CN109572815A - 判断车辆的方向盘回正的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种迅速且准确地判断车辆的方向盘是否回正的设备和方法。所述设备，包括：加速度和角速度感测装置，设置在车辆的方向盘上，用于感测并输出对应于方向盘的加速度值和角速度值；控制装置，与所述加速度和角速度感测装置连接，以接收所述加速度值和角速度值；所述控制装置用于，当所述加速度值大于第一阈值时开始计算所述角速度值积分之和；还用于，当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时发出一提示信号；提示装置，用于接收所述提示信号并且做出方向盘未回正的提示处理。本申请通过迅速且准确地判断车辆的方向盘是否回正，使得驾驶员不再依赖于的主观意识和停车经验，提供了便利性并且降低了人工成本。

Description

判断车辆的方向盘回正的设备及方法

技术领域

本申请涉及车辆工程领域，具体的，涉及一种判断车辆的方向盘是否回正的设备及方法。

背景技术

目前，车辆驻车后方向盘没有回正的现象比较普遍，导致车辆的转向机构，轮胎，悬挂支柱持续处于受力状态，久而久之会加速这些部件的老化或者变形，进而引发事故。目前为克服方向盘未回正的问题，一般都是依赖于驾驶员的主观意识和停车经验，比较不便。

公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种迅速且准确地判断车辆的方向盘是否回正的设备和方法。

为了解决上述问题，本申请提供一种判断车辆的方向盘是否回正的设备，包括：加速度和角速度感测装置，设置在车辆的方向盘上，用于感测并输出对应于方向盘的加速度值和角速度值；控制装置，与所述加速度和角速度感测装置连接，以接收所述加速度值和角速度值；所述控制装置用于，当所述加速度值大于第一阈值时开始计算所述角速度值积分之和；还用于，当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时发出一提示信号；提示装置，用于接收所述提示信号并且做出方向盘未回正的提示处理。

进一步的，所述控制装置还可以用于，当所述加速度值处于第二阈值范围以内时停止计算所述角速度值积分之和。

进一步的，所述控制装置还可以用于，当计算出的所述角速度值积分之和小于所述方向盘的回正角度阈值时控制所述加速度和角速度感测装置进行归零操作。

进一步的，所述控制装置还可以用于，在开始计算所述角速度值积分之和之前，对所述加速度和角速度感测装置进行至少一次校准操作。

进一步的，所述加速度和角速度感测装置可以包括陀螺仪传感器；所述控制装置可以包括单片机或者中央处理器；所述提示装置可以包括显示器、扬声器、灯光报警器和/或声光报警器。

进一步的，所述第一阈值的范围可以为：0.05G至0.2G；所述第二阈值的范围可以为：0.05G至0.2G；所述方向盘的回正角度阈值的范围可以为：5度至15度。

更进一步的，所述第一阈值为：0.1G；所述第二阈值为：0.1G；所述方向盘的回正角度阈值为：10度。

本申请还涉及一种判断车辆的方向盘是否回正的方法，包括：获取设置在车辆的方向盘上的加速度和角速度感测装置的加速度值和角速度值；当所述加速度值大于第一阈值时开始计算所获取的角速度值积分之和；当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时，发出车辆的方向盘未回正的提示信号。

进一步的，当计算出的所述角速度值积分之和小于所述方向盘的回正角度阈值时，对所述加速度和角速度感测装置进行归零操作。

进一步的，在获取所述加速度值和角速度值之前，所述方法还可以包括：对所述加速度和角速度感测装置进行如下校准操作；

在车辆方向盘回正的情况下，分别获取所述加速度和角速度感测装置的X轴、Y轴和Z轴上的加速度值的平均值以及角速度值的平均值；

如果所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的纵轴或者盘面上，则将所述X轴或Y轴所对应的加速度值的平均值减去重力参考值；

如果所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的横轴上，则将所述Z轴所对应的加速度值的平均值减去重力参考值；

将获取的各个平均值进行保存。

本申请的有益效果是：本申请通过迅速且准确地判断车辆的方向盘是否回正，解决了方向盘未回正的问题，使得驾驶员不再依赖于的主观意识和停车经验，提供了便利性并且降低了人工成本，提高了市场竞争力。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的判断车辆的方向盘是否回正的设备的框图；

