CN114620126A - 用于转向角传感器(sas)系统的角度校正方法和sas系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例提供了一种用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法和一种SAS系统。该角度校正方法包括：获取当前角度感测值之前的预定数量的角度感测值，预定数量的角度感测值与当前角度感测值共同构成角度感测值序列；基于预定采样周期和角度感测值序列确定拟合函数，拟合函数指示时间与角度感测值或角度值之间的映射关系；确定当前角度感测值的采样时刻和由当前角度感测值计算得到的当前角度值的输出时刻之间的时间延迟；以及基于拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值。

Description

用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法和SAS系统
技术领域
本公开涉及汽车领域，更具体地，涉及用于汽车的转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法和SAS系统。
背景技术
在汽车领域，转向柱开关模块装配在转向柱上，位于方向盘下部，通过操作转向柱开关模块能够实现转向控制等功能。转向柱开关模块包括对方向盘的旋转角度和方向进行检测的方向盘转向角传感器(Steering Angle Sensor，SAS)系统。汽车动力学稳定性控制(ESP)系统是汽车主动安全发展史上的一个重要进展，它不仅包含ABS的全部功能，还能在汽车失稳时主动致动，实现对车身姿态的控制，保证行驶安全。其中，SAS系统是实现EPS主动制动的关键之一。此外，SAS系统还可以向汽车的高级驾驶辅助系统(ADAS)和自主系统等提供角度值，使得它们实现对应的功能。
SAS系统一般包括一个或多个转向角传感器和控制器。转向角传感器可以包括光电感应式传感器、电子传感器或各向异性磁阻(AMR)传感器等。
因此，准确的角度值对于汽车的安全性以及用户体验尤为重要。
发明内容
本公开的实施例提供了一种用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法和SAS系统，用于SAS系统向外部的控制单元提供高准确度的角度值。
根据本公开的一方面，提供了一种用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法，其中所述SAS系统包括一个或多个转向角传感器和控制器，所述控制器以预定采样周期从所述转向角传感器获取角度感测值，基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值，并且所述校正方法包括：获取当前角度感测值之前的预定数量的角度感测值，所述预定数量的角度感测值与当前角度感测值共同构成角度感测值序列；基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列确定拟合函数，所述拟合函数指示时间与角度感测值或角度值之间的映射关系；确定当前角度感测值的采样时刻和由当前角度感测值计算得到的当前角度值的输出时刻之间的时间延迟；以及基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值。
根据本公开的实施例，其中，所述拟合函数包括基于最小二乘法原理的曲线拟合函数。
根据本公开的实施例，其中，基于所述预定采样周期和角度感测值序列确定拟合函数，包括：基于所述预定采样周期生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，以及利用所述时间序列和所述角度感测值序列生成时间-角度感测值(t-s)拟合函数；或者基于所述预定采样周期生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，基于所述角度感测值序列生成角度值序列，以及利用所述时间序列和所述角度值序列生成时间-角度值(t-a)拟合函数。
根据本公开的实施例，其中，所述时间延迟是根据出厂配置信息估计的固定值。
根据本公开的实施例，其中，基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值，包括：将所述时间延迟叠加到当前角度感测值的采样时刻(Tn)，作为更新后的采样时刻(Tn’)，以及基于所述更新后的采样时刻(Tn’)并根据所述时间-角度感测值拟合函数确定当前角度感测值的校正值；或者将所述时间延迟叠加到当前角度感测值的采样时刻(Tn)，作为更新后的采样时刻(Tn’)，以及基于所述更新后的采样时刻(Tn’)并根据所述时间-角度值拟合函数确定当前角度值的校正值。
根据本公开的实施例，其中，在拟合函数为线性函数的情况下，基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值，包括：基于所述时间延迟并根据所述时间-角度感测值拟合函数确定当前角度感测值的校正差值，并将所述当前角度感测值的校正差值叠加到当前角度感测值作为当前角度感测值的校正值；或者基于所述时间延迟并根据所述时间-角度值拟合函数确定当前角度值的校正差值，并将所述当前角度值的校正差值叠加到当前角度值作为当前角度值的校正值。
