CN106740866A

CN106740866A - 一种方向盘转角的计算方法及装置

Info

Publication number: CN106740866A
Application number: CN201611062713.6A
Authority: CN
Inventors: 陆如枫
Original assignee: Nanjing Driving Mdt Infotech Ltd
Current assignee: Nanjing Driving Mdt Infotech Ltd
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2036-11-28
Also published as: CN106740866B

Abstract

本发明公开了一种方向盘转角的计算方法及装置。该方法包括：获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号；根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离；根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径；根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。实现了能够简单准确的获取方向盘转角信息，成本低，实用性强的效果。

Description

一种方向盘转角的计算方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及车辆转向角计算技术领域，尤其涉及一种方向盘转角的计算方法及装置。

背景技术

随着经济的发展，汽车数量激增，车位和车库相对紧张。人们在倒车过程中，及时了解车辆后方的信息对于行车安全极其重要。

汽车作为现代社会的主要交通工具，已经不断融入人们的生活。随着汽车领域的科技水平的提高，在倒车过程中，为驾驶人员提供倒车影像已经成为广泛应用的技术。倒车影像中，轨迹线或者引导线轨迹线和/或引导线是根据汽车的方向盘转角来确定的。汽车方向盘的转角数据通常是从汽车的车辆控制总线CAN中读取，如不能使用原车的CAN数据，就需要外加一个CAN来读取汽车方向盘的转角数据。破坏了原车的线路，同时也提高了成本。

发明内容

本发明实施例提供一种方向盘转角的计算方法及装置，以实现在保护原有线路无需被破坏的前提下实现方向盘转角的确定，节约成本，并提高数据读取的精准度的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种方向盘转角的计算方法，该方法包括：

获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号；

根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离；

根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径；

根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。

进一步的，所述获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号，包括：

从车辆总线中读取汽车两个车轮的转动脉冲信号；或

在原车轮速传感器接头处或ABS接头处分接出脉冲数据采集装置，采集得到汽车两个车轮的转动脉冲信号。

进一步的，在计算出所述方向盘转角之后，还包括：

在车辆倒车过程中，在倒车影像中显示根据所述方向盘转角确定的倒车影像轨迹线和/或引导线。

进一步的，根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径，包括：

设定车辆转弯半径为拟定车辆转弯圆心到后轮转动轴的中心位置；

根据所述车辆转弯半径确定所述车轮运动轨迹半径，所述车轮运动轨迹半径为车轮到所述拟定车辆转弯圆心的距离；

建立两个车轮行驶距离与所述车轮运动轨迹半径之间的比例关系，确定车辆转弯半径。

进一步的，根据所述转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角具体用于：

按照如下公式计算所述方向盘转角：

其中，θ为方向盘转角，R为转弯半径，L为汽车轴距。

第二方面，本发明实施例还提供了一种方向盘转角的计算装置，该装置包括：

车轮转动脉冲信号获取模块，用于获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号；

车轮行驶距离计算模块，用于根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离；

转弯半径确定模块，用于根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径；

方向盘转角计算模块，用于根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。

进一步的，所述车轮转动脉冲信号获取模块具体用于：

从车辆总线中读取汽车两个车轮的转动脉冲信号；或

进一步的，还包括：

倒车影像轨迹线和/或引导线显示模块，用于在车辆倒车过程中，在倒车影像中显示根据所述方向盘转角确定的倒车影像轨迹线和/或引导线。

进一步的，转弯半径确定模块具体用于：

进一步的，所述方向盘转角计算模块具体用于：

按照如下公式计算所述方向盘转角：

其中，θ为方向盘转角，R为车辆转弯半径，L为汽车轴距。

本发明实施例通过获取汽车车轮的脉冲数据，可得到方向盘的角度，解决需要破坏原车的CAN线路读取数据，或外接CAN来获取方向盘转角数据导致产品的成本增加问题，实现了能够简单准确的获取方向盘转角信息，成本低，实用性强的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一中提供的方向盘转角的计算方法的流程图；