图2是根据本申请实施例的判断车辆的方向盘是否回正的方法的流程图；

图3是根据本申请的又一实施例的判断车辆的方向盘是否回正的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“配置为”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。其中，图1是根据本申请实施例的判断车辆的方向盘是否回正的设备的框图。图2是根据本申请实施例的判断车辆的方向盘是否回正的方法的流程图。图3是根据本申请的又一实施例的判断车辆的方向盘是否回正的方法的流程图。

如图1所示，本申请的一种判断车辆的方向盘是否回正的设备，该设备包括加速度和角速度感测装置1、控制装置2和提示装置3。

加速度和角速度感测装置1设置在车辆的方向盘上，以用于感测并输出对应于方向盘的加速度值和角速度值。具体的，所述加速度和角速度感测装置1可以设置在车辆的方向盘的上面，例如贴接在方向盘的外表面上，也可以设置在方向盘的内部，例如固定设置在方向盘的内部。

在正式接收并处理加速度和角速度感测装置1所检测的数据之前，需要对所述加速度和角速度感测装置1进行校准操作，从而去掉各个输出轴的零漂点的值。具体的，可以分别读取三个坐标轴X轴、Y轴和Z轴上的多组数据并且分别取平均值，并且将这些平均值数据保存在存储器中。

进一步的，为了避免受到重力加速度对于测量值的影响，根据加速度和角速度感测装置1放置的不同位置对所感测到的加速度的初始值进行相应的处理。

具体的，如果将所述加速度和角速度感测装置1设置在所述方向盘的纵轴或者盘面上，则需要对加速度和角速度感测装置1的X轴和Y轴上所检测的加速度值减去重力参考值，例如当加速度和角速度感测装置1中的加速度计的量程为±4G(重力单位)时，那么在重力影响下，在加速度和角速度感测装置1水平放置时，X轴或Y轴的输出是8192LSB(LeastSignificant Bit，最低有效位)，那么，根据加速度和角速度感测装置1的放置角度，将X轴和Y轴上所检测的加速度值减去8192LSB，以获得准确的初始值。例如，当加速度和角速度感测装置1水平放置时，将X轴减去8192LSB，当加速度和角速度感测装置1相对于方向盘的横轴而旋转90度而垂直放置时，则将Y轴减去8192LSB。

如果将所述加速度和角速度感测装置1设置在所述方向盘的横轴上，例如方向盘中间的LOGO上方，则需要对加速度和角速度感测装置1的Z轴上所检测的加速度值减去重力参考值，例如，当加速度和角速度感测装置1中的加速度计的量程为±4G(重力单位)时，那么在重力影响下，Z轴的输出是8192LSB，那么，则需要将Z轴上所检测的加速度值减去8192LSB，以获得准确的初始值。

这里需要说明的是，由于所述加速度和角速度感测装置1中的加速度计与陀螺仪的输出原理有所不同，陀螺仪是绕着哪个轴转动，哪个轴输出，而加速度计是哪个轴和地面垂直就由哪个轴输出，例如输入1G。因此，当所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的纵轴或方向盘中间的LOGO上方时，本申请的计算角度的数据来自陀螺仪的Z轴，而加速度计的X轴或者Y轴输出数据。而当所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的横轴上时，本申请的计算角度的数据来自陀螺仪的X轴或者Y轴，而加速度计的Z轴输出数据。

作为本申请的一个实施例，所述加速度和角速度感测装置1可以为陀螺仪传感器。并且在初次安装加速度和角速度感测装置1时，首先要确定方向盘是已经回正的，此时就可以对陀螺仪传感器做校准计算。计算方法如下。在开启陀螺仪传感器之后，此时可以读取该陀螺仪传感器所包含的加速度计和陀螺仪的数据。读取加速度计和陀螺仪6个轴上的若干组数据后，分别取平均值。若陀螺仪传感器是吸附在方向盘的盘面上(例如LOGO处)或者纵轴上，则需要将陀螺仪传感器中的加速度计X轴或Y轴(如上面所描述的，根据陀螺仪传感器的安装角度不同而选取X轴或Y轴)计算出的平均值减去因为地球重力输出的8192LSB。若是安装在在方向盘的横轴上，则需要将受重力加速度影响的Z轴减去8192LSB。计算完成后将这6个平均值数据保存在存储器中，后面只要不重新安装陀螺仪传感器就不需要重新对其进行校准操作。

