CN107356224A - 一种测量汽车挡位角度的系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种测量汽车挡位角度的系统，第一角度传感器可拆卸的安装于挡位杆底盘上，采集汽车的第一角速度值；第二角度传感器可拆卸的安装于挡位杆上，并与第一角度传感器垂直，采集挡位杆的第二角速度值；处理器分别与第一角度传感器以及第二角度传感器连接，可以依据获取到的第一角速度值和第二角速度值，计算出挡位杆的目标角度值，根据该目标角度值，便可以确定出挡位杆所处的挡位。可见，通过将两个角度传感器可拆卸的安装在对应的位置处，一旦角度传感器出现故障，便可以用新的角度传感器替代出故障的角度传感器，有效的降低了汽车挡位角度测量系统的维修难度，提升了挡位角度测量的可靠性和稳定性。

Description

一种测量汽车挡位角度的系统

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，特别是涉及一种测量汽车挡位角度的系统。

背景技术

手动挡汽车的挡位系统主要是采用6挡位结构模型，6个挡位分别是“1”，“2”，“3”，“4”，“5”和“R”挡，此外，还有立于中间槽的“N”挡。“N”挡即是空挡，在挡位与挡位切换的过程中，必须先切换到“N”挡，停留1秒钟左右再切换到另一个挡位。“R”挡为倒车挡，挡位系统的“R”挡是在“4”挡的右边，“5”挡的对面。汽车换挡是在比较快速的情况下进行，所以，要求挡位测量系统具备高速、准确的特点。

目前现在市场上大多采用磁感应器件来检测汽车的挡位。DW02 汽车挡位检测器是用于检测手动挡汽车挡位状态的传感器，该传感器工作的主要原理是磁感应，具体是通过内部磁场检测阵列,对挡杆上磁铁强度的判断,来确定挡杆的具体位置。

但是该传感器是集成于汽车挡位系统中，一旦传感器发生损坏，无法正常工作时，需要对整个集成系统进行拆卸，增加了维修的难度。尤其是对于较复杂的集成电路，由于传感器的损坏，可能导致整块集成电路的不可用。

可见，如何降低汽车挡位角度测量系统的维修难度，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种测量汽车挡位角度的系统，可以降低汽车挡位角度测量系统的维修难度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种测量汽车挡位角度的系统，包括第一角度传感器、第二角度传感器和处理器，

所述第一角度传感器可拆卸的安装于挡位杆底盘上，用于采集汽车的第一角速度值；

所述第二角度传感器可拆卸的安装于挡位杆上，并与所述第一角度传感器垂直，用于采集所述挡位杆的第二角速度值；

所述处理器分别与所述第一角度传感器以及所述第二角度传感器连接，用于依据获取的所述第一角速度值和所述第二角速度值，计算出所述挡位杆的目标角度值。

可选的，所述处理器通过I2C总线与所述第一角度传感器以及所述第二角度传感器连接。

可选的，所述处理器还用于对所述目标角度值进行加密处理，并将加密后的目标角度值传输至上位机。

可选的，所述处理器还用于利用滤波去噪算法对获取的所述第一角速度值和所述第二角速度值进行滤波去噪处理。

可选的，所述处理器具体用于对所述第一角速度值和所述第二角速度值进行积分处理，得出所述挡位杆的目标角度值。

可选的，所述处理器具体用于利用卡尔曼滤波算法对所述第一角速度值和所述第二角速度值进行处理，得出所述挡位杆的目标角度值。

可选的，还包括存储器，

所述存储器与所述处理器连接，用于存储所述处理器接收的所述第一角速度值和所述第二角速度值。

可选的，还包括LED灯，

所述处理器与所述LED灯连接，用于检测所述第一角度传感器和所述第二角度传感器是否正常工作；若否，则触发所述LED灯进行闪烁。

由上述技术方案可以看出，第一角度传感器可拆卸的安装于挡位杆底盘上，可以用于采集汽车的第一角速度值；第二角度传感器可拆卸的安装于挡位杆上，并与所述第一角度传感器垂直，可以采集所述挡位杆的第二角速度值；处理器分别与所述第一角度传感器以及所述第二角度传感器连接，可以获取到这两个角度传感器采集的角速度值，并且根据这两个角速度值即第一角速度值和第二角速度值，计算出所述挡位杆的目标角度值，根据该目标角度值，便可以确定出挡位杆所处的挡位。可见，通过将两个角度传感器可拆卸的安装在对应的位置处，一旦角度传感器出现故障，便可以用新的角度传感器替代出故障的角度传感器，相比于传统的集成式的传感器，本技术方案提供的测量汽车挡位角度的系统，有效的降低了汽车挡位角度测量系统的维修难度，提升了挡位角度测量的可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种测量汽车挡位角度的系统的硬件结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一角度传感器和第二角度传感器的安装位置的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种处理器分别与存储器、第一角度传感器和第二角度传感器连接方式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种测量汽车挡位角度的系统。图1为本发明实施例提供的一种测量汽车挡位角度的系统的硬件结构示意图，该系统包括：第一角度传感器12、第二角度传感器 13和处理器14，

