CN113485311B - 基于硬件在环架构的ak协议轮速传感器测试装置以及方法 - Google Patents

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    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
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    • G05B23/0221—Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods

Abstract

本发明公开了一种基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试装置以及方法，本发明的设计构思在于，基于操作方便、测试精度高的硬件在环架构，在ESC控制器的实时仿真过程中对AK协议轮速传感器进行轮速故障的模拟及校验。具体是通过上位机给定待测故障信号，并由下位机中依据AK协议轮速传感器实际工作原理搭建的传感器仿真模型进行模拟转化，再通过测试板卡对信号进行仿真传输，进而将既定的AK协议轮速传感器故障注入至ESC控制器，使ESC控制器针对该注入故障进行实时反馈，由此便能够对AK协议轮速传感器的输出故障进行测试验证。本发明在提高测试精度及测试便利性的同时，可以实现AK协议轮速传感器全部信息的故障注入，从而可以有效提升测试覆盖度。

Description

基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试装置以及方法
技术领域
本发明涉及车用轮速传感器技术领域，尤其涉及一种基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试装置以及方法。
背景技术
轮速传感器已成为现代汽车至关重要的组成部分，其提供的轮速信息影响汽车的安全性能。传统轮速传感器大多采用CAN通信协议，功能安全指导存在局限。
随着科技的发展，AK协议作为一种新型的通信协议正开始应用于轮速传感器，它能够包含更多的与轮速密切相关的传感器信息，这些信息对车辆的安全性存在较高的指导意义，比如当轮速方向信号受到干扰后，可能导致车身电子稳定控制器(ESC控制器)的误判和误操作，严重时甚至可能造成事故，所以有必要对采用AK协议的轮速传感器(本发明称其为AK协议轮速传感器)进行可靠性测试。
AK协议轮速传感器是一种霍尔式轮速传感器，利用霍尔效应原理产生轮速，通常其芯片上有3个霍尔元件，由左右纵向放置的2个霍尔元件和横向放置在它们中间的另一个霍尔元件构成，三个霍尔元件的磁感应强度可分别记为B1、B2、B3，然后经过不同的差分计算得到速度及其方向信号：速度信号经过B2-B1计算；方向信号经过B3-(B1+B2)/2计算。
同时，AK协议也是控制器和轮速传感器之间通信的方式，AK信号通过控制电流的大小来传输数据，一帧AK信号包含速度脉冲(speed pulse)和数据协议位(data protocolbits)，分别对应速度信号和数据信号。由此，AK协议轮速传感器的正常工作模式：当传感器检测到过零输入信号时，即磁感应强度为0，延时一定时间(通常为70～121us)后输出一个速度脉冲，其时间长度为tP，通常为50us。在速度脉冲之后是数据协议位，其最多有9个bit位，每个bit位的时间长度都为tP，每一位的数据协议采用的是曼彻斯特码(ManchesterEncoding)，数据中的每一个bit位都存在上升沿和下降沿，且上升沿表示逻辑“1”，即电流从ICCL(低等级电流常取7mA，用于表示信号中的低电平)变化为ICCM(中等级电流，常取14mA，用于数据协议位)；下降沿表示逻辑“0”，即电流从ICCM变化为ICCL。当ESC控制器读取到电流上升沿，则根据协议认为该bit位是1；当ESC控制器读取到电流下降沿，根据协议认为该bit位是0。而在速度脉冲之前存在一个起始位(initial bit)，时间长度为tP/2，且该bit位对应的电流一定是ICCL，在起始位发送完毕并被检测之后，其他数据位才会开始发送；在速度脉冲之后还存在一个准备位(pre-bit)，时间长度为tP/2，且该bit位对应的电流一定是ICCL。
然而，目前通过专用测试仪器对AK协议轮速传感器的测试，其获取的信息量非常有限，并且测试精度往往难以达到高标准的测试要求；同时测试操作本身的便捷性也较差，由于以上因素，现有测试方式并不利于评价AK协议轮速传感器的性能。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试装置以及方法，以解决现有技术依赖专用测试仪器的诸多弊端。
本发明采用的技术方案如下：
第一方面、本发明提供了一种基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试装置以及方法，其中包括：下位机、上位机、测试板卡以及ESC控制器；
其中，所述下位机分别与所述上位机以及所述测试板卡连接，所述测试板卡与所述ESC控制器连接；
所述下位机用于运行预先搭建的AK协议轮速传感器的仿真模型，所述仿真模型经过预先标定与校准后用于模拟真实的AK协议轮速传感器的功能；
所述上位机用于输入测试参数、监控测试状态、对所述仿真模型进行在线标定以及将所述仿真模型下载至所述下位机；
所述测试板卡用于采集、传递信号，并进行信号仿真；
所述ESC控制器用于对注入的AK协议轮速传感器的故障信号进行反馈。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述测试参数以及所述测试状态均包含：AK协议信号中的数据协议位。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述下位机包括实时操作系统。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述仿真模型为根据真实AK协议轮速传感器的特性并基于simulink搭建的。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述上位机与所述下位机之间通过以太网网线连接。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述下位机与所述测试板卡之间通过高速光纤连接。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述测试板卡与所述ESC控制器之间通过硬线线束连接。