图2是本发明实施例二中提供的方向盘转角的计算方法的流程图；

图3a是本发明实施例三中提供的方向盘转角的计算方法的流程图；

图3b是本发明实施例三提供的车辆转弯示意图；

图3c是本发明实施例三提供的车辆转弯示意图；

图3d是本发明实施例三提供的车辆转弯示意图；

图4是本发明实施例四中提供的方向盘转角的计算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的方向盘转角的计算方法的流程图，本实施例可适用于车辆方向盘转角的计算情况，该方法可以由本发明实施例所提供的方向盘转角的计算装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于车辆控制系统中。

如图1所示，所述方向盘转角的计算方法包括：

S110、获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号。

其中，转动脉冲信号可以是车轮每转过一定的角度所产生的脉冲信号。至少两个车轮可以是任意两个车轮，也可以是三个车辆或者更多车轮。获取方式可以是原车轮速传感器接头处分接出脉冲数据采集装置采集得到，也可以是其他方式。

S120、根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离。

由于车辆在转弯的过程中，每个车轮的行驶距离是各不相同的，所以在获取车轮的脉冲信号后，根据脉冲信号确定该车轮转过的角度，再根据车轮转过的角度大小和车轮的半径大小，分别计算每个车轮的行驶距离。示例性的，若果车轮转动一周产生6个脉冲信号，当前获取到的脉冲信号是18个，则可以确定当前车轮转动了3周。再根据已知车轮的半径，例如是35cm，则可得出当前车轮的行驶距离为6.594m。其中，对于车轮半径数据的获取可以根据当前车型来获取，例如在方向盘转角计算装置中选择当前车型，如可以通过选择“本田-雅阁”或者“大众速腾”等，计算装置通过数据库查找确定车辆所对应车轮半径。也可以通过直接输入车轮半径的方式，例如，在给出输入界面中输入车轮半径为35cm即可。

S130、根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径。

车辆的转弯半径是拟定车辆转弯圆心到车辆的后轮轴的中心位置。当方向盘转角发生变化是，转弯半径也随之变化。当方向盘转角为0时，车辆直行，没有转弯半径，或者可以说转弯半径无限大。当方向盘有一定的转角时，转角越大，转弯半径越小。由于车辆在转弯的过程中，每个车轮的行驶轨迹都是圆形(假设方向盘转角不变的情况下)，并且是同心圆，既圆心都是拟定的车辆转弯圆心。因此可以得出，在车辆转弯的过程中，车轮的位移设为S，则在足够短的时间内，可以视为每个车轮都在围绕拟定车辆转弯圆心做圆周运动。根据车辆的转弯半径确定车辆各个车轮的运动轨迹半径，例如，假设车辆的转弯半径为R，车辆在向右转弯时，右后轮的运动轨迹半径为R-H/2，左后轮的运动轨迹半径为R+H/2。其中H为两个车后轮的距离。右前轮的运动轨迹半径为左前轮的运动轨迹半径为其中L为车辆的前后轴距。同理车辆方向盘转向角向左时，可以得到各个车轮的运动轨迹半径。

由于车辆是刚体，刚体运动时，各个车轮相对拟定的车辆转弯过程中所围绕的圆心转动的角度ψ相同。根据之前计算得到的转弯过程中每个车轮的行驶距离，通过计算每个车轮的形式距离和运动轨迹半径之间的比例关系建立等式，就可以得到如下等式

其中，ψ为各个车轮相对拟定的车辆转弯过程中所围绕的圆心转动的角度；分别是四个车轮的行驶距离对时间的微分；R₁、R₂、R₃、R₄分别是四个车轮的运动轨迹半径。

在获取至少两个车轮的行驶距离之后，根据车辆当前转向，带入上述该车轮的运动轨迹半径，就可以得到一个等式，在等式中，只有车辆转弯半径R为未知量，联立就可计算得出车辆的转弯半径R。

S140、根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。

车辆转弯过程中，由于是刚体转动，当将其左右轮距视作为0时，其前轮转角与前后轮到拟定的车辆转弯过程中所围绕的圆心所围成的夹角相同，所以就可以计算出前轮转角，又由于前轮转角与方向盘转角正相关，就可以得到方向盘转角。

