CN114802409B - 一种采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法 - Google Patents

一种采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法 Download PDF

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CN114802409B CN202210720233.3A CN202210720233A CN114802409B CN 114802409 B CN114802409 B CN 114802409B CN 202210720233 A CN202210720233 A CN 202210720233A CN 114802409 B CN114802409 B CN 114802409B
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Abstract

本发明提供一种采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法，属于转向盘监控技术领域，包括转向盘和控制模块；控制模块内设有主控制芯片，主控制芯片包括电容感应单元和按键处理单元；控制模块连接有检测感应模块、按键输入模块和实时告警模块；感应垫采用柔性导电材质，匹配转向盘形状，与转向盘粘结后包裹于转向盘的轮缘；控制模块通过电容采集感应层采集感应垫的电容值，并将采集的感应垫的电容值与预设的阈值相比，判断手与转向盘的状态，以及在手离转向盘时通过实时告警模块发出报警。本发明通过柔性材质导电材质感应垫搭配电容采集感应层，对驾驶员是否用手握住转向盘进行准确判断，并在手离转向盘时，实时进行告警，避免驾驶员违规操作。

Description

一种采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法
技术领域
本发明属于转向盘监控技术领域，具体涉及一种采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法。
背景技术
随着汽车行业的不断发展，汽车越来越朝向智能化的线路发展。尤其是最近，无人驾驶汽车的兴起。虽然未来技术发展会全程采用智能无人驾驶，但是目前的无人驾驶更多的只是一种驾驶模式，都是有人和无人驾驶共存的状态，在这个发展历程中，怎么向发动机传达汽车当前的驾驶状态，就是一个至关紧要的问题。在此需求下，离手监控转向盘应运而生，用以自动检测驾驶员是否用手握住转向盘。
另外，随着汽车的日益普及，可以驾驶汽车的人越来越多，这些人中间对汽车安全的认识良莠不齐，各种违规操作层出不穷。尤其在驾驶安全要求更加严格的车辆，如校车、公交车、大巴车上司机操作更是如此。此种情况下也需要一种可以检测司机有没有双手脱离转向盘的离手检测。目前采用视觉检测，通过安装在仪表台的摄像头不断地采集转向盘上的驾驶员手部动作来判断是否出现违规操作。特别是校车领域，通过检测司机是否违规操作，需要及时向管理方发送消息，进行实时监视的作用，而监控往往只能在发生状况后调查才能知道，并不能第一时间进行警告。
同时，由于转向盘功能越来越集成，转向盘实现的功能很多，现阶段转向盘添加最多的功能就是巡航，巡航一般通过CAN报文实现，此种方式存在风险，在主控芯片失效后，巡航就会无法控制。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述现有的无人驾驶及司机违规监控都需要进行转向盘离手监控，但现有的离手监控往往只能在发生状况后起作用，无法在司机违规的第一时间进行警告的缺陷，本发明提供一种采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种采用电容感应的离手监控转向盘，包括转向盘和控制模块；
控制模块内设有主控制芯片，主控制芯片包括电容感应单元和按键处理单元；
控制模块连接有检测感应模块、按键输入模块和实时告警模块；按键处理单元与按键输入模块连接；
检测感应模块包括感应垫和电容采集感应层；电容采集感应层与电容感应单元连接；
电容采集感应层设置于转向盘内部；
感应垫采用柔性导电材质，匹配转向盘形状，与转向盘粘结后包裹于转向盘的轮缘；
控制模块通过电容采集感应层采集感应垫的电容值，并将采集的感应垫的电容值与预设的阈值相比，判断手与转向盘的状态，以及在手离转向盘时通过实时告警模块发出报警。电容采集感应层采用NXP专用芯片，采用电流和电荷进行校准比对，且内置高精度算法及滤波电路，可靠性高，使用方便。感应垫及电容采集感应层利用人体本身自带电容特性，检测感应垫处接触电容变化，判断是否有人体接触到转向盘。普通的感应垫都是用亚克力板或者玻璃材质覆盖，并且在形状上都是规则的，材质都是硬质的，处理起来比较简便，并无特殊要点，本发明中采用柔性导电材质，使得感应垫可以包裹在转向盘的轮缘，且包裹后不影响感应垫的导电性。本发明中进行电容感应和按键处理的芯片共用主控制芯片一个芯片，有效降低成本。