第二方面、本发明提供了一种基于上述测试装置的AK协议轮速传感器测试方法，其中包括：
上位机将AK协议轮速传感器的预设故障信号发送至下位机中；
下位机中的仿真模型通过测试板卡模拟出与所述预设故障信号对应的仿真信号，并注入至ESC控制器；
ESC控制器在接收到所述仿真信号后，反馈对应该仿真信号的信号值；
测试板卡采集并转发所述信号值至下位机中的仿真模型；
下位机中的仿真模型将所述信号值与所述预设故障信号进行对比；
上位机通过预置的界面监控并输出对比结果。
本发明的设计构思在于，基于操作方便、测试精度高的硬件在环架构，在ESC控制器的实时仿真过程中对AK协议轮速传感器进行轮速故障的模拟及校验。具体是通过上位机给定待测故障信号，并由下位机中依据AK协议轮速传感器实际工作原理搭建的传感器仿真模型进行模拟转化，再通过测试板卡对信号进行仿真传输，进而将既定的AK协议轮速传感器故障注入至ESC控制器，使ESC控制器针对该注入故障进行实时反馈，由此便能够对AK协议轮速传感器的输出故障进行测试验证。本发明规避了现有技术中对常规测试仪器的使用，在提高测试精度以及测试操作便利性的同时，可以实现AK协议轮速传感器全部信息的故障注入，从而可以有效提升测试覆盖度，例如但不限于可实现储备气隙状态、旋转方向有效性、旋转方向等多种故障的测试验证。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明实施例提供的基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提供了一种基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试装置的实施例，具体来说，可以包括：下位机、上位机、测试板卡以及ESC控制器；
其中，所述下位机分别与所述上位机以及所述测试板卡连接，所述测试板卡与所述ESC控制器连接；
所述下位机用于运行预先搭建的AK协议轮速传感器的仿真模型，所述仿真模型经过预先标定与校准后用于模拟真实的AK协议轮速传感器的功能；
所述上位机用于输入测试参数、监控测试状态、对所述仿真模型进行在线标定以及将所述仿真模型下载至所述下位机；
所述测试板卡用于采集、传递信号，并进行信号仿真；
所述ESC控制器用于对注入的AK协议轮速传感器的故障信号进行反馈。
进一步地，所述测试参数以及所述测试状态均包含：AK协议信号中的数据协议位。
进一步地，所述下位机包括实时操作系统。
进一步地，所述仿真模型为根据真实AK协议轮速传感器的特性并基于simulink搭建的。
进一步地，所述上位机与所述下位机之间通过以太网网线连接。
进一步地，所述下位机与所述测试板卡之间通过高速光纤连接。
进一步地，所述测试板卡与所述ESC控制器之间通过硬线线束连接。
相应于上述测试装置，本发明还提供了一种基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试方法的实施例，具体来说，如图1所示，可以包括：
步骤S1、上位机将AK协议轮速传感器的预设故障信号发送至下位机中；
步骤S2、下位机中的仿真模型通过测试板卡模拟出与所述预设故障信号对应的仿真信号，并注入至ESC控制器；
步骤S3、ESC控制器在接收到所述仿真信号后，反馈对应该仿真信号的信号值；
步骤S4、测试板卡采集并转发所述信号值至下位机中的仿真模型；
步骤S5、下位机中的仿真模型将所述信号值与所述预设故障信号进行对比；
步骤S6、上位机通过预置的界面监控并输出对比结果。
综上所述，本发明的设计构思在于，基于操作方便、测试精度高的硬件在环架构，在ESC控制器的实时仿真过程中对AK协议轮速传感器进行轮速故障的模拟及校验。具体是通过上位机给定待测故障信号，并由下位机中依据AK协议轮速传感器实际工作原理搭建的传感器仿真模型进行模拟转化，再通过测试板卡对信号进行仿真传输，进而将既定的AK协议轮速传感器故障注入至ESC控制器，使ESC控制器针对该注入故障进行实时反馈，由此便能够对AK协议轮速传感器的输出故障进行测试验证。本发明规避了现有技术中对常规测试仪器的使用，在提高测试精度以及测试操作便利性的同时，可以实现AK协议轮速传感器全部信息的故障注入，从而可以有效提升测试覆盖度，例如但不限于可实现储备气隙状态、旋转方向有效性、旋转方向等多种故障的测试验证。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种AK协议轮速传感器测试方法，其特征在于，所述测试方法基于硬件在环架构的AK协议轮速传感器测试装置，其中包括：下位机、上位机、测试板卡以及ESC控制器；所述下位机分别与所述上位机以及所述测试板卡连接，所述测试板卡与所述ESC控制器连接；所述下位机用于运行预先搭建的AK协议轮速传感器的仿真模型，所述仿真模型经过预先标定与校准后用于模拟真实的AK协议轮速传感器的功能；所述上位机用于输入测试参数、监控测试状态、对所述仿真模型进行在线标定以及将所述仿真模型下载至所述下位机；所述测试板卡用于采集、传递信号，并进行信号仿真；所述ESC控制器用于对注入的AK协议轮速传感器的故障信号进行反馈；
所述测试方法包括：
上位机将AK协议轮速传感器的预设故障信号发送至下位机中；
下位机中的仿真模型通过测试板卡模拟出与所述预设故障信号对应的仿真信号，并注入至ESC控制器；
ESC控制器在接收到所述仿真信号后，反馈对应该仿真信号的信号值；
测试板卡采集并转发所述信号值至下位机中的仿真模型；
下位机中的仿真模型将所述信号值与所述预设故障信号进行对比；
上位机通过预置的界面监控并输出对比结果。
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