假设正相关系数为1，则有

所以，方向盘转角

其中，θ为方向盘转角；L为车辆的前后轴距；R为车辆的转弯半径。

本实施例的技术方案，通过获取汽车车轮的脉冲数据，可得到方向盘的角度，解决从原车CAN中读取数据，需要破坏原车的线路，如通过外接CAN来获取方向盘转角数据，又会增加产品的成本问题，实现了能够简单准确的获取方向盘转角信息，成本低，实用性强的效果。

在上述技术方案的基础上，获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号优选可以包括：从车辆总线中读取汽车两个车轮的转动脉冲信号；或在原车轮速传感器接头处或ABS接头处分接出脉冲数据采集装置，采集得到汽车两个车轮的转动脉冲信号。这样设置的好处在于给出了车轮脉冲信号的具体获取方式，实现了无需破坏原车的线路通过CAN中读取数据，或者通过外接CAN来获取方向盘转角数据，从而增加产品的成本，就可以获取方向盘转角信息，实用性强，并降低了获取方向盘转角成本的效果。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的方向盘转角的计算方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，增加了在车辆倒车过程中，在倒车影像中显示根据所述方向盘转角确定的倒车影像轨迹线和/或引导线。

如图2所示，所述方向盘转角的计算方法包括：

S210、获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号。

S220、根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离。

S230、根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径。

S240、根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。

S250、在车辆倒车过程中，在倒车影像中显示根据所述方向盘转角确定的倒车影像轨迹线和/或引导线。

倒车影像轨迹线和/或引导线，可以是根据方向盘的转角预测的车辆行驶轨迹或者范围，用于为用户倒车过程中，提供辅助倒车行车安全的功能。轨迹线和/或引导线的显示可以是直线框，也可以是曲线框，其中直线框的角度和曲线框的扭曲程度是根据方向盘转角来确定的。

本实施例在上述实施例的基础上，在确定方向盘转角后，将其得到的结果应用到倒车影像系统中，实现了通过计算方向盘的转角信息，再利用方向盘的转角信息提高车辆倒车过程中的行车安全的效果。

实施例三

图3a是本发明实施例三提供的方向盘转角的计算方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，对根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径进行进一步优化。

如图3a所示，所述方向盘转角的计算方法包括：

S310、获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号。

S320、根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离。

S330、设定车辆转弯半径为拟定车辆转弯圆心到后轮转动轴的中心位置。

图3b是本发明实施例三提供的车辆转弯示意图。如图3b所示，拟定车辆转弯圆心O到后轮转动轴的中心位置的距离即为车辆转弯半径R。车辆左右车轮的距离H，车辆的轴距L均可由输入车型或者输入实际值来得到。而且从图3b中可以得出，车辆转弯过程中，在相同的时间内，每个车轮行驶的距离是不同的，但是每个车轮对于拟定车辆转弯圆心O所转过的角度是相同的。

S340、根据所述车辆转弯半径确定所述车轮运动轨迹半径，所述车轮运动轨迹半径为车轮到所述拟定车辆转弯圆心的距离。

如图3b所示，设定车辆转弯半径R为车辆后轮轴中点到转弯圆心O的距离，所以对于车辆向右转弯来说，每个车轮的转弯半径可以通过车辆转弯半径R、车辆的轴距L以及车辆左右车轮的距离H来确定。

S350、建立两个车轮行驶距离与所述车轮运动轨迹半径之间的比例关系，确定车辆转弯半径。

图3c是本发明实施例三提供的车辆转弯示意图。如图3c所示，车辆左前轮行驶距离S₁、车辆左后轮行驶距离S₂、车辆右前轮行驶距离S₃以及车辆右后轮行驶距离S₄对于车辆转弯的圆心O来说，所转过的角度ψ是相同的，所以可以用车辆转弯过程中，车轮行驶的距离与转弯半径比例，建立等式，则在等式中只有车辆转弯半径R是未知量，所以通过至少两个车轮的行驶距离和车轮运动轨迹半径就可以解算出车辆转弯半径R。