进一步地，控制模块还连接有整车控制系统及巡航模块；
当手离转向盘时，控制模块通过实时告警模块发出报警的同时，还通过CAN总线向整车控制系统发送信号；
巡航模块设置于转向盘内部；
巡航模块通过CAN总线与整车控制系统连接；
巡航模块通过硬线与控制模块连接。CAN总线与硬线互为备份，在整车控制系统的主控芯片失效时，依然能够保持巡航模块的工作，保证巡航可靠性。因为单片机采集的电压和发动机硬线电压存在很大的压差，并不能同时输出，而此转向盘通过相应的控制电路可以实现在主控芯片失效的情况下依然能保持巡航模块工作。
进一步地，实时告警模块设置于转向盘处，实时告警模块包括声音单元或灯光单元。在驾驶员手脱离转向盘后，控制模块控制实时告警模块通过灯光或声音提醒驾驶员注意，正在进行违规操作。
进一步地，按键输入模块包括若干按键，每个按键均连接有电阻，电阻另一端与控制模块连接；
不同按键连接的电阻阻值不同；
各按键中设置有巡航按键，巡航按键还通过硬线与控制模块连接。巡航按键采用硬线和电阻两种方式工作，硬线为备份。
进一步地，转向盘包括盘柄；
盘柄从内向外依次设有骨架、PU发泡层、电子屏蔽层以及皮革层；
盘柄包括左盘柄区、右盘柄区、上盘柄区以及下盘柄区；
电容采集感应层设置在电子屏蔽层与皮革层之间；
感应垫粘结并包裹于皮革层内部的边缘；
感应垫包括左感应垫和右感应垫；
左感应垫设置于左盘柄区，右感应垫设置于右盘柄区；
电容采集感应层包括左上感应区、左下感应区、右上感应区、右下感应区、第一上悬空感应区、第一下悬空感应区、第二上悬空感应区以及第二下悬空感应区；
左上感应区与左下感应区设置于左盘柄区内侧，且左上感应区采集左感应垫上表面电容值，左下感应区采集左感应垫下表面电容值；
右上感应区与右下感应区设置于右盘柄区内侧，且右上感应区采集右感应垫上表面电容值，右下感应区采集右感应垫下表面电容值；
第一上悬空感应区与第一下悬空感应区设置于上盘柄区内侧；
第二上悬空感应区与第二下悬空感应区设置于下盘柄区内侧；
各感应区均与控制模块连接。
第二方面，本发明提供一种基于上述第一方面的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，包括如下步骤：
S1.设定上下表面及悬空的电容通道，预先分别设定手与转向盘的双手握状态、单手握状态以及离手状态，分别通过电容采集层的各感应区采集电容值，并计算出各状态下的各电容通道采样值，再计算出各状态下的上表面阈值及下表面阈值；
S2.控制模块每间隔设定时间段通过各感应区采集电容值，计算出各电容采样通道的采样实时值，再计算出上下表面电容通道的采样实时值与作为基准电容实时值的悬空电容通道采样值的电容差值；
S3.分别根据上下表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，与各状态下的上表面阈值及下表面阈值进行比对，判断手与转向盘状态为双握状态、单手握状态还是离手状态，以及在离手状态时，进行报警。
进一步地，步骤S1具体步骤如下：
S11.设定上表面电容通道、下表面电容通道、第一悬空电容通道以及第二悬空电容通道；
S12.预先将双手离开转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的第二悬空电容通道采样值；
S13.预先将单手握住转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的第二悬空电容通道采样值；
S14.预先将双手握住转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的第二悬空电容通道采样值；
S15.以第一悬空电容通道采样值为基准电容值，计算离手状态的上表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为离手上表面电容差值；
计算离手状态的下表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为离手下表面电容差值；
计算单手状态的上表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为单手上表面电容差值；
计算单手状态的下表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为单手下表面电容差值；
计算双手状态的上表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为双手上表面电容差值；
计算双手状态的下表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为双手下表面电容差值；
S16.设定转向盘上表面单手握阈值范围、转向盘下表面单手握阈值范围、转向盘上表面双手握阈值范围以及转向盘下表面双手握阈值范围；
根据离手上表面电容差值和单手上表面电容差值，计算出转向盘上表面单手握阈值范围；
根据离手下表面电容差值和单手下表面电容差值，计算出转向盘下表面单手握阈值范围；