根据本公开的实施例，所述角度校正方法还包括：基于所述当前角度感测值的校正值计算得到当前角度值的校正值，并将计算得到的当前角度值的校正值进行输出；或者将所述当前角度值的校正值进行输出。
根据本公开的实施例，所述角度校正方法还包括：在执行基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列确定拟合函数的步骤之前，基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列计算当前转向速度；以及在当前转向速度超过预设阈值时，才执行当前角度感测值或当前角度值的校正。
根据本公开的另一方面，提供了一种转向角传感器(SAS)系统，所述SAS系统包括：转向角传感器，用于对转向角度进行感测并输出角度感测值；控制器，用于预定采样周期从所述转向角传感器获取角度感测值，基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值，所述控制器被配置为包括：获取模块，用于获取当前角度感测值之前的预定数量的角度感测值，所述预定数量的角度感测值与当前角度感测值共同构成角度感测值序列；拟合模块，用于基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列确定拟合函数，所述拟合函数指示时间与角度感测值或角度值之间的映射关系；时间延迟确定模块，用于确定当前角度感测值的采样时刻和由当前角度感测值计算得到的当前角度值的输出时刻之间的时间延迟；以及校正模块，用于基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值或当前角度值的校正值。
根据本公开的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序或指令，其中该计算机程序或指令被诸如处理器的处理设备执行时，执行如前面所述的用于SAS系统的角度校正方法。
根据本公开的再一方面，还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序或指令，其中该计算机程序或指令被诸如处理器的处理设备执行时，执行如前面所述的用于SAS系统的角度校正方法。
基于本公开的实施例提供的用于SAS系统的角度校正技术，SAS系统输出的角度值能够得到校正，以输出更准确的角度值，特别是在汽车高动态运行即方向盘转向速度较快时，从而能够确保后续基于该角度值的操作的正常执行，例如确保汽车的汽车动力学稳定性控制(ESP)系统、高级驾驶辅助系统(ADAS)和自主系统等的功能的正常实现，并且确保满足ISO26262的安全要求。
附图说明
为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本公开的示例性实施例。
图1A-1B示出了一种转向角传感器(SAS)系统的示意图；
图2示出了指示针对不同的时间延迟转向速度与角度误差的关系的示意图；
图3A-3C示出了根据本公开的实施例的用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法的示意流程图；
图4示出了根据本公开的实施例的、基于时间序列和角度值序列生成时间-角度值(t-a)拟合函数的示意图；
图5示出了根据本公开的实施例的、基于图4所示的拟合函数对当前角度值的校正过程的示意图；
图6A-6B示出了采用根据本公开的实施例的角度校正方法对角度误差的校正效果的示意图；以及
图7A-7B示出了根据本公开的实施例的转向角传感器(SAS)系统的示意框图。
具体实施方式
为了使得本公开的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。
在本说明书和附图中，具有基本上相同或相似步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复描述将被省略。同时，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或排序。
图1A-1B示出了一种转向角传感器(SAS)系统的示意图。
如图1A所示，SAS系统(100)可以包括一个或多个转向角传感器(10)(也称为角度传感器)和控制器(20)。控制器(20)以预定采样周期从所述一个或多个转向角传感器(10)获取角度感测值，并且基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值。此外，SAS系统(100)可以包括其他组件。