这里需要说明的是，在后续的所有的计算中，都需要将读取到的陀螺仪传感器中的加速度数据和陀螺仪数据与上述计算出并保存下来的平均值进行补偿操作后使用，例如将读取的每一个坐标轴上的数据减去对该坐标轴相对应的平均值，也就是说，将陀螺仪传感器中的陀螺仪的三个轴读取出的原始数据分别减去对应轴的平均值，将陀螺仪传感器中的加速度计的三个轴读取出的原始数据分别减去对应轴的平均值。此时计算出的加速度计和陀螺仪数据均为去掉零漂点的值。此外，根据不同的加速度计的量程，会获取到不同的初始最低有效位。例如，加速度计量程为±2G时，那么其在重力影响下，加速度和角速度感测装置1水平放置时，Z轴的输出是±16384LSB。加速度计量程为±4g时那么其在重力影响下，加速度和角速度感测装置1水平放置时，Z轴的输出是±8192LSB。加速度计量程为±8g时，那么其在重力影响下，加速度和角速度感测装置1水平放置时，Z轴的输出是±4096LSB。加速度计量程为±16g时，那么其在重力影响下，加速度和角速度感测装置1水平放置时，Z轴的输出是±2048LSB。

所述控制装置2与所述加速度和角速度感测装置1连接，以用于接收所述加速度值和角速度值。所述控制装置2可以为单片机或者中央处理器(CPU)，并且所述控制装置2可以设置到车辆的方向盘、车辆中控台、中央仪表盘、行车记录仪、集成有倒车显示系统的车辆后视镜中，此外所述控制装置2也可以设置在独立于车辆的远程服务器中。所述控制装置2用于，当所述加速度值大于第一阈值时，开始计算所述角速度值积分之和。也就说，当从加速度和角速度感测装置1接收到的三个轴的值变化都大于第一阈值的时候，则认为车辆的方向盘开始转动，本申请开始计算方向盘的转动角度。所述第一阈值的范围可以在0.05G至0.2G之间，优选地，所述第一阈值为0.1G。为了更准确地判断车辆方向盘是否开始转动，在满足上述条件之后，本申请还可以进一步限制开始计算的条件，例如还需要满足加速度和角速度感测装置1中的陀螺仪所计算出的角速度大于0.5度/秒的时候开始计算角度。

这里需要说明的是，所述角速度值积分之和指的是，将每一个角速度值求角速度对于时间的积分，并且将所求得的积分进行累加，也就是角速度×时间片的累加的过程，最后将累加的角度值作为所述计算角度。

接下来，当满足上面开始计算的条件时，本申请开始计算陀螺仪的角速度，具体的，可以将经过上面去掉零漂点值的陀螺仪的数据值除以灵敏度，从而获取当前时间点的陀螺仪的角速度值，例如，将陀螺仪的数据(单位LSB)除以65.6LSB/度/秒，这样计算出来的就是陀螺仪的角速度，其中的灵敏度值65.6LSB/度/秒为陀螺仪量程为±500度/秒时的灵敏度。根据不同的陀螺仪的量程，会获取到不同的灵敏度，例如，陀螺仪量程为±2000度/秒时，其灵敏度为16.4LSB/度/秒，陀螺仪量程为±1000度/秒时，其灵敏度为32.8LSB/度/秒，陀螺仪量程为±500度/秒时，其灵敏度为65.6LSB/度/秒，陀螺仪量程为±250度/秒时，其灵敏度为131.2LSB/度/秒，陀螺仪量程为±125度/秒时，其灵敏度为262.4LSB/度/秒。

接下来，本申请根据当前绕陀螺仪旋转的轴的输出来计算角度，由于陀螺仪绕的不同轴正反旋转的时候是分别输出正角速度和负角速度的，所以在此过程中只要一直对角速度求积分并累加每次经过积分计算的角度即可，具体的计算过程如下：