根据单手上表面电容差值和双手上表面电容差值，计算出转向盘上表面双手握阈值范围；
根据单手下表面电容差值和双手下表面电容差值，计算出转向盘下表面双手握阈值范围。
进一步地，步骤S2具体步骤如下：
S21.控制模块每间隔设定时间段获取各感应区采集的电容值，并进行中值滤波；
S22.记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为上表面电容通道采样实时值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为下表面电容通道电容采样实时值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为第一悬空电容通道采样实时值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为第二悬空电容通道采样实时值；
S23.以第一悬空电容通道采样值为基准电容实时值，计算上表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，作为上表面实时电容差值；
计算下表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，作为下表面实时电容差值。
进一步地，步骤S3具体步骤如下：
S31.判断各感应区采集电容值是否达到设定次数；
若是，进入步骤S32；
若否，返回步骤S21；
S32.判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面双手握阈值范围，并在不满足时，继续判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面单手握阈值范围；
S33.判断下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围，并在不满足时，继续判断下表面实时电容差值是否满足转向盘上表面单手握阈值范围；
S34.当上表面实时电容差值满足转向盘上表面双手握阈值范围，且下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围时，判定为转向盘双手握状态；
当上表面实时电容差值满足转向盘上表面单手握阈值范围，且下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面单手握阈值范围时，判定为转向盘单手握状态；
当上表面实时电容差值不满足转向盘上表面双手握阈值范围，且不满足转向盘上表面单手握阈值范围时，以及下表面实时电容差值不满足转向盘下表面双手握阈值范围，且不满足转向盘下表面单手握阈值范围时，判定为转向盘离手状态，并进行报警。
进一步地，步骤S32具体步骤如下：
S321.判断上表面实时电容差值是否大于转向盘上表面双手握阈值范围；
若是，进入步骤S325；
若否，进入步骤S322；
S322.判断上表面实时电容差值是否大于转向盘上表面单手握阈值范围；
若是，进入步骤S323；
若否，进入步骤S33；
S323.判断之前转向盘的状态是否为双手握状态；
若是，进入步骤S324；
若否，进入步骤S326；
S324.判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面双手握阈值范围与死区值的差值；
若是，进入步骤S325；
若否，进入步骤S326；
S325.判定为上表面实时电容差值满足转向盘上表面双手握阈值范围，进入步骤S33；
S326.判定为上表面实时电容差值满足转向盘上表面单手握阈值范围，进入步骤S33；
步骤S33具体步骤如下：
S331.判断下表面实时电容差值是否大于转向盘下表面双手握阈值范围；
若是，进入步骤S335；
若否，进入步骤S332；
S332.判断下表面实时电容差值是否大于转向盘下表面单手握阈值范围；
若是，进入步骤S333；
若否，进入步骤S34；
S333.判断之前转向盘的状态是否为双手握状态；
若是，进入步骤S334；
若否，进入步骤S336；
S334.判断下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围与死区值的差值；
若是，进入步骤S335；
若否，进入步骤S336；
S335.判定为下表面实时电容差值满足转向盘下表面双手握阈值范围，进入步骤S34；
S336.判定为下表面实时电容差值满足转向盘下表面单手握阈值范围，进入步骤S34。当上表面实时电容差值大于转向盘上表面单手握阈值范围，小于转向盘上表面双手握阈值范围，此时仍要判定是否原先是双手握状态，只是由于死区值的影响造成的误判，这种情况下仍为双手握状态；同理适用于对下表面实时电容差值的判断。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的采用电容感应的离手监控转向盘及实现方法，通过柔性材质导电材质感应垫设置于转向盘处，搭配电容采集层，对驾驶员是否用手握住转向盘进行准确判断，并在手离转向盘时，实时进行告警，避免驾驶员违规操作；本发明进行手离监控的电容感应芯片和按键处理的芯片共用一个芯片，降低成本。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明采用电容感应的离手监控转向盘的控制示意图。