如图1B所示，一种示例性的SAS系统(100)可以包括：一个转子齿轮(110)，连接到要测量其转向角度的方向盘，其中当驾驶员转动方向盘时，方向盘会使转子齿轮(110)相应地旋转；两个磁性齿轮(即，附接有磁铁的旋转齿轮)(120)，当转子齿轮(110)旋转时会随着转动，从而使得磁场方向发生变化；两个角度传感器芯片(130)以及控制器(140)(例如，微控制器单元(MCU))。一般来说，一个磁性齿轮对应一个角度传感器芯片，两个角度传感器芯片通过感测磁场方向的变化而分别生成对应的电信号。控制器(140)可以利用预设的SAS算法根据该两个角度传感器芯片输出的电信号的值(即，角度感测值)而计算得到角度值。该角度值可以被控制器输出到SAS系统(100)外部的控制单元(例如，ESP系统的ECU)以根据角度值进行后续操作。
在图1B所示的SAS系统中，两个角度传感器芯片会向控制器提供两个角度感测值。当然，SAS系统可以包括其他类型的传感器，从而SAS系统可能只包括一个转向角传感器，并只向控制器提供一个角度感测值，本公开对此不做限制。
如参考图1A和1B描述的，控制器可以根据角度传感器芯片输出的电信号的值(即，例如，两个角度传感器芯片输出的角度感测值)而计算得到角度值(例如利用预设的SAS算法)，因此，控制器的该计算过程需要消耗一定的时间。另外，控制器在操作过程中会周期性地调度通信任务，对于计算得到角度值以后，也需要在下一个调度周期到来时，才会将计算得到的角度值输出到外部控制单元(例如，ESP系统的ECU)，这也会产生一定的延迟。也就是说，从控制器从角度传感器获取到角度感测值的时刻到控制器输出基于角度感测值计算得到的角度值的时刻存在时间延迟(latency)。
该时间延迟与控制器的性能参数以及控制器内置的角度计算算法(例如预设的SAS算法)相关，并且在本领域中，该时间延迟可以是在对产品生产设计过程中确定的一个估计的固定值，并且可以从产品的出厂配置信息中得到。例如，SAS系统中上述时间延迟的值可以为8ms、10ms或15ms，但是也可以为其他值。
上述提及的时间延迟会导致外部控制单元从控制器获取到的方向盘的转向角度值与实际的转向角度值存在角度误差，即在该时间延迟的时间段结束方向盘已经转向到新的位置，但外部控制单元获取的转向角度值仍然对应于该时间延迟的时间段起始时的位置。当方向盘以高速转向时(即，以高动态运行时)，由上述时间延迟导致的角度误差将更加明显。
例如，在目前的汽车中，方向盘的最大转向速度已经普遍被设计为1000°/s或2000°/s，甚至3000°/s，因此由时间延迟(例如，8ms、10ms或15ms)导致的SAS系统输出的转向角度的角度误差可能为8°、30°，最高甚至可以达到45°。图2中描述了随着方向盘的转向角度的变化，不同的时间延迟(时间延迟为8ms、10ms或20ms)所导致的角度误差的示意图。从图2可以看到，对于特定的时间延迟，随着方向盘的转向速度增加，角度误差线性增加；以及，对于同样的方向盘的转向速度，时间延迟越长，角度误差越大。
如前面所述，SAS系统输出的转向角度的高精确度对于汽车的安全性以及用户体验尤为重要，因此如果转向角度的误差过大，将可能导致外部控制单元进行不正确的操作，从而影响汽车动力学稳定性控制(ESP)系统、高级驾驶辅助系统(ADAS)和自主系统等的功能的正常实现，并且难以达到安全要求(例如，根据ISO26262安全要求，转向角度的测量误差不能超过15°)。
因此，需要对上述由时间延迟导致的SAS系统输出的转向角度值进行校正，以使得角度误差最小。
因此，本公开提出了一种用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法和SAS系统，用于SAS系统向外部控制单元提供高准确度的角度值。
图3A-3C示出了根据本公开的实施例的用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法(300)。该角度校正方法(300)可以由SAS系统中的控制器来执行。此外，SAS系统可以包括一个或多个转向角传感器和控制器，其中控制器以预定采样周期从转向角传感器获取角度感测值，基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值，例如，向电子控制单元(ECU)输出角度值。
如图3A所示，在步骤S310中，获取当前角度感测值之前的预定数量的角度感测值，所述预定数量的角度感测值与当前角度感测值共同构成角度感测值序列。
例如，角度感测值序列可以包括以预定采样周期采样得到的、按采样时刻从小到大排序的n个角度感测值，用Xs表示角度感测值序列，并用Sn来表示转向角传感器当前输出的电信号(当前角度感测值)，在该Sn之前有预定数量(n-1)个的先前角度测量值，则Xs＝[S1，S2，…，Sn]。n优选为大于等于3的整数。
在更具体的实施例中，如前面参考图1B所述，当SAS系统中包括两个角度传感器芯片时，两个角度传感器芯片各自输出一个电信号(即角度感测值)，上述角度感测值序列实际包括n组角度感测值，每组角度感测值用(Si1，Si2)来表示，Si1为这n个采样时刻的第i个采样时刻采样得到的第一角度传感器芯片输出的角度感测值，并且Si2为这n个采样时刻的第i个采样时刻采样得到的第二角度传感器芯片输出的角度值，i为大于等于1小于等于n的整数。
在步骤S320中，基于预定采样周期和角度感测值序列确定拟合函数，拟合函数指示时间与角度感测值或角度值之间的映射关系。
具体地，结合图3B描述该步骤的更多内容。
