CN112278071A - 方向盘角度标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种方向盘角度标定装置以及方法，其中，方向盘角度标定装置包括：摄像头、EPS控制器、方向盘角度传感器以及转向电机；摄像头用于检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况；EPS控制器用于计算出车道线的曲率，若曲率小于曲率阈值，则车辆欲偏离车道时，使车辆居于车道中间行驶，EPS控制器还用于得到横向偏移变化率，若横向偏移变化率小于变化率阈值，若持续时间大于时间阈值，方向盘角度传感器检测方向盘角度实时值，EPS控制器还用于判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值，若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。本申请能够自动识别方向盘绝对角度是否标偏，并在标偏时重新标定方向盘角度零位，提升行车安全性。

Description

方向盘角度标定装置及方法

技术领域

本申请涉及汽车转向技术领域，特别是涉及一种方向盘角度标定装置及方法。

背景技术

汽车电动助力转向系统(EPS，Electric Power Steering)结构，如图1所示，是由传统的机械转向系统加装方向盘位置传感器或者转角&扭矩传感器2，电子控制单元12，电源输入连接器13，转向助力电机11及其减速机构4等组成。传统的机械转向系统主要包括方向盘1，转向管柱3，中间轴5，转向器6，小齿轮10，转向横拉杆7，转向节臂9和转向轮8。其中，电源输入连接器13用来连接整车电源和EPS电源，整车电源通过电源输入连接器13输入供电，包括上电使能信号线束、常电正极线束、常电负极线束；扭矩传感器2用以检测驾驶员操纵力矩；助力电机可安装在转向管柱或转向器上，通过减速机构给驾驶员提供助力力矩；扭矩传感器信号、电机位置传感器信号输入到电子控制单元的力矩控制模块，计算出相应的助力力矩，作为目标力矩指令输出给电机控制模块，控制器输出电流驱动助力电机工作。

电动助力转向系统需要使用方向盘角度，方向盘角度信号输入给主动回正、末端保护等模块以完成相应功能。方向盘角度信号是通过传感器测量后输出的，安装到车辆后需标定该传感器零位，通常该标定工作是在完成车辆四轮定位后实施。经过该标定后的方向盘角度传感器发出的角度信号为车辆坐标系下的绝对角度。在更换管柱等操作后原则上需要重新做四轮定位后标定方向盘角度传感器零位，在遗漏标定或者四轮定位设备出现故障时，方向盘角度绝对零位会标偏，方向盘角度绝对零位标偏将会导致主动回正、末端保护等功能不正常工作，出现车辆跑偏现象，导致车辆性能下降，严重时还会导致车辆行车安全问题。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本申请的目的在于提供一种方向盘角度标定装置及方法，能够自动识别方向盘绝对角度是否标偏，并在标偏时重新标定方向盘角度零位，提升行车安全性。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种方向盘角度标定装置，包括：摄像头、EPS控制器、方向盘角度传感器以及转向电机；其中，所述摄像头用于检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况，并将检测到的车道线弯曲情况和车辆行驶情况提供给EPS控制器；所述EPS控制器与摄像头、方向盘角度传感器以及转向电机相连，用于根据车道线弯曲情况计算出车道线的曲率，并判断曲率是否小于曲率阈值，若曲率小于曲率阈值，则根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶，所述EPS控制器还用于根据车辆行驶情况得到车辆横向偏移量，并根据横向偏移量得到横向偏移变化率，并判断横向偏移变化率是否小于变化率阈值，若小于变化率阈值，则判断小于变化率阈值的持续时间是否大于时间阈值，若持续时间大于时间阈值，则发送控制指令给方向盘角度传感器；所述方向盘角度传感器根据控制指令检测方向盘角度实时值，并将检测到的方向盘角度实时值提供给EPS控制器，所述EPS控制器还用于判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值，若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。

作为其中一种实施方式，所述摄像头设置于车内前挡风玻璃上方位置。

作为其中一种实施方式，所述角度阈值位于-5度到+5度之间。

作为其中一种实施方式，所述方向盘角度标定装置还包括四轮轮速传感器，所述四轮轮速传感器用于检测车辆轮速，并将车辆轮速提供给EPS控制器，所述EPS控制器还用于根据车辆轮速建立阿克曼模型得到方向盘实际角度，将得到的方向盘实际角度与方向盘角度传感器检测到的方向盘角度实时值进行比较，若大于比较阈值，则根据阈值重新标定方向盘角度零位。

作为其中一种实施方式，所述车道线弯曲情况包括车道线弯曲度信息、车道线中心以及两边位置信息，所述车辆行驶情况包括车辆在道路中的位置信息、行驶时间或行驶速度。

作为其中一种实施方式，所述EPS控制器还用于若判断大于等于变化率阈值，则根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶。