图2是本发明采用电容感应的离手监控转向盘的结构示意图。
图3是本发明采用电容感应的离手监控转向盘剖面示意图。
图4是本发明采用电容感应的离手监控转向盘实现方法实施例3流程示意图。
图5是本发明采用电容感应的离手监控转向盘实现方法实施例4流程示意图一。
图6是本发明采用电容感应的离手监控转向盘实现方法实施例4流程示意图二。
图7是本发明采用电容感应的离手监控转向盘实现方法实施例4流程示意图三。
图8是驾驶员手与转向盘不同状态下的转向盘各位置通过感应垫及电容采集芯片采集的四个电容通道的电容值数据。
图中，1-转向盘；1.1-骨架；1.2-PU发泡层；1.3-电子屏蔽层；1.4-皮革层；2-控制模块；3-检测感应模块；4-按键输入模块；5-实时告警模块；6-感应垫；6.1-左感应垫；6.2-右感应垫；7-电容采集感应层；8-整车控制系统；9-巡航模块；LU-左上感应区；RU-右上感应区；UO1-第一上悬空感应区；UO2-第二上悬空感应区。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种采用电容感应的离手监控转向盘，包括转向盘1和控制模块2；
控制模块2内设有主控制芯片，主控制芯片包括电容感应单元和按键处理单元；
控制模块2连接有检测感应模块3、按键输入模块4和实时告警模块5；按键处理单元与按键输入模块4连接；
检测感应模块3包括感应垫6和电容采集感应层7；电容采集感应层7与电容感应单元连接；
电容采集感应层7设置于转向盘1内部；
感应垫6采用柔性导电材质，匹配转向盘1形状，与转向盘1粘结后包裹于转向盘1的轮缘；
控制模块2通过电容采集感应层7采集感应垫6的电容值，并将采集的感应垫6的电容值与预设的阈值相比，判断手与转向盘1的状态，以及在手离转向盘1时通过实时告警模块5发出报警。
实施例2：
如图1所示，本发明提供一种采用电容感应的离手监控转向盘，包括转向盘1和控制模块2；
控制模块2内设有主控制芯片，主控制芯片包括电容感应单元和按键处理单元；
控制模块2连接有检测感应模块3、按键输入模块4和实时告警模块5；按键处理单元与按键输入模块4连接；实时告警模块5设置于转向盘1处，实时告警模块5包括声音单元或灯光单元；
检测感应模块3包括感应垫6和电容采集感应层7；电容采集感应层7与电容感应单元连接；
电容采集感应层7设置于转向盘1内部；
感应垫6采用柔性导电材质，匹配转向盘1形状，与转向盘1粘结后包裹于转向盘1的轮缘；
控制模块2通过电容采集感应层7采集感应垫6的电容值，并将采集的感应垫6的电容值与预设的阈值相比，判断手与转向盘1的状态，以及在手离转向盘1时通过实时告警模块5发出报警；
控制模块2还连接有整车控制系统8及巡航模块9；
当手离转向盘1时，控制模块2通过实时告警模块5发出报警的同时，还通过CAN总线向整车控制系统8发送信号；
巡航模块9设置于转向盘1内部；
巡航模块9通过CAN总线与整车控制系统8连接；
巡航模块9通过硬线与控制模块2连接；
按键输入模块4包括若干按键，每个按键均连接有电阻，电阻另一端与控制模块2连接；
不同按键连接的电阻阻值不同；
各按键中设置有巡航按键，巡航按键还通过硬线与控制模块2连接；
如图2所示，转向盘1包括盘柄；
盘柄从内向外依次设有骨架1.1、PU发泡层1.2、电子屏蔽层1.3以及皮革层1.4；
盘柄包括左盘柄区、右盘柄区、上盘柄区以及下盘柄区；
电容采集感应层7设置在电子屏蔽层1.3与皮革层1.4之间；
感应垫6粘结并包裹于皮革层1.4内部的边缘；
感应垫6包括左感应垫6.1和右感应垫6.2；
左感应垫6.1设置于左盘柄区，右感应垫6.2设置于右盘柄区；
电容采集感应层7包括左上感应区LU、左下感应区、右上感应区RU、右下感应区、第一上悬空感应区UO1、第一下悬空感应区、第二上悬空感应区UO2以及第二下悬空感应区；
左上感应区LU与左下感应区设置于左盘柄区内侧，且左上感应区LU采集左感应垫6.1上表面电容值，左下感应区采集左感应垫6.1下表面电容值；
右上感应区RU与右下感应区设置于右盘柄区内侧，且右上感应区RU采集右感应垫6.2上表面电容值，右下感应区采集右感应垫6.2下表面电容值；
第一上悬空感应区UO1与第一下悬空感应区设置于上盘柄区内侧；
第二上悬空感应区UO2与第二下悬空感应区设置于下盘柄区内侧；
各感应区均与控制模块2连接。
实施例3：
如图4所示，本发明提供一种基于上述实施例1或实施例2的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，包括如下步骤：
S1.设定上下表面及悬空的电容通道，预先分别设定手与转向盘的双手握状态、单手握状态以及离手状态，分别通过各感应芯片采集电容值，并计算出各状态下的各电容通道采样值，再计算出各状态下的上表面阈值范围及下表面阈值范围；