在一些实施方式中，对于步骤S320，控制器可以首先基于预定采样周期T生成角度感测值序列Xs中各个角度感测值的采样时刻的时间序列。例如，在角度感测值序列Xs中包括n个角度感测值的情况下，该时间序列可以被表示为Ts＝[T1，T2，…，Tn]，且每两个采样时刻之间相差时间T。
然后，控制器可以利用所述时间序列Ts和所述角度感测值序列Xs生成时间-角度感测值(t-s)拟合函数ft-s(x)。
如前面所述，一些SAS系统可以包括第一角度传感器芯片和第二角度传感器芯片这两个角度传感器芯片，即时间序列Ts的每个采样时刻i采样得到的是一对角度感测值(Si1和Si2)，因此角度感测值序列Xs可以包括第一角度传感器芯片输出的角度测量值序列Xs1＝(S11，S21，…，Sn1)和第二角度传感器芯片输出的角度测量值序列Xs2＝(S12，S22，…，Sn2)，然后可以利用所述时间序列Ts和第一/第二角度感测值序列Xs1/Xs2分别生成第一/第二时间-角度感测值(t-s)拟合函数f1t-s(x)/f2t-s(x)。
或者，对于步骤S320，在另一些实施方式中，由于角度感测值被用于生成角度值，控制器可以基于角度感测值序列Xs生成角度值序列As，以及利用时间序列Ts和角度值序列As生成时间-角度值(t-a)拟合函数。例如，如前面所述，一些SAS系统可包括两个角度传感器芯片，控制器可以基于这两个角度传感器芯片输出的在时间序列Ts中的每个采样时刻i的两个角度感测值计算得到该采样时刻i的角度值。因此，控制器可以先基于角度感测值序列Xs(Xs1和Xs2)计算得到角度值序列(As)＝[A1，A2，…，An]，并且利用所述时间序列Ts和所述角度值序列(As)生成时间-角度值(t-a)拟合函数ft-a(x)。
可选地，拟合函数ft-a(x)或ft-s(x)(例如，f1t-s(x)/f2t-s(x))可以包括基于最小二乘法原理的曲线拟合函数(polyfit)。并且，在拟合度为1的情况下，拟合函数为线性函数，并且拟合度为2的情况下，拟合函数为二次函数。
为了更清楚地对步骤S320中的拟合函数的生成过程进行描述，在这里参考图4来进行描述。图4示出了基于时间序列Ts和角度值序列(As)生成时间-角度值(t-a)拟合函数ft-a(x)的示例过程。基于时间序列Ts和角度感测值序列Xs生成时间-角度感测值(t-s)拟合函数ft-s(x)的过程也类似。在图4中拟合函数被体现为拟合曲线。
如图4所示，假设角度值序列(As)包括三个角度值(A1、A2和A3)，时间序列Ts包括分别与这三个角度值(A1、A2和A3)对应的三个采样时刻(T1、T2和T3)。第一拟合曲线(C1)是在所选择的拟合度为1的情况下，由角度值序列(As)和时间序列Ts生成的时间-角度感测值(t-s)拟合函数ft-s(x)对应的拟合曲线(线性函数对应的曲线为直线)，并且第二拟合曲线(C2)是在所选择的拟合度为2的情况下，由角度值序列(As)和时间序列Ts生成的时间-角度感测值(t-s)拟合函数ft-s(x)对应的拟合曲线(二次函数对应的曲线为抛物线)。
在步骤S330中，确定当前角度感测值的采样时刻和由当前角度感测值计算得到的当前角度值的输出时刻之间的时间延迟。
例如，该时间延迟与控制器的性能参数以及预设的SAS算法相关，并且在本领域中，该时间延迟可以是在对产品生产设计过程中确定的一个估计的固定值，并且可以从产品的出厂配置信息中得到。例如，SAS系统中上述时间延迟值可以为8ms、10ms或15ms，但是也可以为其他值。
在步骤S340中，基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值。
具体地，结合图3B描述该步骤S340的更多内容。
当前角度感测值的采样时刻表示为Tn，将在步骤S330中确定的时间延迟(Δt)叠加到当前角度感测值的采样时刻Tn，作为更新后的采样时刻Tn’。
然后，在一些实施方式中，基于所述更新后的采样时刻Tn’并根据所述时间-角度感测值(t-s)拟合函数ft-s(x)确定当前角度感测值的校正值。
此外，如前面所述，当一些SAS系统包括两个角度传感器芯片时(芯片输出的电信号的值分别为第一角度感测值和第二角度感测值)，可以采用该过程而得到当前第一角度感测值和当前第二角度感测值各自的校正值，共同作为当前角度感测值的校正值。
在另一些实施方式中，基于所述更新后的采样时刻Tn’并根据所述时间-角度值(t-a)拟合函数ft-a(x)确定当前角度值的校正值。
例如，由于拟合函数ft-s(x)(例如，包括f1t-s(x)和f2t-s(x))或ft-a(x))指示的是时间与角度感测值或角度值的映射关系，因此当前角度感测值的校正值可以为f1t-s(Tn+Δt＝Tn’)/f2t-s(Tn+Δt＝Tn’)，当前角度值的校正值可以为ft-a(Tn+Δt＝Tn’)。
为了更清楚地描述步骤S340中的确定校正值的过程，在这里结合图5来进行描述。图5示出了基于更新后的采样时刻Tn’和所述时间-角度值(t-a)拟合函数ft-a(x)确定当前角度值的校正值的过程的示意图。