S360、根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。

图3d是本发明实施例三提供的车辆转弯示意图。如图3d所示，在解算出车辆转弯半径R之后，可以将车辆转弯的过程视作前后都是单轮的刚体转弯，可以等价于自行车转弯。所以车辆的前轮转角的正切值就可以由L/R算出，即tanθ＝L/R，则前轮转角θ＝arctanL/R。再由前轮转角与方向盘转角是正相关关系，所以可以根据相关系数确定方向盘转角的值，本发明实施例中，正相关系数可以设置为1。

本实施例在上述实施例的基础上，给出了车辆转弯半径的具体计算过程，在通过获取车轮转动脉冲信号来计算方向盘转角时，本实施例给出了一个相对简单的算法，避免了因算法过于复杂致使技术方案难以实现，或需要较高成本来实现这一算法的情形。达到了能够简单、快速的实现算法的效果。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的方向盘转角的计算装置的结构示意图。如图4所示，所述方向盘转角的计算装置，包括：

车轮转动脉冲信号获取模块410，用于获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号；

车轮行驶距离计算模块420，用于根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离；

转弯半径确定模块430，用于根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径；

方向盘转角计算模块440，用于根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。

本实施例的技术方案，通过获取汽车车轮的脉冲数据，可得到方向盘的角度，解决了从原车CAN中读取数据，需要破坏原车的线路，如通过外接CAN来获取方向盘转角数据，又会增加产品的成本问题，实现了能够简单准确的获取方向盘转角信息，成本低，实用性强的效果。

在上述各实施例的基础上，所述车轮转动脉冲信号获取模块410具体用于：

从车辆总线中读取汽车两个车轮的转动脉冲信号；或

在上述各实施例的基础上，所述装置还包括：

在上述各实施例的基础上，转弯半径确定模块430具体用于：

在上述各实施例的基础上，所述方向盘转角计算模块440具体用于：

按照如下公式计算所述方向盘转角：

其中，θ为方向盘转角，R为车辆转弯半径，L为汽车轴距。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方向盘转角的计算方法，具备执行方向盘转角的计算方法相应的功能模块和有益效果。

值得说明的是，在本发明实施例说明书及其附图中，对于车辆的每个车轮的运动轨迹都是以圆形来说明的，各个车轮运行轨迹是圆形的条件时方向盘转角不发生变化。但是本发明实施例不仅限于对于方向盘转角不发生变化的情况进行保护，因为本领域技术人员能够想到，在方向盘不断发生变化的过程中，对于短时间内获取的各个车轮的行驶距离仍然可以视作圆形，或者说对于同一方向盘转角时的各个车轮运动位移对时间的微分量也是符合本发明实施例所提供的技术方案，可以通过本发明实施例提供技术方案解决方向盘转角不断变化的过程中计算各个瞬时方向盘的转角。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种方向盘转角的计算方法，其特征在于，包括：

获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号；

根据所述转动脉冲信号，分别计算所述车轮的行驶距离；

根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径；

根据所述车辆转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取汽车至少两个车轮的转动脉冲信号，包括：

从车辆总线中读取汽车两个车轮的转动脉冲信号；或

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在计算出所述方向盘转角之后，还包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述车轮的行驶距离，确定车辆转弯半径，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述转弯半径和车辆轴距，计算方向盘转角具体用于：

按照如下公式计算所述方向盘转角：

θ = \arctan \frac{L}{R}

其中，θ为方向盘转角，R为转弯半径，L为汽车轴距。

6.一种方向盘转角的计算装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述车轮转动脉冲信号获取模块具体用于：

从车辆总线中读取汽车两个车轮的转动脉冲信号；或

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，转弯半径确定模块具体用于：

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述方向盘转角计算模块具体用于：

按照如下公式计算所述方向盘转角：

θ = \arctan \frac{L}{R}

其中，θ为方向盘转角，R为车辆转弯半径，L为汽车轴距。