CN102341712A

CN102341712A - 用于在车辆移动时自动校准安装在所述车辆的轮子上的加速度传感器的方法

Info

Publication number: CN102341712A
Application number: CN201080010307XA
Authority: CN
Inventors: Y.瓦西利夫
Original assignee: Siemens VDO Automotive SAS
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: FR2942895B1; WO2010099877A1; US8849601B2; FR2942895A1; CN102341712B; US20110307205A1

Abstract

本发明涉及一种用于在车辆移动时自动校准加速度传感器的方法，其中所述加速度传感器安装在车辆的轮子上，以使得该加速度传感器的最大灵敏度平面与轮子的旋转轴相交。根据本发明，首先，对于车辆的稳定状态，根据在对应于轮子实现n次旋转（n>1）所必需的时间的时间窗口期间由加速度传感器所实现的测量来计算由加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号的一方面的平均值和另一方面的幅度，然后通过求解具有两个未知数的双方程方程组来确定加速度传感器的增益C1和偏移C2的值：ω²R=C1×(Acc-lue的平均值)－C2，2g=C1×(Acc-lue的幅度)，其中：ω为轮子的旋转速度，R为轮子的半径。

Description

用于在车辆移动时自动校准安装在所述车辆的轮子上的加速度传感器的方法

技术领域

本发明涉及用于在车辆移动时自动校准加速度传感器的方法，其中该加速度传感器具有最大灵敏度平面，并且适用于提供表示重力加速度的信号，该加速度传感器被安装在车辆的轮子上，以使得其最大灵敏度平面与轮子的旋转轴相交。

背景技术

越来越多的机动车具有包括安装在所述车辆上的传感器的监控和/或参数测量系统。

作为这种系统的示例，可以引举包括安装在车辆的每个轮子上的传感器的监控系统，所述传感器专用于测量参数（例如：装备这些轮子的轮胎的压力和/或温度），并且用于告知驾驶员所测量的参数的任何异常变化。

这些监控系统通常包括：

·电子模块，该电子模块安装在车辆的每个轮子上，并集成了测量传感器、微处理器和射频发射器；

·以及，用于接收由电子模块所发出的信号的中央单元，该中央单元安装在车辆上，并设有计算器，该计算器集成了与天线连接的射频接收器。

另外，通常，这些监控系统包括至少一个加速度传感器，该加速度传感器被集成在每个电子模块中，并特别地用于提供允许确定车辆移动状态（停止或移动）的信息，以及在车辆移动时提供允许确定装备有所述加速度传感器的轮子的旋转速度的信息。

然而，这些加速度传感器具有一个主要缺点，该主要缺点在于这些加速度传感器的性能随着时间的推移会遭受大的漂移，该大的漂移要求定期地校准这些加速度传感器。然而，这些校准操作每个都是昂贵的，从而使得尤其在汽车领域中这些操作很少实现，并使得加速度传感器提供降低的性能。

另外，在可能的校准操作时，加速度传感器通常在包括在+1g和-1g之间的范围内被校准，以避免使构件加速。然而，当这些加速度传感器被安装在车辆的轮子上时，这些加速度传感器在大得多的、通常在0g和100g之间延伸的范围中使用，从而使得所获得的精确度是非常相对的。

发明内容

本发明旨在弥补这个缺点，本发明的目的在于提供一种校准方法，该校准方法允许在车辆移动时校准安装在所述车辆的轮子上的加速度计的增益和偏移。

为此，本发明的目的在于一种用于在车辆移动时自动校准加速度传感器的方法，其中该加速度传感器具有最大灵敏度平面，并且适用于提供表示重力加速度的信号，该加速度传感器被安装在车辆的轮子上，以使得该加速度传感器的最大灵敏度平面与轮子的旋转轴相交。根据本发明，对于车辆的稳定状态（régime établi），该方法在于：

·根据借助于加速度传感器在时间窗口中所实现的测量来计算由加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号的一方面的平均值和另一方面的幅度，其中所述时间窗口对应于轮子实现n次旋转（n>1）所必需的时间；

·并且，通过求解以下具有两个未知数的双方程方程组来确定加速度传感器的增益C1和偏移C2的值：

ω²R = C1 × (Acc-lue的平均值) + C2

2g = C1 × (Acc-lue的幅度)

其中：

ω是轮子的旋转速度，

R是轮子半径。

因此，这种方法允许在车辆移动时动态地校准安装在所述车辆的轮子上的每个加速度传感器。唯一的约束在于，在至少等于记录测量值所需的时间窗口的时间段中获得稳定状态。

根据该方法，表示加速度Acc-lue的信号的平均值和幅度的计算可以直接根据所测量的数值来实现，其中幅度对应于所测量的最大值和最小值之间的差，而平均值则对应于这些最大值和最小值的和的一半。