为了便于对比，图5基于图4所示的拟合曲线来描述对当前角度值的校正过程。在采样时刻T3控制器基于角度测量值计算得到的角度值为A3，如图中所示出的。但是，如前面分析，由于时间延迟Δt不可避免地存在，实际的角度值与计算得到的角度值A3之间存在角度误差。由于图5所示的两条拟合曲线(第一拟合曲线(C1)对应拟合度为1的情况时的直线，第二拟合曲线(C2)对应拟合度为2的情况时的抛物线)指示角度值和时间之间的映射关系，因此在考虑了时间延迟Δt之后得到的更新的采样时刻Tn’(等于Tn+Δt)之后，就可以得到另一个角度值Ac(第一拟合曲线上)或Ac’(第二拟合曲线上)，将该另一个角度值Ac或Ac’作为角度值A3的校正值，并由控制器输出给外部控制单元。
在本公开的其他实施例中，由于拟合函数可能为线性函数(例如，在拟合度为1的情况下)，此时步骤S340的校正过程还可以通过在当前值的基础上加上由于时间延迟导致的差值来实现。
例如，基于所述时间延迟并根据所述时间-角度感测值拟合函数确定当前角度感测值的校正差值f1t-s(Δt)/f2t-s(Δt)，并将所述当前角度感测值的校正差值f1t-a(Δt)/f2t-a(Δt)叠加到当前角度感测值f1t-s(Tn)/f2t-s(Tn)作为当前角度感测值的校正值；或者基于所述时间延迟并根据所述时间-角度值拟合函数确定当前角度值的校正差值ft-a(Δt)，并将所述当前角度值的校正差值ft-a(Δt)叠加到当前角度值ft-a(Tn)作为当前角度值的校正值。
附加地或替代地，在得到当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值之后，控制器需要确定当前要向外部控制单元输出的校正后的当前角度值。因此，如图3C所示，角度校正方法300还可以包括步骤S350，即在基于时间-角度感测值(t-s)拟合函数对当前角度感测值计算得到当前角度值的校正值，并将计算得到的当前角度值的校正值进行输出。
例如，在对当前第一角度感测值和当前第二角度感测值f1t-s(Tn)/f2t-s(Tn)进行了校正的情况下，基于所述当前角度感测值的校正值f1t-s(Tn+Δt＝Tn’)/f2t-s(Tn+Δt＝Tn’)计算得到当前角度值的校正值，并将该校正值输出。或者，在基于时间-角度值(t-a)拟合函数对当前角度值进行校正的情况下，直接将当前角度值的校正值ft-a(Tn+Δt＝Tn’)进行输出。
在一些实施例中，由于如前面所述，方向盘的转向速度越大，对于特定的时间延迟，角度误差越大。当方向盘的转向速度较低时，由时间延迟导致的角度误差并不是很明显，因此在速度较低的时候，可以不进行上述对角度感测值或者角度值的校正，即不执行上述角度校正过程。因此，如图3C所示，方法300还可以包括步骤S315，即可以先确定方向盘的当前转向速度，并且在当前转向速度超过预设阈值时，才执行上述角度校正过程。
例如，可以基于预定采样周期和所述角度感测值序列计算当前转向速度，例如，基于转向速度可以通过预定时间内的转向角度来计算得到，可以将当前角度值与前一个角度值(基于当前角度感测值和序列中前一个角度感测值分别计算得到)的差值除以该预定采样周期得到的转向速度作为当前转向速度。当然，这仅仅是示例性的，可以通过其他方式，例如，将当前角度感测值和序列中第一个角度感测值分别计算得到的当前角度值与第一个角度值的差值除以n个预定采样周期得到的转向速度作为当前转向速度，本公开对此不做限制。
下面结合图6A-6B来描述根据本公开的实施例的角度校正方法对角度误差的校正效果。更具体地，图6A对应时间-角度值(t-a)拟合函数是采用拟合度为1生成的情况，并且图6B对应时间-角度值(t-a)拟合函数是采用拟合度为2生成的情况。
如图6A所示，角度值随着时间的变化的理想角度值曲线为a，在没有采用本公开的实施例的角度校正方法的情况下，从SAS系统输出(即控制器输出)到外部控制单元的角度值随时间变化的曲线b与曲线a的形状基本一致，只是向右平移了前文描述的时间延迟(Δt)，曲线c是这种情况下角度误差值的变化情况(对应于针对各个时间点的、理想角度值曲线a上的值与曲线b上的值的差)。在采用了本公开的实施例的角度校正方法并且采用拟合度为1生成拟合函数的情况下，从SAS系统输出(即控制器输出)到外部控制单元的角度值随时间变化的曲线如曲线d所示，并且曲线e是这种情况下角度误差值的变化情况(对应于针对各个时间点的、理想角度值曲线a上的值与曲线d上的值的差)。
从图6A中可以看到，曲线d相对于曲线b与理想角度值曲线a的距离更近，也即曲线e反映的角度误差值比曲线c反映的角度误差值小。因此，根据本公开的实施例的角度校正方法能够提高SAS系统输出的角度值的准确度。
在图6B中，各条曲线的定义与图6A中的类似，这里不再重复。此外，从图6B中可以看到，相对于图6A，曲线d与理想角度值曲线a的距离更近，图6B中曲线e反映的角度误差值比图6A中曲线e反映的角度误差值更小。从此可知根据本公开的实施例的角度校正方法在采用更高的拟合度生成拟合函数的情况下能够进一步地提高SAS系统输出的角度值的准确度。当然，拟合度也不能一直提高，以避免发生过拟合，从而可能不能进一步用于改善角度校正的效果并且造成计算资源的浪费。
上面参考图6A-6B基于对角度值进行校正对本公开的实施例的角度校正方法的效果进行了描述。应理解，先对角度感测值进行校正，再基于校正后的角度感测值得到校正后的角度值也是可行的，并且相对于现有技术中不进行角度校正的技术方案也能提高SAS系统输出的角度值的准确度的效果。对于SAS系统包括两个角度传感器芯片的情况，由于如前面所述，对两个角度传感器芯片各自的角度感测值序列(Xs1和Xs2)均进行了一次拟合，即需要两次拟合，所以相对于直接对角度值序列进行拟合，最终的角度误差可能稍大，但是相对于现有技术中不进行角度校正的技术方案也能提高SAS系统输出的角度值的准确度的效果。