S2.控制模块每间隔设定时间段通过各感应区采集电容值，计算出各电容采样通道的采样实时值，再计算出上下表面电容通道的采样实时值与作为基准电容实时值的悬空电容通道采样值的电容差值；
S3.分别根据上下表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，与各状态下的上表面阈值范围及下表面阈值范围进行比对，判断手与转向盘状态为双握状态、单手握状态还是离手状态，以及在离手状态时，进行报警。
实施例4：
如图4、图5、图6及图7所示，本发明提供一种采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，包括如下步骤：
S1.设定上下表面及悬空的电容通道，预先分别设定手与转向盘的双手握状态、单手握状态以及离手状态，分别通过各感应芯片采集电容值，并计算出各状态下的各电容通道采样值，再计算出各状态下的上表面阈值范围及下表面阈值范围；具体步骤如下：
S11.设定上表面电容通道、下表面电容通道、第一悬空电容通道以及第二悬空电容通道；
S12.预先将双手离开转向盘，记录左上感应芯片与右上感应芯片采集的电容值，取二者均值作为离手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应芯片与右下感应芯片采集的电容值，取二者均值作为离手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应芯片与第二上悬空感应芯片采集的电容值，取二者均值作为离手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应芯片与第二下悬空感应芯片采集的电容值，取二者均值作为离手状态的第二悬空电容通道采样值；
以离手状态记录的四个通道的采样值作为数据一；
S13.预先将单手握住转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的第二悬空电容通道采样值；
以单手状态记录的四个通道的采样值作为数据二；
S14.预先将双手握住转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的第二悬空电容通道采样值；
以双手状态记录的四个通道的采样值作为数据三；
数据一、数据二及数据三如图8所示；
S15.以第一悬空电容通道采样值700为基准电容值，计算离手状态的上表面电容通道采样值722与基准电容值700的差值CUP1=722-700=22，作为离手上表面电容差值；
计算离手状态的下表面电容通道采样值731与基准电容值700的差值CDOWN1=722-700=22，作为离手下表面电容差值；
计算单手状态的上表面电容通道采样值736与基准电容值700的差值CUP2=736-700=36，作为单手上表面电容差值；
计算单手状态的下表面电容通道采样值739与基准电容值700的差值CDOWN2=739-700=39，作为单手下表面电容差值；
计算双手状态的上表面电容通道采样值749与基准电容值700的差值CUP3=749-700=49，作为双手上表面电容差值；
计算双手状态的下表面电容通道采样值750与基准电容值700的差值CDOWN3=750-700=50，作为双手下表面电容差值；
S16.设定转向盘上表面单手握阈值范围VUP1、转向盘下表面单手握阈值范围VDOWN1、转向盘上表面双手握阈值范围VUP2以及转向盘下表面双手握阈值范围VDOWN2；
根据离手上表面电容差值CUP1和单手上表面电容差值CUP2，计算出转向盘上表面单手握阈值范围VUP1；
因为CUP1<VUP1<CUP2，即22<VUP1<36，所以得出VUP1=(22+36)/2=29；
根据离手下表面电容差值CDOWN1和单手下表面电容差值CDOWN2，计算出转向盘下表面单手握阈值范围VDOWN1；
因为CDOWN1<VDOWN1<CDOWN2，即31< VDOWN1<39，所以得出VDOWN1=(31+39)/2=35；
根据单手上表面电容差值CUP2和双手上表面电容差值CUP3，计算出转向盘上表面双手握阈值范围VUP2；
因为CUP2<VUP2<CUP3，即36<VUP2<49，所以得出VUP2=(36+49)/2=43；
根据单手下表面电容差值CDOWN2和双手下表面电容差值CDOWN3，计算出转向盘下表面双手握阈值范围VDOWN2；
因为CDOWN2<VDOWN2<CDOWN3，即39<VDOWN2<50，所以得出VDOWN2=(39+50)/2=45；单手和双手阈值范围误差会取范围稍大，因为每个人的手大小和带电性会不一样；
S2.控制模块每间隔设定时间段通过各感应区采集电容值，计算出各电容采样通道的采样实时值，再计算出上下表面电容通道的采样实时值与作为基准电容实时值的悬空电容通道采样值的电容差值；具体步骤如下：
S21.控制模块每间隔设定时间段获取各感应区采集的电容值，并进行中值滤波；中值滤波去除系统内的干扰，间隔设定时间段为采样周期，需要保证系统的灵敏性，例如间隔设定时间段可取5ms以内；
