光電鼠標(biāo)傳感在汽車(chē)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

張洋海

摘 要：光電鼠標(biāo)集數(shù)字圖像技術(shù)與高分辨率成像技術(shù)于一體，是鼠標(biāo)研究的一項(xiàng)突破，以其獨(dú)有的價(jià)格和技術(shù)優(yōu)勢(shì)受到了人們的歡迎。光電鼠標(biāo)傳感器技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，其測(cè)量精度高、價(jià)格低廉、體積小，可以實(shí)現(xiàn)多種用途，光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)的可靠性既得到廠商和消費(fèi)者的認(rèn)可，又使國(guó)內(nèi)的光電科技企業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。該文主要針對(duì)光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：光電鼠標(biāo)傳感技術(shù) 汽車(chē) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（c）-0021-02

隨著汽車(chē)技術(shù)的蓬勃發(fā)展與汽車(chē)工業(yè)化的逐漸成熟，光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)的可靠性既得到廠商和消費(fèi)者的認(rèn)可，又為國(guó)內(nèi)的光電科技企業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。該文從光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)的原理、特性，光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用以及光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

1 光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)原理及特性

光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)是把現(xiàn)代高分辨率成像技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)集為一體的新型技術(shù)，是鼠標(biāo)技術(shù)的一次革命。因?yàn)榫哂歇?dú)特的技術(shù)和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，被選為計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

光電鼠標(biāo)與機(jī)械鼠標(biāo)最大的區(qū)別是其定位方式不同。光電鼠標(biāo)包括成像系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、接口系統(tǒng)三部分。其工作原理是：在光電鼠標(biāo)下部有一個(gè)發(fā)光二極管，通過(guò)該發(fā)光二極管發(fā)出光線(xiàn)，照亮光電鼠標(biāo)的底部表面。然后將光電鼠標(biāo)底部表面反射回的一部分光線(xiàn)，經(jīng)過(guò)一組光學(xué)透鏡，傳到光感應(yīng)器件內(nèi)成像。這樣，當(dāng)光電鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，其移動(dòng)軌跡便會(huì)記錄成一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用鼠標(biāo)內(nèi)的數(shù)字微處理功能對(duì)移動(dòng)軌跡上的圖像進(jìn)行分析處理，根據(jù)不同位置來(lái)分析，從而判斷鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和距離，完成定位。光電鼠標(biāo)的特性是具有兩個(gè)技術(shù)參數(shù)，一個(gè)是分辨率，一個(gè)是采樣頻率。

2 光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用

2.1 在車(chē)速測(cè)量上的應(yīng)用

光電鼠標(biāo)測(cè)量是通過(guò)鼠標(biāo)位移與真實(shí)的物理位移之間存在的光學(xué)透鏡造成的實(shí)物與成像之間的比例實(shí)現(xiàn)的。鼠標(biāo)通過(guò)改變自身的分辨率，變鼠標(biāo)近距成像為遠(yuǎn)距成像，從而達(dá)到其在汽車(chē)上的應(yīng)用。光電鼠標(biāo)的圖像處理技術(shù)全部采用半導(dǎo)體技術(shù)，科技含量高，鼠標(biāo)的重量和體積都很小，在汽車(chē)測(cè)速應(yīng)用中使用十分方便。由于光電鼠標(biāo)技術(shù)能夠通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的利用，自如地進(jìn)行圖像的采集處理和數(shù)據(jù)的輸出。開(kāi)發(fā)應(yīng)用又特別簡(jiǎn)單，在汽車(chē)應(yīng)用上容易實(shí)現(xiàn)。有學(xué)者針對(duì)光電鼠標(biāo)底部應(yīng)用了相機(jī)變焦鏡頭進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)定了鼠標(biāo)輸出值，結(jié)果顯示，鼠標(biāo)路面距離與采樣范圍呈正比，采樣范圍越大，那么對(duì)于鼠標(biāo)移動(dòng)距離的要求也更高，如果實(shí)施的是遠(yuǎn)距成像，在光線(xiàn)不足的情況下，就需要采取其他的照明方式。光電鼠標(biāo)采樣面較小，特征點(diǎn)較差，對(duì)于均質(zhì)面的適應(yīng)力較差。汽車(chē)在行使過(guò)程中，路面是非常粗糙的，每一點(diǎn)特征與其他的點(diǎn)都有著顯著的區(qū)別，這一點(diǎn)已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