基于本公开的实施例提供的用于SAS系统的角度校正方法，能够对SAS系统输出的角度值进行校正，特别是在汽车高动态运行即方向盘转向速度较快时，从而能够确保后续基于该角度值的操作的正常执行，例如确保汽车动力学稳定性控制(ESP)系统、汽车的高级驾驶辅助系统(ADAS)和自主系统等的功能的正常实现，并且确保满足ISO26262的安全要求。
根据本公开的另一方面，还提供了一种SAS系统。图7A-7B示出了根据本公开的实施例的SAS系统(700)。该SAS系统(700)与如图1A-1B所示的SAS系统(100)的组成部分类似，即，可以包括一个或多个转向角传感器(710)和控制器(720)。一个或多个转向角传感器(710)用于对转向角度进行感测并输出角度感测值，并且控制器(720)用于以预定采样周期从所述转向角传感器(710)获取角度感测值，基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值。更具体地，SAS系统(700)还可以包括图1B中的转子齿轮、磁性齿轮、角度传感器芯片以及控制器。为了描述，可以将在图7B中的转子齿轮、磁性齿轮和角度传感器芯片共同称为转向角传感器(710)，该转向角传感器用于对转向角度进行感测并输出角度感测值。
SAS系统(700)的控制器(720)用于预定采样周期从所述转向角传感器获取角度感测值，基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值。更具体地，如图7A所示，控制器(720)可以被配置为包括获取模块(7201)、拟合模块(7202)、时间延迟确定模块(7203)以及校正模块(7204)。
获取模块(7201)用于获取当前角度感测值之前的预定数量的角度感测值，所述预定数量的角度感测值与当前角度感测值共同构成角度感测值序列。
拟合模块(7202)用于基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列确定拟合函数，所述拟合函数指示时间与角度感测值或角度值之间的映射关系。
具体地，拟合函数可以为基于最小二乘法的曲线拟合函数。拟合模块(7202)被配置为基于所述预定采样周期T生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，以及利用所述时间序列和所述角度感测值序列生成时间-角度感测值(t-s)拟合函数；或者基于所述预定采样周期生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，基于所述角度感测值序列生成角度值序列，以及利用所述时间序列和所述角度值序列生成时间-角度值(t-a)拟合函数。前文已经参考图3-6对该过程进行了详细描述，因此这里不再重复。
时间延迟确定模块(7203)用于确定当前角度感测值的采样时刻和由当前角度感测值计算得到的当前角度值的输出时刻之间的时间延迟。
例如，同样的，所述时间延迟可以是根据出厂配置信息估计的固定值，例如，8ms、10ms、15ms和20ms。
校正模块(7204)用于基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值或当前角度值的校正值。
具体地，如图7B所示，校正模块(7204)可以包括：第一叠加子模块，用于将所述时间延迟叠加到当前角度感测值的采样时刻Tn，作为更新后的采样时刻Tn’；以及校正子模块，用于基于所述更新后的采样时刻Tn’并根据所述时间-角度感测值(t-s)拟合函数确定当前角度感测值的校正值，或者用于基于所述更新后的采样时刻Tn’并根据所述时间-角度值(t-a)拟合函数确定当前角度值的校正值。
在其他实施方式中，具体地，如图7B所示，在拟合函数为线性函数的情况下(即选择拟合度为1的情况下)，校正模块(7204)也可以包括：校正差值确定子模块，用于基于所述时间延迟并根据所述时间-角度感测值拟合函数确定当前角度感测值的校正差值，或者用于基于所述时间延迟并根据所述时间-角度值(t-s)拟合函数确定当前角度值的校正差值；以及第二叠加子模块，用于将所述当前角度感测值的校正差值叠加到当前角度感测值作为当前角度感测值的校正值，或者用于将所述当前角度值的校正差值叠加到当前角度值作为当前角度值的校正值。
校正模块(7204)执行的操作的更多细节可以参考前面图3-6描述的内容，因此这里不再重复描述。
此外，如图7B所示，控制器还可以被配置为包括输出模块(7205)，用于：基于所述当前角度感测值的校正值计算得到当前角度值的校正值，并将计算得到的当前角度值的校正值进行输出；或者将所述当前角度值的校正值进行输出。