S22.记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为上表面电容通道采样实时值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为下表面电容通道电容采样实时值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为第一悬空电容通道采样实时值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为第二悬空电容通道采样实时值；
S23.以第一悬空电容通道采样值为基准电容实时值，计算上表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，作为上表面实时电容差值；
计算下表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，作为下表面实时电容差值；
S3.分别根据上下表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，与各状态下的上表面阈值范围及下表面阈值范围进行比对，判断手与转向盘状态为双握状态、单手握状态还是离手状态，以及在离手状态时，进行报警；具体步骤如下：
S31.判断各感应区采集电容值是否达到设定次数；例如设定次数可取20次；
若是，进入步骤S32；
若否，返回步骤S21；
S32.判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面双手握阈值范围，并在不满足时，继续判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面单手握阈值范围；具体步骤如下：
S321.判断上表面实时电容差值是否大于转向盘上表面双手握阈值范围；
若是，进入步骤S325；
若否，进入步骤S322；
S322.判断上表面实时电容差值是否大于转向盘上表面单手握阈值范围；
若是，进入步骤S323；
若否，进入步骤S33；
S323.判断之前转向盘的状态是否为双手握状态；
若是，进入步骤S324；
若否，进入步骤S326；
S324.判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面双手握阈值范围与死区值的差值；
若是，进入步骤S325；
若否，进入步骤S326；
S325.判定为上表面实时电容差值满足转向盘上表面双手握阈值范围，进入步骤S33；
S326.判定为上表面实时电容差值满足转向盘上表面单手握阈值范围，进入步骤S33；
S33.判断下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围，并在不满足时，继续判断下表面实时电容差值是否满足转向盘上表面单手握阈值范围；具体步骤如下：
S331.判断下表面实时电容差值是否大于转向盘下表面双手握阈值范围；
若是，进入步骤S335；
若否，进入步骤S332；
S332.判断下表面实时电容差值是否大于转向盘下表面单手握阈值范围；
若是，进入步骤S333；
若否，进入步骤S34；
S333.判断之前转向盘的状态是否为双手握状态；
若是，进入步骤S334；
若否，进入步骤S336；
S334.判断下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围与死区值的差值；
若是，进入步骤S335；
若否，进入步骤S336；
S335.判定为下表面实时电容差值满足转向盘下表面双手握阈值范围，进入步骤S34；
S336.判定为下表面实时电容差值满足转向盘下表面单手握阈值范围，进入步骤S34；
S34.当上表面实时电容差值满足转向盘上表面双手握阈值范围，且下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围时，判定为转向盘双手握状态；
当上表面实时电容差值满足转向盘上表面单手握阈值范围，且下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面单手握阈值范围时，判定为转向盘单手握状态；
当上表面实时电容差值不满足转向盘上表面双手握阈值范围，且不满足转向盘上表面单手握阈值范围时，以及下表面实时电容差值不满足转向盘下表面双手握阈值范围，且不满足转向盘下表面单手握阈值范围时，判定为转向盘离手状态，并进行报警。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，所述采用电容感应的离手监控转向盘包括转向盘和控制模块；
控制模块内设有主控制芯片，主控制芯片包括电容感应单元和按键处理单元；
控制模块连接有检测感应模块、按键输入模块和实时告警模块；按键处理单元与按键输入模块连接；
检测感应模块包括感应垫和电容采集感应层；电容采集感应层与电容感应单元连接；
电容采集感应层设置于转向盘内部；
感应垫采用柔性导电材质，匹配转向盘形状，与转向盘粘结后包裹于转向盘的轮缘；