2.2 在倒車(chē)后視鏡上的應(yīng)用

光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)在倒車(chē)后視上的應(yīng)用與現(xiàn)有的倒車(chē)后視裝置有所不同，光電鼠標(biāo)是通過(guò)圖像傳感器對(duì)車(chē)身位置及方向進(jìn)行測(cè)量定位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)有后視裝置顯示屏上看到的環(huán)境與實(shí)際車(chē)身位置是隔離的，駕駛員不能在顯示屏上看到整個(gè)車(chē)身與周?chē)h(huán)境的關(guān)系。而光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)克服了現(xiàn)有后視裝置的不足，利用圖像傳感器對(duì)車(chē)身位置及方向進(jìn)行全方位的跟蹤定位，并根據(jù)倒車(chē)過(guò)程中傳感器的變化，準(zhǔn)確地計(jì)算出車(chē)身的位置及方向，給出坐標(biāo)，再利用追蹤模型的攝像機(jī)對(duì)車(chē)后環(huán)境拍照，準(zhǔn)確地得到車(chē)身位置與周?chē)h(huán)境的照片。使倒車(chē)后視更準(zhǔn)確可行。

2.3 在ABS、ESP上的應(yīng)用

汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS是通過(guò)反復(fù)運(yùn)作來(lái)達(dá)到優(yōu)化制動(dòng)，使汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中良好地運(yùn)行?，F(xiàn)有的ABS使車(chē)輛只能測(cè)量輪速，通過(guò)輪速來(lái)測(cè)量車(chē)速，在一定程度上影響ABS的使用效果。把光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)應(yīng)用到ABS系統(tǒng)來(lái)測(cè)量車(chē)速，能夠通過(guò)圖像傳感器、光學(xué)透鏡全方位準(zhǔn)確地把位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為速度。

在ESP上的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)車(chē)身縱向或橫向圖像傳感器的設(shè)置，來(lái)測(cè)量加速度的變化，加速度一致沒(méi)有位移時(shí)，車(chē)身處于前行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)測(cè)量出橫向具有加速度時(shí)，車(chē)身伴有側(cè)向滑動(dòng)；當(dāng)車(chē)身具有縱向加速度時(shí)，車(chē)身就有橫向變化。在兩點(diǎn)縱向加速度值出現(xiàn)差別時(shí)，那么數(shù)值大的一邊就會(huì)在外側(cè)旋轉(zhuǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，需要根據(jù)車(chē)身橫向?qū)挾纫约拔灰撇顏?lái)確定旋轉(zhuǎn)角度。

實(shí)驗(yàn)顯示，為了獲取到最為理想的制動(dòng)效果，需要將滑移率控制在15%～20%。但是，精確測(cè)量車(chē)速傳感器的價(jià)格是非常高的，多數(shù)車(chē)輛只能夠測(cè)輪速，再利用輪速來(lái)估計(jì)車(chē)速，將車(chē)速與輪速簡(jiǎn)化測(cè)量，這會(huì)影響到ABS的應(yīng)用效果。

3 光電鼠標(biāo)傳感技術(shù)在汽車(chē)應(yīng)用上的發(fā)展方向

由于環(huán)境的變化和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，汽車(chē)光電技術(shù)的革新勢(shì)在必行。未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向一定會(huì)更安全、環(huán)保和便捷。

首先，傳感器更加精確。從現(xiàn)有汽車(chē)領(lǐng)域?qū)怆娖骷膽?yīng)用上不難看出，將來(lái)，雷達(dá)技術(shù)和彩色攝像裝置的應(yīng)用，會(huì)使傳感器在汽車(chē)上的應(yīng)用更加準(zhǔn)確。

其次，光電傳感器的普遍應(yīng)用。光電傳感具有與人眼相似的特性，對(duì)于汽車(chē)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，事關(guān)重大。

4 結(jié)語(yǔ)

光電傳感技術(shù)是汽車(chē)領(lǐng)域的重要組成部分。光電傳感技術(shù)已經(jīng)在傳感器、紅外線(xiàn)、雷達(dá)方面有了很大的發(fā)展，但在能源利用上還存在欠缺。新能源汽車(chē)相應(yīng)政策的推出，給光電傳感技術(shù)帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)，也為技術(shù)人員和廠商提供了新的發(fā)展方向。而光電鼠標(biāo)技術(shù)的核心——圖像處理技術(shù)會(huì)得到更大的發(fā)展。未來(lái)的光電傳感器體積會(huì)更小，價(jià)格更便宜，而測(cè)量準(zhǔn)確度會(huì)更高，在將來(lái)的汽車(chē)應(yīng)用上發(fā)揮更大的作用。

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