如前文所述的，当方向盘的转向速度较低时，由时间延迟导致的角度误差并不是很明显，因此在速度较低的时候，可以不进行上述对角度感测值或者角度值的校正，即不执行上述角度校正过程。因此，可以先确定方向盘的当前转向速度，并且在当前转向速度超过预设阈值时，才执行上述角度校正过程。在这种情况下，如图7B所示，控制器还可以被配置为包括：转向速度确定模块(7206)，用于基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列计算当前转向速度；以及比较模块(7207)，用于将当前转向速度与预设阈值进行比较，并且在当前转向速度超过预设阈值时，向所述SAS系统的至少一个其他模块发送指示，以指示执行当前角度感测值或当前角度值的校正。例如，比较模块可以向拟合模块发送指示，从而拟合模块响应于该指示而执行生成拟合函数的相关操作。
本领域技术人员将理解，上述根据控制器所需要执行的操作而将控制器配置为包括多个不同的模块，但是，根据不同的标准控制器可以被配置为包括更多或更少的模块。并且，控制器可以通过执行存储在特定存储介质上的程序或者指令来实现针对控制器内的上述各个模块所描述的不同的操作，此时程序或者指令的各个子集可以与控制器中包括的各个模块相对应。
本公开的实施例提供的SAS系统能够对待输出的角度值进行校正，特别是在汽车高动态运行即方向盘转向速度较快时，从而能够确保后续基于该角度值的操作的正常执行，例如确保汽车动力学稳定性控制(ESP)系统、汽车的高级驾驶辅助系统(ADAS)和自主系统等的功能的正常实现，并且确保满足ISO26262的安全要求。
同时，根据本公开的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序或指令，其中该计算机程序或指令被诸如处理器的处理设备执行时，执行如前面所述的用于SAS系统的角度校正方法。
另外，根据本公开的再一方面，还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序或指令，其中该计算机程序或指令被诸如处理器的处理设备执行时，执行如前面所述的用于SAS系统的角度校正方法。
虽然已经针对本主题的各种具体示例实施例详细描述了本主题，但是每个示例通过解释而不是限制本公开来提供。本领域技术人员在得到对上述内容的理解后，可以容易地做出这样的实施例的变更、变化和等同物。因此，本发明并不排除包括将对本领域普通技术人员显而易见的对本主题的这样的修改、变化和/或添加。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，意图是本公开覆盖这样的变更、变化和等同物。
需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法、功能模块的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含至少一个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在上面详细描述的本公开的示例实施例仅仅是说明性的，而不是限制性的。本领域技术人员应该理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例或其特征进行各种修改和组合，这样的修改应落入本公开的范围内。

Claims (16)

1.一种用于转向角传感器(SAS)系统的角度校正方法，所述SAS系统包括一个或多个转向角传感器和控制器，所述控制器以预定采样周期从所述转向角传感器获取角度感测值，基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值，所述角度校正方法包括：
获取当前角度感测值之前的预定数量的角度感测值，所述预定数量的角度感测值与当前角度感测值共同构成角度感测值序列；
基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列确定拟合函数，所述拟合函数指示时间与角度感测值或角度值之间的映射关系；
确定当前角度感测值的采样时刻和由当前角度感测值计算得到的当前角度值的输出时刻之间的时间延迟；以及
基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值。
2.根据权利要求1所述的角度校正方法，其中，所述拟合函数包括基于最小二乘法原理的曲线拟合函数。
3.根据权利要求1或2所述的角度校正方法，其中，基于所述预定采样周期和角度感测值序列确定拟合函数，包括：
基于所述预定采样周期生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，以及利用所述时间序列和所述角度感测值序列生成时间-角度感测值(t-s)拟合函数；或者
基于所述预定采样周期生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，基于所述角度感测值序列生成角度值序列，以及利用所述时间序列和所述角度值序列生成时间-角度值(t-a)拟合函数。
4.根据权利要求1所述的角度校正方法，其中，所述时间延迟是根据出厂配置信息估计的固定值。
5.根据权利要求3所述的角度校正方法，其中，基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值，包括：