第二方面，本申请实施例提供了一种方向盘角度标定方法，包括：

摄像头检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况，并将检测到的车道线弯曲情况和车辆行驶情况提供给EPS控制器，所述EPS控制器根据车道线弯曲情况计算出车道线的曲率，并判断曲率是否小于曲率阈值；

所述EPS控制器判断若曲率小于曲率阈值，则根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶；

所述EPS控制器还根据车辆行驶情况得到车辆横向偏移量，并根据横向偏移量得到横向偏移变化率，并判断横向偏移变化率是否小于变化率阈值；

所述EPS控制器判断若小于变化率阈值，则判断小于变化率阈值的持续时间是否大于时间阈值；

所述EPS控制器判断若持续时间大于时间阈值，则发送控制指令给方向盘角度传感器，所述方向盘角度传感器根据控制指令检测方向盘角度实时值，并将检测到的方向盘角度实时值提供给EPS控制器，所述EPS控制器还判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值；

所述EPS控制器判断若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供的方向盘角度标定装置及方法，通过摄像头检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况；EPS控制器计算出车道线的曲率，若曲率小于曲率阈值，则车辆欲偏离车道时，使车辆居于车道中间行驶，EPS控制器还得到横向偏移变化率，若横向偏移变化率小于变化率阈值，若持续时间大于时间阈值，方向盘角度传感器检测方向盘角度实时值，EPS控制器还判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值，若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。从而本申请可以得到车辆坐标系下的绝对角度，自动识别方向盘绝对角度是否标偏，并在标偏时重新标定方向盘角度零位，方向盘角度更为准确，改善了方向盘角度传感器标定错误等情况，消除因方向盘角度不准确导致的车辆性能下降问题，提高了转向系统的可靠性，避免因为方向盘角度错误导致行车安全隐患，提升行车安全性。

附图说明

图1为现有电动转向系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的方向盘角度标定装置的框图；

图3为车辆行驶路线示意图；

图4为本申请横向偏移量与时间关系图；

图5为本申请实施例提供的方向盘角度标定方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

图1为本申请实施例提供的方向盘角度标定装置的框图。所述方向盘角度标定装置能够自动识别方向盘绝对角度是否标偏，并在标偏时重新标定方向盘角度零位，提升行车安全性。请参考图1，本实施例的方向盘角度标定装置包括：摄像头10、EPS控制器11、方向盘角度传感器12以及转向电机13。

具体地，摄像头10与EPS控制器11相连，用于检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况，并将检测到的车道线弯曲情况和车辆行驶情况提供给EPS控制器11。

其中，摄像头10可以设置于车内前挡风玻璃上方位置。车道线弯曲情况可以包括车道线弯曲度信息、车道线中心以及两边位置信息等。车辆行驶情况可以包括车辆在道路中的位置信息、行驶时间或行驶速度等。

EPS控制器11，与摄像头10、方向盘角度传感器12以及转向电机13相连，用于根据车道线弯曲情况计算出车道线的曲率，并判断曲率是否小于曲率阈值，若曲率小于曲率阈值，则根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机13，使车辆居于车道中间行驶。

其中，EPS控制器11判断若曲率小于曲率阈值，则说明道路是笔直的。若曲率大于等于曲率阈值，则说明道路是弯曲的。曲率阈值可以根据实际进行设置。车辆在受到干扰会出现车辆欲偏离车道情况，受到的干扰可以是路面不平等情况引起的。

优选地，若EPS控制器11判断曲率大于等于曲率阈值，则重新进行判断。

EPS控制器11还用于根据车辆行驶情况得到车辆横向偏移量，并根据横向偏移量得到横向偏移变化率，并判断横向偏移变化率是否小于变化率阈值，若小于变化率阈值，则判断小于变化率阈值的持续时间是否大于时间阈值，若持续时间大于时间阈值，则发送控制指令给方向盘角度传感器12。

其中，车辆横向偏移量为行驶一段时间后车辆与车道中心偏移距离。如图3所示，若车辆计划从A点行驶到B点，实际偏离道路之后行驶到达位置C点，行驶路程为L，所花费的行驶时间为t，则车辆横向偏移量为y，横向偏移变化率为dy/dt，如图4所示为横向偏移量与时间关系图，即曲线为横向偏移变化率。变化率阈值和时间阈值可以根据实际进行设置。

方向盘角度传感器12根据控制指令检测方向盘角度实时值，并将检测到的方向盘角度实时值提供给EPS控制器11。

其中，方向盘角度实时值是方向盘实时角度与零度之间的夹角。

EPS控制器11还用于判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值，若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。

