)展趨勢是全無線式。如何利用低成本的無線傳輸技術(shù)改造現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，就成了工程上很有意義的問題。本文利用低成本的無線傳輸藍(lán)牙技術(shù)，提出了一種改造現(xiàn)有汽車四輪定位系統(tǒng)的方案，詳細(xì)說明了無線化汽車四輪定位系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法。
1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題和解決方案
1.1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的問題
汽車在出廠時(shí)，其懸掛系統(tǒng)的定位角度都是設(shè)定好的，但是車輛在行駛一段時(shí)間后，這些定位角度會產(chǎn)生變化。定位系統(tǒng)是1個(gè)主控電腦和4個(gè)安裝在四輪上的傳感器。檢測時(shí)，四輪定位儀測量出汽車現(xiàn)時(shí)的四輪定位參數(shù)，將數(shù)據(jù)傳回主控電腦；主控電腦將顯示汽車測量的數(shù)據(jù)列表，并與原廠的數(shù)據(jù)相比較，計(jì)算出偏差值，再對小車相關(guān)的部位進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。
傳統(tǒng)的汽車四輪定位儀是依靠有線方式和主電腦通信的，使用起來有諸多限制。四輪定位儀價(jià)格昂貴，國產(chǎn)的一般在十幾萬元以上，進(jìn)口的則更貴，一般都在20萬元以上。所以要想將其無線化，最好的方案是保留原有的硬件系統(tǒng)，僅添加無線收發(fā)單元的軟硬件，以免汽車維修站二次投資。
1.2 無線化解決方案
工業(yè)場合經(jīng)常需要無線傳輸數(shù)據(jù)，比如光纖制造時(shí)拉伸晶體用的超高溫?zé)釥t需要把溫度數(shù)據(jù)傳送出來。藍(lán)牙模塊體積小，不受障礙物和角度限制，價(jià)格也相對低廉，比較適合。除了某些專用的藍(lán)牙模塊以外，大多藍(lán)牙模塊硬件上都提供了數(shù)據(jù)接口，通過RS232串口可以傳輸對速率要求不高的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
本文選擇藍(lán)牙技術(shù)來設(shè)計(jì)無線化傳統(tǒng)汽車四輪定位系統(tǒng)。藍(lán)牙工作在免費(fèi)的ISM頻段，且發(fā)射功率比較小(一般為1～10 mW)，不會對汽車維修站的其他電氣設(shè)備產(chǎn)生無線電干擾，很適合汽車維修場合應(yīng)用。藍(lán)牙采用點(diǎn)對點(diǎn)或者點(diǎn)對多點(diǎn)的主從網(wǎng)絡(luò)方案，藍(lán)牙四輪定位網(wǎng)絡(luò)采用1個(gè)主設(shè)備和4個(gè)從設(shè)備的方案，如圖1所示。這是由于現(xiàn)代轎車普遍都是前后獨(dú)立懸掛，所以前、后車輪各自需要調(diào)整的參數(shù)是獨(dú)立的，不能采用一主一從的點(diǎn)對點(diǎn)方案，而要用一主四從的方案。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1硬件總體設(shè)計(jì)
藍(lán)牙主設(shè)備是具有無線收發(fā)功能的主控電腦，負(fù)責(zé)查詢四輪的狀態(tài)，并且向四輪發(fā)送調(diào)整指令；藍(lán)牙從設(shè)備是4個(gè)安裝在汽車車輪上的測量傳感儀器，負(fù)責(zé)測量四輪的狀態(tài)參數(shù)，并且把測量得到的參數(shù)無線傳回主控電腦。主控電腦里存儲了該車型的標(biāo)準(zhǔn)資料，它無線接收四輪傳來的數(shù)據(jù)(即汽車現(xiàn)時(shí)的四輪定位參數(shù))，并與該車型的存儲值對比算出偏差，做出相應(yīng)判斷，再把調(diào)整指令無線發(fā)送給四輪。據(jù)此要求，硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.2硬件工作流程
圖2中的單片機(jī)C和測量傳感儀器屬于無線化以前的傳統(tǒng)汽車四輪定位儀。測量儀測得汽車車輪的角度等參數(shù)，通過傳感器發(fā)給單片機(jī)C。
四輪的狀態(tài)參數(shù)傳回主控電腦的過程如下：單片機(jī)C得到車輪傳感器的數(shù)據(jù)，通過UART口傳給單片機(jī)A；單片機(jī)A把數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙從設(shè)備無線發(fā)送給主控電腦端的藍(lán)牙主設(shè)備；單片機(jī)B從藍(lán)牙主設(shè)備獲得數(shù)據(jù)后，通過轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的RS232串口形式，再通過PC機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)9針串口送給主控電腦。主控電腦向四輪發(fā)送調(diào)整命令的流程與此類似。
這樣，只需在傳統(tǒng)的四輪定位系統(tǒng)上附加一些元件就實(shí)現(xiàn)了無線化，方便了汽車維修公司。
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