将所述时间延迟叠加到当前角度感测值的采样时刻(Tn)，作为更新后的采样时刻(Tn’)，以及基于所述更新后的采样时刻(Tn’)并根据所述时间-角度值(t-s)拟合函数确定当前角度感测值的校正值；或者
将所述时间延迟叠加到当前角度感测值的采样时刻(Tn)，作为更新后的采样时刻(Tn’)，以及基于所述更新后的采样时刻(Tn’)并根据所述时间-角度值(t-a)拟合函数确定当前角度值的校正值。
6.根据权利要求3所述的角度校正方法，其中，在拟合函数为线性函数的情况下，基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值的校正值或当前角度值的校正值，包括：
基于所述时间延迟并根据所述时间-角度值(t-s)拟合函数确定当前角度感测值的校正差值，并将所述当前角度感测值的校正差值叠加到当前角度感测值作为当前角度感测值的校正值；或者
基于所述时间延迟并根据所述时间-角度值拟合函数确定当前角度值的校正差值，并将所述当前角度值的校正差值叠加到当前角度值作为当前角度值的校正值。
7.根据权利要求1所述的角度校正方法，还包括：
基于所述当前角度感测值的校正值计算得到当前角度值的校正值，并将计算得到的当前角度值的校正值进行输出；或者
将所述当前角度值的校正值进行输出。
8.根据权利要求1所述的角度校正方法，还包括：在执行基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列确定拟合函数的步骤之前，
基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列计算当前转向速度；以及
在当前转向速度超过预设阈值时，才执行当前角度感测值或当前角度值的校正。
9.一种转向角传感器(SAS)系统，所述SAS系统包括：
一个或多个转向角传感器，用于对转向角度进行感测并输出角度感测值；
控制器，用于预定采样周期从所述转向角传感器获取角度感测值，基于所述角度感测值计算角度值并输出所计算的角度值，所述控制器被配置为包括：
获取模块，用于获取当前角度感测值之前的预定数量的角度感测值，所述预定数量的角度感测值与当前角度感测值共同构成角度感测值序列；
拟合模块，用于基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列确定拟合函数，所述拟合函数指示时间与角度感测值或角度值之间的映射关系；
时间延迟确定模块，用于确定当前角度感测值的采样时刻和由当前角度感测值计算得到的当前角度值的输出时刻之间的时间延迟；以及
校正模块，基于所述拟合函数、当前角度感测值的采样时刻和所述时间延迟确定当前角度感测值或当前角度值的校正值。
10.根据权利要求9所述的SAS系统，其中，所述拟合函数包括基于最小二乘法的曲线拟合函数。
11.根据权利要求9或10所述的SAS系统，其中，所述拟合模块进一步被配置为：
基于所述预定采样周期生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，以及利用所述时间序列和所述角度感测值序列生成时间-角度感测值(t-s)拟合函数；或者
基于所述预定采样周期生成所述角度感测值序列中各个角度感测值的采样时刻的时间序列，基于所述角度感测值序列生成角度值序列，以及利用所述时间序列和所述角度值序列生成时间-角度值(t-a)拟合函数。
12.根据权利要求9所述的角度校正方法，其中，所述时间延迟是根据出厂配置信息估计的固定值。
13.根据权利要求10或11所述的SAS系统，其中，所述校正模块包括：
第一叠加子模块，用于将所述时间延迟叠加到当前角度感测值的采样时刻(Tn)，作为更新后的采样时刻(Tn’)，以及
校正子模块，用于基于所述更新后的采样时刻(Tn’)并根据所述时间-角度感测值拟合函数确定当前角度感测值的校正值，或者用于基于所述更新后的采样时刻(Tn’)并根据所述时间-角度值拟合函数确定当前角度值的校正值。
14.根据权利要求10或11所述的SAS系统，其中，所述校正模块包括：
校正差值确定子模块，用于基于所述时间延迟并根据所述时间-角度感测值拟合函数确定当前角度感测值的校正差值，或者用于基于所述时间延迟并根据所述时间-角度值拟合函数确定当前角度值的校正差值；以及
第二叠加子模块，用于将所述当前角度感测值的校正差值叠加到当前角度感测值作为当前角度感测值的校正值，或者用于将所述当前角度值的校正差值叠加到当前角度值作为当前角度值的校正值。
15.根据权利要求10或11所述的SAS系统，其中，所述控制器还被配置为包括输出模块，用于：
基于所述当前角度感测值的校正值计算得到当前角度值的校正值，并将计算得到的当前角度值的校正值进行输出；或者
将所述当前角度值的校正值进行输出。
16.根据权利要求9所述的SAS系统，所述控制器还被配置为包括：
转向速度确定模块，用于基于所述预定采样周期和所述角度感测值序列计算当前转向速度；以及
比较模块，用于将当前转向速度与预设阈值进行比较，并且在当前转向速度超过预设阈值时，向所述SAS系统的至少一个其他模块发送指示，以指示执行当前角度感测值或当前角度值的校正。
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