然而，特别地为了去除测量偏差，有利地根据本发明，借助于通频带为3Hz-30Hz的滤波器来对由加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号进行滤波，该滤波器适用于提供幅度对应于所述表示加速度Acc-lue的信号的幅度的信号。

同样地，有利地借助于截止频率等于1Hz的低通滤波器来对由加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号进行滤波，该低通滤波器适用于提供数值等于所述表示加速度Acc-lue的信号的平均值的信号。

此外，该平均值因此还可以在预先确定数量的样本上通过滑动平均值类型的平滑法来获得。

另外，为了确定每个轮子的旋转速度ω，有利地根据本发明，在每个时间窗口期间记录由加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号与所计算的平均值相交的次数，以确定轮子的旋转周期，从而推导出所述轮子的旋转速度ω。

此外，为了使得该方法与安装在车辆上的轮圈的直径无关，对于相同平台的所有车辆，固定预先确定的轮子半径的平均值r。

根据本发明的方法尤其可以为了自动校准两个加速度传感器而实施，这两个加速度传感器具有正交的最大灵敏度平面X、Z，且安装在同一轮子上。在该情况下，有利地根据本发明：

·根据如上所述的方法来初始地动态地计算在车辆移动时每个加速度传感器的增益C1x、C1z和偏移C2x、C2z；

·然后，当车辆停止时，记录由加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号的值x、z，计算一点在正交坐标系（X、Z）中的坐标，该点一方面位于连接坐标为（C2x、C2z）和（x、z）的点的直线段上，另一方面则与点（x、z）的距离值等于重力加速度g，并且将所计算的所述坐标值赋予加速度传感器各自的偏移C2x、C2z；

·以及，将车辆停止时所计算的偏移C2x、C2z的值用于在车辆移动时动态地校准加速度传感器各自的增益C1x、C1z的值。

根据初始动态地计算的增益值和偏移值，该方法允许在车辆停止时精细化偏移值，然后在移动时重新包括这些数值，以精细化增益值。

附图说明

由以下参照附图的详细说明，本发明的其他特征、目的和优点将变得显而易见，所述附图示例地而非限制性地示出了本发明的一个优选实施例。在这些附图中：

·图1为表示由加速度传感器所输出的基础信号的曲线，图1a和图1b为表示根据本发明的方法所获得的、从基础信号得出的两个信号的曲线；

·图2为表示装备有两个加速度传感器的轮子的示意图，该示意图用于说明本发明的一个应用。

具体实施方式

根据本发明的方法旨在允许在车辆移动时自动校准例如Ax的加速度传感器，其中该加速度传感器具有最大灵敏度平面X，并且适用于提供表示重力加速度的信号，所述加速度传感器安装在车辆的轮子R上，以使得该加速度传感器的最大灵敏度平面X与轮子R的旋转轴相交，并且在该示例中垂直于所述旋转轴。

该自动校准方法在车辆达到稳定状态时实施，该稳定状态对应于恒定的加速度平均值，示例地，由对应于图1中的数值t≥t1的区域体现，图1示出了由加速度传感器Ax所输出的信号。

根据该方法，首先，根据借助于加速度传感器Ax在时间窗口f期间所实现的测量来计算由加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号的一方面的平均值和另一方面的幅度，其中时间窗口f对应于轮子R实现n次旋转（例如：n等于2或3）所必需的时间。

随后的步骤在于通过求解具有两个未知数的双方程方程组来确定加速度传感器Ax的增益C1和偏移C2的值：

ω²r = C1 × (Acc-lue的平均值) + C2

2g = C1 × (Acc-lue的幅度)

其中：

ω 轮子的旋转速度，

r 对于相同平台的所有车辆而言固定的、轮子半径的平均值r。

为了该求解，在每个时间窗口f期间记录由加速度传感器Ax所输出的、表示加速度Acc-lue的信号与所计算的平均值相交的次数，以确定轮子R的旋转周期，以及从而推导出所述轮子的旋转速度ω。

此外，同样是为了该求解，为了提高计算精度，如图1a和图1b所示：

·借助于低通滤波器来对由加速度传感器Ax所输出的、表示加速度Acc-lue的信号进行滤波，该低通滤波器具有等于1Hz的截止频率，适用于提供在图1a中所示出的、数值等于所述信号的平均值的信号；

·并且，借助于通频带为3Hz-30Hz的滤波器来对由加速度传感器Ax所输出的、表示加速度Acc-lue的信号进行滤波，该滤波器适用于提供在图1b中所示出的、幅度对应于所述信号的幅度的信号。

