CN110395175A - 一种感知拨杆位置的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种感知拨杆位置的方法。利用两个独立的加速度传感器可以有效过滤噪声，提高检测精度，同时支持多挡位检测。本发明是档位的状态检测，不依赖于拨杆运动瞬间，可以根据实际需求控制检测频率，实现低功耗和高性能的平衡。
Description
技术领域
本发明涉及一种感知拨杆位置的方法和系统。
背景技术
方向盘左后方是转向的控制杆，向上推是右转向灯，向下推是左转向灯，转弯后控制杆会自动跳回中间空挡位置。该控制杆也可以称作转向拨杆或转向灯拨杆等名称。
在目前的很多智能驾驶系统中，把转向拨杆的状态作为重要的输入。比如车道偏离预警系统，在车辆压线的时候根据转向拨杆位置会有不同的报警策略：当转向拨杆在转向位的时候，车辆压线不会报警；当转向拨杆不在转向位的时候，车辆压线的时候就会提醒驾驶员注意路况。
而目前的做法是在转向拨杆上设置一个加速度传感器来监测转向拨杆的位置变化，即监测转向拨杆位于左转位置，右转位置还是空挡位置。
加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。
但是，由于汽车在实际使用过程中环境会比较复杂，用加速度传感器检测拨杆位置的方法存在很大的问题。主要是下面二个问题：
问题1：仅仅能检测拨杆位置发生变化瞬间，对于多档拨杆检测难度大。
问题2：在实际工况中由于震动或整体运动导致误检测。
因此，急需一种新的检测拨杆位置的方法和设备，能够克服现有技术方案中出现的问题。
发明内容
一种感知拨杆位置的方法，
步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；
步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；
步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：
θ1-θ2-（θ01–θ02）；
步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；
步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
优选的，步骤4中：监测周期的设置可以与第一模块和第二模块的电量容量相关，电量容量较多则可以设置较小的监测周期。
优选的，步骤4中：监测周期的设置可以与拨杆档位数量相关，拨杆档位数量多，则每一次的位置变动幅度小，最好是设置更小的监测周期。
优选的，步骤6中：平滑滤波方法可以从下面现有的方法中选择：盒式滤波、均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波、导向滤波。
还提供了一种感知拨杆位置的系统，包括：第一模块，该第一模块被安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；第二模块，该第二模块被安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；标定部件，用于在安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；检测部件，用于当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；计算部件，用于通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：θ1-θ2-（θ01–θ02）；去噪部件，用于通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；判定部件，用于当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
优选的，监测周期的设置可以与第一模块和第二模块的电量容量相关，电量容量较多则可以设置较小的监测周期。
优选的，监测周期的设置可以与拨杆档位数量相关，拨杆档位数量多，则每一次的位置变动幅度小，最好是设置更小的监测周期。
优选的，平滑滤波方法可以从下面现有的方法中选择：盒式滤波、均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波、导向滤波。
还提供了一种计算机可读介质，包括了计算机程序，处理器执行该程序来实现如下方法：步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：θ1-θ2-（θ01–θ02）；步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；步骤7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
还提供了一种计算机程序，包括指令来执行如下方法：步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：θ1-θ2-（θ01–θ02）；步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
本发明能带来如下技术效果：
利用两个独立的加速度传感器可以有效过滤噪声，提高检测精度，同时支持多挡位检测。
本发明是档位的状态检测，不依赖于拨杆运动瞬间，可以根据实际需求控制检测频率，实现低功耗和高性能的平衡。
附图说明
图1是根据本发明的第一个实施例的设备装配图；
图2是根据本发明的第一个实施例的标定原理图；
图3是根据本发明第一实施例的流程图。
具体实施方式
实施例1
根据本发明的第一个实施例的设备装配图如图1所示。
第一模块至少包括第一加速度传感器和第一通信模块，第一加速度传感器可以是现在的各种类型传感器，例如常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。第一模块安装到拨杆上。
第二模块至少包括第二加速度传感器和第二通信模块，第二加速度传感器可以是现在的各种类型传感器。第二模块安装到车身上。
用于处理信息的处理器没有在图中现实，可以是单独设置的处理器，也可以是与其他功能模块共用的处理器。
根据本发明的第一个实施例的标定原理图如图2所示。
标定：安装完第一模块（1）和第二模块（2）后，记录加速度方向（如果静止或则匀速直线运动的时候，加速度方向就是重力方向）和第一模块（1）和第二模块（2）的水平夹角（θ01，和θ02）。
根据本发明第一实施例的流程图如图3所示。
步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器。
步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器。
步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02。
步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2。
优选的，监测周期的设置可以与第一模块和第二模块的电量容量相关，电量容量较多则可以设置较小的监测周期。
优选的，监测周期的设置可以与拨杆档位数量相关，拨杆档位数量多，则每一次的位置变动幅度小，最好是设置更小的监测周期。
步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：
θ1-θ2-（θ01–θ02）。
步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声。
优选的，平滑滤波方法可以从下面现有的方法中选择：盒式滤波、均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波、导向滤波。