其中，角度阈值可以位于-5度到+5度之间。EPS控制器11标定方向盘角度零位是向方向盘角度零位系统发出方向盘角度零位控制信号，来标定方向盘角度零位的。

优选地，方向盘角度标定装置还可以包括四轮轮速传感器14。

四轮轮速传感器14用于检测车辆轮速，并将车辆轮速提供给EPS控制器11，EPS控制器还用于根据车辆轮速建立阿克曼模型得到方向盘实际角度，将得到的方向盘实际角度与方向盘角度传感器12检测到的方向盘角度实时值进行比较，若大于比较阈值，则根据阈值重新标定方向盘角度零位，优选地，若小于等于阈值，则不重新标定方向盘角度零位。

其中，EPS控制器是根据后轮轮速差建立阿克曼模型来计算方向盘实际角度的，再将检测到的方向盘实际角度与方向盘角度传感器12测量的角度实时值作对比，若大于比较阈值，说明方向盘传感器12测量的不太准确，则EPS控制器就重新标定方向盘角度零位，例如可以根据方向盘实际角度来重新标定方向盘角度零位。比较阈值可以根据实际需要进行设置。

综上所述，本申请实施例提供的方向盘角度标定装置，通过摄像头检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况；EPS控制器计算出车道线的曲率，若曲率小于曲率阈值，则车辆欲偏离车道时，使车辆居于车道中间行驶，EPS控制器还得到横向偏移变化率，若横向偏移变化率小于变化率阈值，若持续时间大于时间阈值，方向盘角度传感器检测方向盘角度实时值，EPS控制器还判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值，若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。从而本申请可以得到车辆坐标系下的绝对角度，自动识别方向盘绝对角度是否标偏，并在标偏时重新标定方向盘角度零位，方向盘角度更为准确，改善了方向盘角度传感器标定错误等情况，消除因方向盘角度不准确导致的车辆性能下降问题，提高了转向系统的可靠性，避免因为方向盘角度错误导致行车安全隐患，提升行车安全性；

还通过基于轮速传感器模型的方向盘角度补偿算法精度问题，更精确标定方向盘角度零位，进一步提升行车安全性。

以下为本发明的方法实施例，在方法实施例中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的装置实施例。

图5是本发明实施例提供的方向盘角度标定方法的流程示意图。所述方法应用于上述的方向盘角度标定装置，请参考图5，本实施例的方向盘角度标定方法，包括以下步骤S501-S506。

步骤S501，摄像头检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况，并将检测到的车道线弯曲情况和车辆行驶情况提供给EPS控制器，所述EPS控制器根据车道线弯曲情况计算出车道线的曲率，并判断曲率是否小于曲率阈值；所述EPS控制器判断若曲率小于曲率阈值，则进行步骤S503，优选地，若大于等于曲率阈值，则继续进行步骤S501；

步骤S502，根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶；

步骤S503，所述EPS控制器还根据车辆行驶情况得到车辆横向偏移量，并根据横向偏移量得到横向偏移变化率，并判断横向偏移变化率是否小于变化率阈值；所述EPS控制器判断若小于变化率阈值，则进行步骤S504，优选地，若大于等于变化率阈值，则进行步骤S502。

步骤S504，判断小于变化率阈值的持续时间是否大于时间阈值；所述EPS控制器判断若持续时间大于时间阈值，则进行步骤S505，优选地，若小于等于时间阈值，则进行步骤S501。

步骤S505，发送控制指令给方向盘角度传感器；所述方向盘角度传感器根据控制指令检测方向盘角度实时值，并将检测到的方向盘角度实时值提供给EPS控制器；所述EPS控制器还判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值；所述EPS控制器判断若大于角度阈值，则进行步骤S506，优选地，若小于等于角度阈值，则进行步骤S501。

步骤S506，重新标定方向盘角度零位。

优选地，所述车道线弯曲情况包括车道线弯曲度信息、车道线中心以及两边位置信息，所述车辆行驶情况包括车辆在道路中的位置信息、行驶时间或行驶速度。所述摄像头设置于车内前挡风玻璃上方位置。所述角度阈值位于-5度到+5度之间。

优选地，步骤S506中，还可以包括：

四轮轮速传感器检测车辆轮速，并将车辆轮速提供给EPS控制器，所述EPS控制器还根据车辆轮速建立阿克曼模型得到方向盘实际角度，将得到的方向盘实际角度与方向盘角度传感器检测到的方向盘角度实时值进行比较，若大于比较阈值，则根据阈值重新标定方向盘角度零位。优选地，若小于等于阈值，则不重新标定方向盘角度零位。