两次陀螺仪事件的间隔时间＝当前事件的时间戳-上次事件的时间戳；

当前角度累加+＝转动轴角速度×两次陀螺仪事件的间隔时间；

当前姿态角＝上一次的姿态角+当前角度累加；

更进一步的，根据公式： 其中，角速度(i)表示在转动方向盘的事件中，本申请在第i次采集到的陀螺仪传感器的某个轴输出值，时间戳(i)表示本申请标识的进行第i次采集的时间戳，j表示对应本次转动方向盘的事件中的采集次数，且j大于等于1，时间戳(i-1)表示进行作为开始一次旋转事件的采样的上一次采样的时间戳。所以时间戳(i)-时间戳(i-1)是为了确定车辆从上次采集数据的时间到当前采集数据时间的时间差。

接下来，当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时，所述控制器2向所述提示装置发出一个提示信号，以表示车辆方向盘并未回正。具体的，所述方向盘的回正角度阈值的范围可以在5度至15度之间，优选地，所述方向盘的回正角度阈值为10度。

进一步的，为了确保在方向盘停止转动后才开始判断方向盘是否回正，本申请在当加速度计的三个轴的计算值都保持在第二阈值的范围以内时，才开始进行进一步的判断操作。具体的，所述第二阈值的范围可以在0.05G至0.2G之间，优选地，所述第二阈值为0.1G。

也就是说，当加速度计的三个轴的值都稳定在第二阈值的范围内时，当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时，所述控制器2才向所述提示装置发出一个提示信号，而当计算出的所述角速度值积分之和小于方向盘的回正角度阈值时，本申请则判断出方向盘已经回正，并且将陀螺仪计算的角度归零。

所述提示装置3与控制装置2连接，用于接收所述提示信号并且做出方向盘未回正的提示处理。也就是说，当所述提示装置3接收到来自控制装置2的提示信号后开始进行提示处理操作，例如，在提示装置实例化为显示器的情况下，可以显示相应的提示动画，在提示装置实例化为扬声器的情况下，可以发出报警提示音。在提示装置实例化为灯光报警器和/或声光报警器的情况下，可以发出点亮报警灯和/或发出报警提示音。

如图2所示，本申请的第一实施例涉及一种判断车辆的方向盘是否回正的方法，该方法包括以下步骤S1至步骤S3：

首先，在步骤S1，本申请获取设置在车辆的方向盘上的加速度和角速度感测装置的加速度值和角速度值。具体的，可以利用设置在车辆方向盘横轴上、纵轴上或者方向盘中间LOGO上的加速度和角速度感测装置所感测方向盘的加速度值和角速度值。

在步骤S2，当所述加速度值大于第一阈值时开始计算所获取的角速度值积分之和。当从所述加速度和角速度感测装置接收到的三个轴的值变化都大于第一阈值的时候，则认为车辆的方向盘开始转动，本申请开始计算方向盘的转动角度。所述第一阈值的范围可以在0.05G至0.2G之间，优选地，所述第一阈值为0.1G。本申请根据当前绕陀螺仪旋转的轴的输出来计算角度，由于陀螺仪绕的不同轴正反旋转的时候是分别输出正角速度和负角速度的，所以在此过程中只要一直累加计算角度即可。

最后，在步骤S3，当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时，发出车辆的方向盘未回正的提示信号。具体的，本申请向所述提示装置发出一个提示信号，以表示车辆方向盘并未回正。

如图3所示，本申请的第二实施例涉及一种判断车辆的方向盘是否回正的方法，该方法包括以下步骤S21至步骤S25：

首先，在步骤S21，本申请对所述加速度和角速度感测装置进行如下校准操作：在车辆方向盘回正的情况下，分别获取所述加速度和角速度感测装置的X轴、Y轴和Z轴上的加速度值的平均值以及角速度值的平均值；如果所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的纵轴或者盘面上，则将所述X轴或Y轴所对应的加速度值的平均值减去重力参考值；如果所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的横轴上，则将所述Z轴所对应的加速度值的平均值减去重力参考值；将获取的各个平均值进行保存。

在完成了上述校准操作之后，本申请继续执行步骤S22，本申请获取设置在车辆的方向盘上的加速度和角速度感测装置的加速度值和角速度值。具体的，可以利用设置在车辆方向盘横轴上、纵轴上或者方向盘中间LOGO上的加速度和角速度感测装置所感测方向盘的加速度值和角速度值。

在步骤S23，当所述加速度值大于第一阈值时开始计算所获取的角速度值积分之和。当从所述加速度和角速度感测装置接收到的三个轴的值变化都大于第一阈值的时候，则认为车辆的方向盘开始转动，本申请开始计算方向盘的转动角度。