本发明实施例提供的测量汽车挡位角度的系统主要作用于挡位杆硬件模型上，其中该挡位杆硬件模型包括挡位杆底盘10和挡位杆 11。

所述第一角度传感器12可拆卸的安装于挡位杆底盘10上，用于采集汽车的第一角速度值。

所述第二角度传感器13可拆卸的安装于挡位杆11上，并与所述第一角度传感器12垂直，用于采集所述挡位杆的第二角速度值。

在本发明实施例中，第一角度传感器12和第二角度传感器13可以采用MPU6050组件，MPU6050整合了三轴陀螺仪三轴加速度器，利用该三轴陀螺仪便可以获取到相应的角速度值。

考虑到角度传感器可能会出现故障，导致系统无法正常工作的情况发生，在本发明实施中第一角度传感器12和第二角度传感器13均可拆卸的安装在对应的位置处。

在具体实现中，首先把挡位杆硬件模型放置在水平面上，把挡位杆拨至空挡位置并且保持不动，再把其中一个角度传感器即第一角度传感器水平安装在挡位杆底盘上，作为系统标定用的传感器；另一个角度传感器即第二角度传感器则水平安装在汽车挡位杆上，并把两个角度传感器都要牢牢地固定在对应的位置上，以第一角度传感器为基准，挡位杆上的第二角度传感器与之成90度状态，以保证角度传感器正常工作。

其中，第一角度传感器和第二角度传感器是同一个三轴陀螺仪的两个不同的部分，对于第一角度传感器和第二角度传感器的具体安装位置如图2所示，由图2可以看出，标有“x”箭头方向的第一角度传感器12安装在挡位杆地盘上，标有“y”箭头方向的第二角度传感器13 按照在挡位杆上。

挡位杆上的第二角度传感器13与挡位杆牢牢地固定在一起后，当挡位杆的位置发生变动，第二角度传感器13就会受到触发，并且配合第一角度传感器，得到挡杆的实时角速度值。因此，无论汽车在上坡、下坡、平稳、颠簸等任何情况下，通过这两个角度传感器都能得到汽车的挡位倾角信息即角速度值，再把挡位倾角信息传输给处理器进行处理就能得出汽车挡位的具体位置。

所述处理器13分别与所述第一角度传感器12以及所述第二角度传感器13连接，用于依据获取的所述第一角速度值和所述第二角速度值，计算出所述挡位杆的目标角度值。

在本发明实施例中，处理器14可以通过I2C总线与所述第一角度传感器12以及所述第二角度传感器13连接，也即第一角度传感器 12和第二角度传感器13通过该I2C总线将采集的第一角速度值和第二角速度值传输给处理器14。为后续介绍方便，可将第一角速度值和第二角速度值统称为角速度值。

考虑到传输的角速度值由于误动作等原因，导致处理器14接收到的数据信息中除了所需的角速度值外，还有可能包含有其它干扰信息，对此，可以先对获取到的第一角速度值和第二角速度值进行滤波去噪处理。具体的，处理器14可以利用滤波去噪算法对获取的所述第一角速度值和所述第二角速度值进行滤波去噪处理。

第一角速度值和第二角速度值均是以地面为参考面的绝对数值，在本发明实施例中，可以通过计算第二角速度值和第一角速度值的差值，从而得出挡位杆的相对角速度值，该相对角速度值可以反映出挡位杆的位置变化情况。

为了提升目标角度值的准确性，在本发明实施中，可以取平均值的方式计算目标角度值。

处理器14可以每隔1毫秒读取一次第一角度传感器12和第二角度传感器13各自对应的第一角速度值和第二角速度值，计算第二角速度值和第一角速度值的差值，即挡位杆的相对角速度值。

假设计算出的相对角速度值为w，以3次为例，目标角度值可以按照如下公式计算，

X＝(w1*t1+w2*t2+w3*t3)/1000

其中，X表示目标角度值，w1为依据于第一次采集的第一角速度值和第二角速度值计算出的挡位杆的相对角速度值；t1为第一次采集第一角速度值和第二角速度值时对应的时间；w2为依据于第二次采集的第一角速度值和第二角速度值计算出的挡位杆的相对角速度值； t2为第二次采集第一角速度值和第二角速度值时对应的时间；w3为依据于第三次采集的第一角速度值和第二角速度值计算出的挡位杆的相对角速度值；t3为第三次采集第一角速度值和第二角速度值时对应的时间。