这种可以根据需要、例如当在高速行驶后发生大的温度变化时实施的方法可能地通过迭代而导致获得完美地校准的增益值和偏移值。

另外，根据本发明的自动校准方法的精确度还可以在以下情况下提高：如图2所示，车辆轮子R装备有两个加速度传感器Ax、Az，这两个加速度传感器具有正交的最大灵敏度平面X、Z。

在这个特别的情况下，第一步骤在于根据如上所述的程序并参照图1、图1a和图1b来初始地动态地计算在车辆移动时每个加速度传感器Ax、Az的增益C1x、C1z和偏移C2x、C2z。

然后，当车辆停止时：

·记录由加速度传感器Ax、Az所输出的、表示加速度Acc-lue的信号的值x、z；

·计算一点在正交坐标系X、Z中的坐标，该点一方面位于连接坐标为（C2x、C2z）和（x、z）的点的直线段上，另一方面则与点（x、z）的距离值等于重力加速度g；

·并且，将所计算的所述坐标的数值赋予加速度传感器Ax、Az各自的偏移C2x、C2z。

最后，将车辆停止时所计算的偏移C2x、C2z的值用于动态地精细化车辆移动时加速度传感器Ax、Az各自的增益C1x、C1z的值。

需要注意的是，在进行该最后步骤时，对于每个增益C1获得两个值，每个都是通过求解两个方程之一所得到的。因此，最终结果等于所获得的两个值的平均值。

Claims

1.一种用于在车辆移动时自动校准加速度传感器（Ax）的方法，其中所述加速度传感器具有最大灵敏度平面（X），并适用于提供表示重力加速度的信号，所述加速度传感器被安装在车辆的轮子（R）上，以使得该加速度传感器的最大灵敏度平面（X）与轮子（R）的旋转轴相交，所述方法的特征在于，对于车辆的稳定状态：

·根据在时间窗口（f）期间由加速度传感器（Ax）所实现的测量来计算由所述加速度传感器所输出的、表示加速度Acc-lue的信号的一方面的平均值和另一方面的幅度，其中所述时间窗口（f）对应于轮子（R）实现n次旋转所必需的时间，n>1；

·并且，通过求解具有两个未知数的双方程方程组来确定加速度传感器（Ax）的增益C1和偏移C2的值：

ω²r = C1 × (Acc-lue的平均值) + C2

2g = C1 × (Acc-lue的幅度)

其中：

ω是轮子的旋转速度，

r是轮子（R）的半径。

2.如权利要求1所述的自动校准方法，其特征在于，借助于通频带为3Hz-30Hz的滤波器来对由加速度传感器（Ax）所输出的、表示加速度Acc-lue的信号进行滤波，所述滤波器适用于提供幅度对应于所述表示加速度Acc-lue的信号的幅度的信号。

3.如权利要求1或2所述的自动校准方法，其特征在于，借助于截止频率等于1Hz的低通滤波器来对由加速度传感器（Ax）所输出的、表示加速度Acc-lue的信号进行滤波，所述低通滤波器适用于提供数值等于所述表示加速度Acc-lue的信号的平均值的信号。

4.如上述权利要求中任一项所述的自动校准方法，其特征在于，在每个时间窗口（f）期间记录由加速度传感器（Ax）所输出的、表示加速度Acc-lue的信号与所计算的平均值相交的次数，以确定轮子（R）的旋转周期，并从而推导出所述轮子的旋转速度ω。

5.如上述权利要求中任一项所述的自动校准方法，其特征在于，对于相同平台的所有车辆，固定预先确定的轮子（R）半径的平均值r。

6.一种用于自动校准两个加速度传感器（Ax、Az）的方法，其中所述两个加速度传感器具有正交的最大灵敏度平面（X、Z），并安装在同一轮子（R）上，所述自动校准方法在于：

·在车辆移动时，根据如上述权利要求中任一项所述的方法来初始地动态地计算每个加速度传感器（Ax、Az）的增益C1x、C1z和偏移C2x、C2z，

所述方法的特征在于，该方法还在于：

·当车辆停止时，记录由加速度传感器（Ax、Az）所输出的、表示加速度Acc-lue的信号的值（x、z），计算一点在正交坐标系（X、Z）中的坐标，该点一方面位于连接坐标为（C2x、C2z）和（x、z）的点的直线段上，另一方面与点（x、z）的距离值则等于重力加速度g，并且将所计算的所述坐标的值赋予加速度传感器（Ax、Az）各自的偏移C2x、C2z；

·以及，将车辆停止时所计算的偏移C2x、C2z的值用于在车辆移动时动态地校准加速度传感器（Ax、Az）各自的增益C1x、C1z的值。