综上所述，本申请实施例提供的方向盘角度标定方法，通过摄像头检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况；EPS控制器计算出车道线的曲率，若曲率小于曲率阈值，则车辆欲偏离车道时，使车辆居于车道中间行驶，EPS控制器还得到横向偏移变化率，若横向偏移变化率小于变化率阈值，若持续时间大于时间阈值，方向盘角度传感器检测方向盘角度实时值，EPS控制器还判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值，若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。从而本申请可以得到车辆坐标系下的绝对角度，自动识别方向盘绝对角度是否标偏，并在标偏时重新标定方向盘角度零位，方向盘角度更为准确，改善了方向盘角度传感器标定错误等情况，消除因方向盘角度不准确导致的车辆性能下降问题，提高了转向系统的可靠性，避免因为方向盘角度错误导致行车安全隐患，提升行车安全性；

还通过基于轮速传感器模型的方向盘角度补偿算法精度问题，更精确标定方向盘角度零位，进一步提升行车安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语"如果"可以被解释成为"在……时"或"当……时"或"响应于确定"。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种方向盘角度标定装置，其特征在于，包括：摄像头、EPS控制器、方向盘角度传感器以及转向电机；其中，

所述摄像头用于检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况，并将检测到的车道线弯曲情况和车辆行驶情况提供给EPS控制器；

所述EPS控制器与摄像头、方向盘角度传感器以及转向电机相连，用于根据车道线弯曲情况计算出车道线的曲率，并判断曲率是否小于曲率阈值，若曲率小于曲率阈值，则根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶，所述EPS控制器还用于根据车辆行驶情况得到车辆横向偏移量，并根据横向偏移量得到横向偏移变化率，并判断横向偏移变化率是否小于变化率阈值，若小于变化率阈值，则判断小于变化率阈值的持续时间是否大于时间阈值，若持续时间大于时间阈值，则发送控制指令给方向盘角度传感器；

所述方向盘角度传感器根据控制指令检测方向盘角度实时值，并将检测到的方向盘角度实时值提供给EPS控制器，所述EPS控制器还用于判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值，若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像头设置于车内前挡风玻璃上方位置。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述角度阈值位于-5度到+5度之间。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述方向盘角度标定装置还包括四轮轮速传感器，所述四轮轮速传感器用于检测车辆轮速，并将车辆轮速提供给EPS控制器，所述EPS控制器还用于根据车辆轮速建立阿克曼模型得到方向盘实际角度，将得到的方向盘实际角度与方向盘角度传感器检测到的方向盘角度实时值进行比较，若大于比较阈值，则根据阈值重新标定方向盘角度零位。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车道线弯曲情况包括车道线弯曲度信息、车道线中心以及两边位置信息，所述车辆行驶情况包括车辆在道路中的位置信息、行驶时间或行驶速度。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述EPS控制器还用于若判断大于等于变化率阈值，则根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶。

7.一种方向盘角度标定方法，其特征在于，包括：

摄像头检测车辆前方车道线弯曲情况和车辆行驶情况，并将检测到的车道线弯曲情况和车辆行驶情况提供给EPS控制器，所述EPS控制器根据车道线弯曲情况计算出车道线的曲率，并判断曲率是否小于曲率阈值；

所述EPS控制器判断若曲率小于曲率阈值，则根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶；

所述EPS控制器还根据车辆行驶情况得到车辆横向偏移量，并根据横向偏移量得到横向偏移变化率，并判断横向偏移变化率是否小于变化率阈值；

所述EPS控制器判断若小于变化率阈值，则判断小于变化率阈值的持续时间是否大于时间阈值；

所述EPS控制器判断若持续时间大于时间阈值，则发送控制指令给方向盘角度传感器，所述方向盘角度传感器根据控制指令检测方向盘角度实时值，并将检测到的方向盘角度实时值提供给EPS控制器，所述EPS控制器还判断方向盘角度实时值是否大于角度阈值；

所述EPS控制器判断若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括步骤：所述EPS控制器若判断大于等于变化率阈值，则继续进行根据车辆行驶情况得到车辆欲偏离车道时，控制转向电机，使车辆居于车道中间行驶的步骤。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述EPS控制器判断若大于角度阈值，则重新标定方向盘角度零位，还包括：

四轮轮速传感器检测车辆轮速，并将车辆轮速提供给EPS控制器，所述EPS控制器还根据车辆轮速建立阿克曼模型得到方向盘实际角度，将得到的方向盘实际角度与方向盘角度传感器检测到的方向盘角度实时值进行比较，若大于比较阈值，则根据阈值重新标定方向盘角度零位。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述车道线弯曲情况包括车道线弯曲度信息、车道线中心以及两边位置信息，所述车辆行驶情况包括车辆在道路中的位置信息、行驶时间或行驶速度。

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