取平均值的次数可以根据实际情况进行设置，假设对n次取平均，目标角度值可以按照如下公式计算，

X＝(w1*t1+w2*t2+w3*t3+…+wn*tn)/1000

上述过程相当于是一个积分的过程，即处理器可以通过对第一角速度值和第二角速度值进行积分处理，得出所述挡位杆的目标角度值。

除积分处理的方式外，处理器也可以利用卡尔曼滤波算法对所述第一角速度值和所述第二角速度值进行处理，得出所述挡位杆的目标角度值。

当挡位杆处于不同的挡位时，其对应的角度值，依据该目标角度值便可确定出挡位杆处于哪个挡位。

为了便于用户可以直接读取到汽车的挡位信息，在本发明实施例中，处理器可以将计算出的目标角度值传输至上位机，通过上位机的可视化界面展示挡位结果，即挡位杆处于哪个挡位。

在本发明实施例中，处理器向上位机发送目标角度值的方式可以有两种。一种方式，可以是将处理器与上位机通过I2C总线连接，依据I2C总线实现数据的传输；另一种方式，可以是通过脉冲宽度调制模式(Pulse Width Modulation，PWM)，将目标角度值转化为PWM波的形式出输给上位机。

为了保证数据的安全性，处理器在向上位机传输该目标角度值时，可以对目标角度值进行加密处理，将加密后的目标角度值传输至上位机。

其中，对数据进行加密的密钥可以自主设定，上位机在接收到处理器传输的数据后，便可以通过该密钥对其进行解密处理，获取到目标角度值。

通过对目标角度值的加密处理，可以防止目标角度值被随意篡改，保证了数据传输的安全性。

由上述技术方案可以看出，第一角度传感器可拆卸的安装于挡位杆底盘上，可以用于采集汽车的第一角速度值；第二角度传感器可拆卸的安装于挡位杆上，并与所述第一角度传感器垂直，可以采集所述挡位杆的第二角速度值；处理器分别与所述第一角度传感器以及所述第二角度传感器连接，可以获取到这两个角度传感器采集的角速度值，并且根据这两个角速度值即第一角速度值和第二角速度值，计算出所述挡位杆的目标角度值，根据该目标角度值，便可以确定出挡位杆所处的挡位。可见，通过将两个角度传感器可拆卸的安装在对应的位置处，一旦角度传感器出现故障，便可以用新的角度传感器替代出故障的角度传感器，相比于传统的集成式的传感器，本技术方案提供的测量汽车挡位角度的系统，有效的降低了汽车挡位角度测量系统的维修难度，提升了挡位角度测量的可靠性和稳定性。

处理器14通过I2C总线与角度传感器进行高速的数据通讯，获得角速度值。在实时、高速的通讯过程中产生大量的数据，为此，可以在处理器14的基础上扩展一个小型的存储器，用来存储大量的数据，同时提供给处理器14进行数据处理。

具体的，可以将存储器与处理器连接，用于存储所述处理器接收的所述第一角速度值和所述第二角速度值。

其中，处理器与存储器之间可以是通过I2C总线进行连接。

由上述介绍可知，处理器与第一角度传感器和第二角度传感器也可以通过I2C总线连接，I2C总线是一种双向二线制同步串行总线。其包括串行数据线(Serial Data Line，SDA)和串行时钟线(Serial Clock Line，SCL)，处理器通过I2C总线分别与存储器、第一角度传感器和第二角度传感器连接方式如图3所示。

为了便于用户直观的了解到第一角度传感器的第二角度传感器的工作状态，可以设置LED灯。

所述处理器14与所述LED灯连接，用于检测所述第一角度传感器和所述第二角度传感器是否正常工作；若否，则触发所述LED灯进行闪烁。

以上对本发明实施例所提供的一种测量汽车挡位角度的系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程 ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (8)

1.一种测量汽车挡位角度的系统，其特征在于，包括第一角度传感器、第二角度传感器和处理器，

所述第一角度传感器可拆卸的安装于挡位杆底盘上，用于采集汽车的第一角速度值；

所述第二角度传感器可拆卸的安装于挡位杆上，并与所述第一角度传感器垂直，用于采集所述挡位杆的第二角速度值；

所述处理器分别与所述第一角度传感器以及所述第二角度传感器连接，用于依据获取的所述第一角速度值和所述第二角速度值，计算出所述挡位杆的目标角度值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理器通过I2C总线与所述第一角度传感器以及所述第二角度传感器连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于对所述目标角度值进行加密处理，并将加密后的目标角度值传输至上位机。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于利用滤波去噪算法对获取的所述第一角速度值和所述第二角速度值进行滤波去噪处理。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器具体用于对所述第一角速度值和所述第二角速度值进行积分处理，得出所述挡位杆的目标角度值。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器具体用于利用卡尔曼滤波算法对所述第一角速度值和所述第二角速度值进行处理，得出所述挡位杆的目标角度值。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的系统，其特征在于，还包括存储器，

所述存储器与所述处理器连接，用于存储所述处理器接收的所述第一角速度值和所述第二角速度值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括LED灯，

所述处理器与所述LED灯连接，用于检测所述第一角度传感器和所述第二角度传感器是否正常工作；若否，则触发所述LED灯进行闪烁。