光電鼠標傳感在汽車領域中的應用研究

張洋海

摘 要：光電鼠標集數字圖像技術與高分辨率成像技術于一體，是鼠標研究的一項突破，以其獨有的價格和技術優勢受到了人們的歡迎。光電鼠標傳感器技術在各個領域都有著廣泛的應用，其測量精度高、價格低廉、體積小，可以實現多種用途，光電鼠標傳感技術的可靠性既得到廠商和消費者的認可，又使國內的光電科技企業迎來了新的發展機會。該文主要針對光電鼠標傳感技術在汽車上的應用進行分析。

關鍵詞：光電鼠標傳感技術 汽車 應用

中圖分類號：TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0021-02

隨著汽車技術的蓬勃發展與汽車工業化的逐漸成熟，光電鼠標傳感技術在汽車領域也得到了廣泛的應用。光電鼠標傳感技術的可靠性既得到廠商和消費者的認可，又為國內的光電科技企業迎來了新的發展機會。該文從光電鼠標傳感技術的原理、特性，光電鼠標傳感技術在汽車上的應用以及光電鼠標傳感技術未來發展方向幾個方面進行闡述。

1 光電鼠標傳感技術原理及特性

光電鼠標傳感技術是把現代高分辨率成像技術和數字圖像處理技術集為一體的新型技術，是鼠標技術的一次革命。因為具有獨特的技術和價格優勢，被選為計算機的標準配置。

光電鼠標與機械鼠標最大的區別是其定位方式不同。光電鼠標包括成像系統、信號處理系統、接口系統三部分。其工作原理是：在光電鼠標下部有一個發光二極管，通過該發光二極管發出光線，照亮光電鼠標的底部表面。然后將光電鼠標底部表面反射回的一部分光線，經過一組光學透鏡，傳到光感應器件內成像。這樣，當光電鼠標移動時，其移動軌跡便會記錄成一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用鼠標內的數字微處理功能對移動軌跡上的圖像進行分析處理，根據不同位置來分析，從而判斷鼠標的移動方向和距離，完成定位。光電鼠標的特性是具有兩個技術參數，一個是分辨率，一個是采樣頻率。

2 光電鼠標傳感技術在汽車上的應用

2.1 在車速測量上的應用

光電鼠標測量是通過鼠標位移與真實的物理位移之間存在的光學透鏡造成的實物與成像之間的比例實現的。鼠標通過改變自身的分辨率，變鼠標近距成像為遠距成像，從而達到其在汽車上的應用。光電鼠標的圖像處理技術全部采用半導體技術，科技含量高，鼠標的重量和體積都很小，在汽車測速應用中使用十分方便。由于光電鼠標技術能夠通過對相關數據的利用，自如地進行圖像的采集處理和數據的輸出。開發應用又特別簡單，在汽車應用上容易實現。有學者針對光電鼠標底部應用了相機變焦鏡頭進行試驗，設定了鼠標輸出值，結果顯示，鼠標路面距離與采樣范圍呈正比，采樣范圍越大，那么對于鼠標移動距離的要求也更高，如果實施的是遠距成像，在光線不足的情況下，就需要采取其他的照明方式。光電鼠標采樣面較小，特征點較差，對于均質面的適應力較差。汽車在行使過程中，路面是非常粗糙的，每一點特征與其他的點都有著顯著的區別，這一點已經通過實驗證實。

2.2 在倒車后視鏡上的應用

光電鼠標傳感技術在倒車后視上的應用與現有的倒車后視裝置有所不同，光電鼠標是通過圖像傳感器對車身位置及方向進行測量定位來實現的。現有后視裝置顯示屏上看到的環境與實際車身位置是隔離的，駕駛員不能在顯示屏上看到整個車身與周圍環境的關系。而光電鼠標傳感技術克服了現有后視裝置的不足，利用圖像傳感器對車身位置及方向進行全方位的跟蹤定位，并根據倒車過程中傳感器的變化，準確地計算出車身的位置及方向，給出坐標，再利用追蹤模型的攝像機對車后環境拍照，準確地得到車身位置與周圍環境的照片。使倒車后視更準確可行。

2.3 在ABS、ESP上的應用

汽車防抱死制動系統ABS是通過反復運作來達到優化制動，使汽車在制動過程中良好地運行。現有的ABS使車輛只能測量輪速，通過輪速來測量車速，在一定程度上影響ABS的使用效果。把光電鼠標傳感技術應用到ABS系統來測量車速，能夠通過圖像傳感器、光學透鏡全方位準確地把位移數據轉化為速度。

在ESP上的應用，通過對車身縱向或橫向圖像傳感器的設置，來測量加速度的變化，加速度一致沒有位移時，車身處于前行直線運動；當測量出橫向具有加速度時，車身伴有側向滑動；當車身具有縱向加速度時，車身就有橫向變化。在兩點縱向加速度值出現差別時，那么數值大的一邊就會在外側旋轉，在實際的應用過程中，需要根據車身橫向寬度以及位移差來確定旋轉角度。

實驗顯示，為了獲取到最為理想的制動效果，需要將滑移率控制在15%～20%。但是，精確測量車速傳感器的價格是非常高的，多數車輛只能夠測輪速，再利用輪速來估計車速，將車速與輪速簡化測量，這會影響到ABS的應用效果。

3 光電鼠標傳感技術在汽車應用上的發展方向

由于環境的變化和人們環保意識的增強，汽車光電技術的革新勢在必行。未來汽車的發展方向一定會更安全、環保和便捷。

首先，傳感器更加精確。從現有汽車領域對光電器件的應用上不難看出，將來，雷達技術和彩色攝像裝置的應用，會使傳感器在汽車上的應用更加準確。

其次，光電傳感器的普遍應用。光電傳感具有與人眼相似的特性，對于汽車應用來說，事關重大。

4 結語

光電傳感技術是汽車領域的重要組成部分。光電傳感技術已經在傳感器、紅外線、雷達方面有了很大的發展，但在能源利用上還存在欠缺。新能源汽車相應政策的推出，給光電傳感技術帶來了新的發展契機，也為技術人員和廠商提供了新的發展方向。而光電鼠標技術的核心——圖像處理技術會得到更大的發展。未來的光電傳感器體積會更小，價格更便宜，而測量準確度會更高，在將來的汽車應用上發揮更大的作用。

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