在步骤S24，当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时，发出车辆的方向盘未回正的提示信号。具体的，本申请向所述提示装置发出一个提示信号，以表示车辆方向盘并未回正。

在步骤S25，当计算出的所述角速度值积分之和小于方向盘的回正角度阈值时，本申请对所述加速度和角速度感测装置进行归零操作。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

此外，本申请还涉及一种车载设备(图中未示出)，所述车载设备可以包括：车辆中控台、中央仪表盘、行车记录仪、集成有倒车显示系统的车辆后视镜或者可以为能够显示倒车影像的车载设备，所述车载设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现上面所述的判断车辆的方向盘是否回正的方法。

另外，本申请还可以涉及一种车辆(图中未示出)，其包括壳体以及壳体内的驾驶室，所述驾驶室内可以设置有上面所描述的车载设备。

本申请所涉及的计算机程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体装置、虚拟装置、优盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读计算机存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取计算机存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及其他软件分发介质等。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种判断车辆的方向盘是否回正的设备，其特征在于，包括：

加速度和角速度感测装置，设置在车辆的方向盘上，用于感测并输出对应于方向盘的加速度值和角速度值；

控制装置，与所述加速度和角速度感测装置连接，以接收所述加速度值和角速度值；所述控制装置用于，当所述加速度值大于第一阈值时开始计算所述角速度值积分之和；还用于，当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时发出一提示信号；

提示装置，用于接收所述提示信号并且做出方向盘未回正的提示处理。

2.根据权利要求1所述的判断车辆的方向盘是否回正的设备，其特征在于，所述控制装置还用于，当所述加速度值处于第二阈值范围以内时停止计算所述角速度值积分之和。

3.根据权利要求2所述的判断车辆的方向盘是否回正的设备，其特征在于，所述控制装置还用于，当计算出的所述角速度值积分之和小于所述方向盘的回正角度阈值时控制所述加速度和角速度感测装置进行归零操作。

4.根据权利要求1或2所述的判断车辆的方向盘是否回正的设备，其特征在于，所述控制装置还用于，在开始计算所述角速度值积分之和之前，对所述加速度和角速度感测装置进行至少一次校准操作。

5.根据权利要求1或2所述的判断车辆的方向盘是否回正的设备，其特征在于，所述加速度和角速度感测装置包括陀螺仪传感器；所述控制装置包括单片机或者中央处理器；所述提示装置包括显示器、扬声器、灯光报警器和/或声光报警器。

6.根据权利要求2所述的判断车辆的方向盘是否回正的设备，其特征在于，所述第一阈值的范围为：0.05G至0.2G；所述第二阈值的范围为：0.05G至0.2G；所述方向盘的回正角度阈值的范围为：5度至15度。

7.根据权利要求6所述的判断车辆的方向盘是否回正的设备，其特征在于，所述第一阈值为：0.1G；所述第二阈值为：0.1G；所述方向盘的回正角度阈值为：10度。

8.一种判断车辆的方向盘是否回正的方法，其特征在于，包括：

获取设置在车辆的方向盘上的加速度和角速度感测装置的加速度值和角速度值；

当所述加速度值大于第一阈值时开始计算所获取的角速度值积分之和；

当计算出的所述角速度值积分之和大于或等于方向盘的回正角度阈值时，发出车辆的方向盘未回正的提示信号。

9.根据权利要求8所述的判断车辆的方向盘是否回正的方法，其特征在于，当计算出的所述角速度值积分之和小于所述方向盘的回正角度阈值时，对所述加速度和角速度感测装置进行归零操作。

10.根据权利要求8或9所述的判断车辆的方向盘是否回正的方法，其特征在于，在获取所述加速度值和角速度值之前，所述方法还包括：对所述加速度和角速度感测装置进行如下校准操作；

在车辆方向盘回正的情况下，分别获取所述加速度和角速度感测装置的X轴、Y轴和Z轴上的加速度值的平均值以及角速度值的平均值；

如果所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的纵轴或者盘面上，则将所述X轴或Y轴所对应的加速度值的平均值减去重力参考值；

如果所述加速度和角速度感测装置设置在所述方向盘的横轴上，则将所述Z轴所对应的加速度值的平均值减去重力参考值；

将获取的各个平均值进行保存。