步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。其中，夹角预定值是根据拨杆的实际档位变化时的角度变化来设置的。例如，如果每变动一个档位，会产生5°的角度变化，那么可以将夹角预定值设置为4°。
实施例2
一种感知拨杆位置的系统，包括：第一模块，该第一模块被安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；第二模块，该第二模块被安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；标定部件，用于在安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；检测部件，用于当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；计算部件，用于通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：θ1-θ2-（θ01–θ02）；去噪部件，用于通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；判定部件，用于当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
优选的，监测周期的设置可以与第一模块和第二模块的电量容量相关，电量容量较多则可以设置较小的监测周期。
优选的，监测周期的设置可以与拨杆档位数量相关，拨杆档位数量多，则每一次的位置变动幅度小，最好是设置更小的监测周期。
优选的，平滑滤波方法可以从下面现有的方法中选择：盒式滤波、均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波、导向滤波。
实施例3
一种计算机可读介质，包括了计算机程序，处理器执行该程序来实现如下方法：步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：θ1-θ2-（θ01–θ02）；步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
实施例4
一种计算机程序，包括指令来执行如下方法：步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：θ1-θ2-（θ01–θ02）；步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
Claims (10)
1.一种感知拨杆位置的方法，包括：
步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；
步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；
步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：
θ1-θ2-（θ01–θ02）；
步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；
步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
2.如权利要求1所述的方法，步骤4中：监测周期的设置可以与第一模块和第二模块的电量容量相关，电量容量较多则可以设置较小的监测周期。
3.如权利要求1所述的方法，步骤4中：监测周期的设置可以与拨杆档位数量相关，拨杆档位数量多，则每一次的位置变动幅度小，最好是设置更小的监测周期。
4.如权利要求1所述的方法，步骤6中：平滑滤波方法可以从下面现有的方法中选择：盒式滤波、均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波、导向滤波。
5.一种感知拨杆位置的系统，包括：
第一模块，该第一模块被安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
第二模块，该第二模块被安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
标定部件，用于在安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；
检测部件，用于当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；
计算部件，用于通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：
θ1-θ2-（θ01–θ02）；
去噪部件，用于通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；
判定部件，用于当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
6.如权利要求5所述的系统，监测周期的设置可以与第一模块和第二模块的电量容量相关，电量容量较多则可以设置较小的监测周期。
7.如权利要求5所述的系统，监测周期的设置可以与拨杆档位数量相关，拨杆档位数量多，则每一次的位置变动幅度小，最好是设置更小的监测周期。
8.如权利要求5所述的系统，平滑滤波方法可以从下面现有的方法中选择：盒式滤波、均值滤波、高斯滤波、中值滤波、双边滤波、导向滤波。
9.一种计算机可读介质，包括了计算机程序，处理器执行该程序来实现如下方法：
步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；
步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；
步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：
θ1-θ2-（θ01–θ02）；
步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；
步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
10.一种计算机程序，包括指令来执行如下方法：
步骤1：将第一模块安装到拨杆上，第一模块包括第一加速度传感器和第一通信模块，所述第一加速度传感器用来测量加速度方向，所述第一通信模块用于将所述第一加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤2：将第二模块安装到车身上，第二模块包括第二加速度传感器和第二通信模块，所述第二加速度传感器用来测量加速度方向，所述第二通信模块用于将所述第二加速度传感器监测的加速度方向发送给处理器；
步骤3：安装完第一模块和第二模块后，在汽车静止的状态下进行第一模块和第二模块的标定，具体为：记录第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ01，记录第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ02；
步骤4：当监测周期到来时，在同一时刻，测量第一加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ1和测量第二加速度传感器的加速度方向和第一模块的水平夹角θ2；
步骤5：通过以下公式计算第一模块相对于第二模块的运动夹角：
θ1-θ2-（θ01–θ02）；
步骤6：通过平滑滤波方法去掉加速度传感器的测量噪声；
步骤 7：当第一模块相对于第二模块的运动夹角大于预定值且超过一段时间后即可判断拨杆移动到一个位置了。
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