原來單片機(jī)竟然可以這樣測量速度與行駛路程，高中生都會(huì)
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我們知道慣性傳感器在導(dǎo)航系統(tǒng)上應(yīng)用非常廣泛，在導(dǎo)航定位上是一個(gè)關(guān)鍵元件，可以配合GPS信號(hào)實(shí)現(xiàn)高精度的定位，在GPS信號(hào)丟失后可以利用之前的位置信息作為初始數(shù)據(jù)，結(jié)合慣性傳感器測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的銜接上，并繼續(xù)定位跟蹤。然而，在普通公路上我們只能依靠精度有限的衛(wèi)星定位信號(hào)來處理這些。同樣的技術(shù)用到未來高速公路上，那就不一樣，這些傳感器獲取的數(shù)據(jù)將會(huì)幫助車輛生產(chǎn)廠家和公路管理部門，用以提升自己的產(chǎn)品和服務(wù)能力。
未來高速公路將會(huì)和上面的車輛構(gòu)成一個(gè)互通的系統(tǒng)，至少在某些節(jié)點(diǎn)是可以進(jìn)行互通交換信息的。比如最簡單的在入口和出口以及互通進(jìn)行位置確認(rèn)和路程確認(rèn)。這樣就可以準(zhǔn)確的知道在某一段實(shí)際的路程是多少，傳感器獲取的信息計(jì)算出來的路程是多少，中間發(fā)生了多少偏差，這些偏差是由哪些因素造成的。
已知每次采樣到的加速度a，要獲取速度v和路程S其實(shí)只需要很少的運(yùn)算量就可以做到了。
另外我們分析精度問題，假設(shè)車輛行進(jìn)的速度為10km/h,如果采樣周期為1ms,則該采樣周期內(nèi)車輛前進(jìn)了2.8mm，這個(gè)距離是非常小的。那么以速度100km/h計(jì)算就是28mm,這相對于車速來講也是非常短的，當(dāng)車速在200km/h的時(shí)候，每個(gè)采樣周期也僅僅前進(jìn)了5.6cm。
因此在計(jì)算機(jī)的時(shí)間尺度上，車輛完全可以在單位采樣周期內(nèi)近視成加速度不變的勻加速運(yùn)動(dòng)。
因此我們可以利用慣性傳感器就可以獲取車輛的任意位置的加速度，速度以及速度分布情況，當(dāng)大量車輛個(gè)體的這種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，就可以發(fā)現(xiàn)道路上隱藏的各種信息。當(dāng)然這些數(shù)據(jù)還要配合當(dāng)天的天氣情況，氣溫情況。這些可以從氣象部門獲取。
加速度對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)被稱為加加速度或急動(dòng)度； 是描述加速度變化快慢的物理量。
在工程學(xué)中經(jīng)常需要用到急動(dòng)度,特別是在交通工具設(shè)計(jì)以及材料等問題.交通工具在加速時(shí)將使乘客產(chǎn)生不適感,這種不適感不僅來自于加速度,也與急動(dòng)度有關(guān).在這種情況中，加速度反應(yīng)人體器官在加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)感受到的力（見牛頓第二定律）,急動(dòng)度則反應(yīng)這作用力的變化快慢.較大的急動(dòng)度將會(huì)使人體產(chǎn)生相當(dāng)?shù)牟贿m感,例如在電梯升降,汽車、火車等加速和轉(zhuǎn)彎的過程中（在這些情況中加速度和急動(dòng)度的效應(yīng)一般會(huì)同時(shí)存在）.因而在設(shè)計(jì)交通工具時(shí)急動(dòng)度是必須考慮的因素.對于材料,急動(dòng)度相當(dāng)于一種“柔性碰撞”,會(huì)使材料產(chǎn)生疲勞,在機(jī)械設(shè)計(jì)和高層建筑的抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)中需要考慮到加加速度。
在物理學(xué)的混沌理論和非線性動(dòng)力學(xué)中,急動(dòng)度也有一定應(yīng)用。
這是我總結(jié)的論文中的一部分。由于很多符號(hào)沒法正常顯示，我截圖帖出來了。
分析：我們注意到，假定采樣周期是固定的t,第n個(gè)采樣周期內(nèi)，車輛行進(jìn)的路程計(jì)算僅僅跟當(dāng)時(shí)采樣周期采集到的加速度有關(guān)，無需重復(fù)計(jì)算之前的加速度累加。這就非常方便計(jì)算機(jī)計(jì)算了，不需要每個(gè)周期都要對之前采樣到的加速度進(jìn)行重復(fù)的累加計(jì)算。
即第n次采樣周期內(nèi)的路程遞推公式為：
例如根據(jù)慣性傳感器獲得的速度和路程，對比車輪轉(zhuǎn)動(dòng)獲得的速度和路程，可以發(fā)現(xiàn)是否有打滑現(xiàn)象，可以預(yù)測道路駕駛危險(xiǎn)情況，并通過情報(bào)板發(fā)布提醒信息，或通過電子限速牌，要求降低車速?！?/span>
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