控制模块通过电容采集感应层采集感应垫的电容值，并将采集的感应垫的电容值与预设的阈值相比，判断手与转向盘的状态，以及在手离转向盘时通过实时告警模块发出报警；
所述实现方法包括如下步骤：
S1.设定上下表面及悬空的电容通道，预先分别设定手与转向盘的双手握状态、单手握状态以及离手状态，分别通过电容采集层的各感应区采集电容值，并计算出各状态下的各电容通道采样值，再计算出各状态下的上表面阈值范围及下表面阈值范围；步骤S1具体步骤如下：
S11.设定上表面电容通道、下表面电容通道、第一悬空电容通道以及第二悬空电容通道；
S12.预先将双手离开转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为离手状态的第二悬空电容通道采样值；
S13.预先将单手握住转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为单手状态的第二悬空电容通道采样值；
S14.预先将双手握住转向盘，记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的上表面电容通道采样值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的下表面电容通道采样值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的第一悬空电容通道采样值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为双手状态的第二悬空电容通道采样值；
S15.以第一悬空电容通道采样值为基准电容值，计算离手状态的上表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为离手上表面电容差值；
计算离手状态的下表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为离手下表面电容差值；
计算单手状态的上表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为单手上表面电容差值；
计算单手状态的下表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为单手下表面电容差值；
计算双手状态的上表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为双手上表面电容差值；
计算双手状态的下表面电容通道采样值与基准电容值的差值，作为双手下表面电容差值；
S16.设定转向盘上表面单手握阈值范围、转向盘下表面单手握阈值范围、转向盘上表面双手握阈值范围以及转向盘下表面双手握阈值范围；
根据离手上表面电容差值和单手上表面电容差值，计算出转向盘上表面单手握阈值范围；
根据离手下表面电容差值和单手下表面电容差值，计算出转向盘下表面单手握阈值范围；
根据单手上表面电容差值和双手上表面电容差值，计算出转向盘上表面双手握阈值范围；
根据单手下表面电容差值和双手下表面电容差值，计算出转向盘下表面双手握阈值范围；
S2.控制模块每间隔设定时间段通过各感应区采集电容值，计算出各电容采样通道的采样实时值，再计算出上下表面电容通道的采样实时值与作为基准电容实时值的悬空电容通道采样值的电容差值；
S3.分别根据上下表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，与各状态下的上表面阈值范围及下表面阈值范围进行比对，判断手与转向盘状态为双握状态、单手握状态还是离手状态，以及在离手状态时，进行报警。
2.如权利要求1所述的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，控制模块还连接有整车控制系统及巡航模块；
当手离转向盘时，控制模块通过实时告警模块发出报警的同时，还通过CAN总线向整车控制系统发送信号；
巡航模块设置于转向盘内部；
巡航模块通过CAN总线与整车控制系统连接；
巡航模块通过硬线与控制模块连接。
3.如权利要求1所述的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，实时告警模块设置于转向盘处，实时告警模块包括声音单元或灯光单元。
4.如权利要求1所述的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，按键输入模块包括若干按键，每个按键均连接有电阻，电阻另一端与控制模块连接；
不同按键连接的电阻阻值不同；
各按键中设置有巡航按键，巡航按键还通过硬线与控制模块连接。
5.如权利要求1所述的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，转向盘包括盘柄；
盘柄从内向外依次设有骨架、PU发泡层、电子屏蔽层以及皮革层；
盘柄包括左盘柄区、右盘柄区、上盘柄区以及下盘柄区；
电容采集感应层设置在电子屏蔽层与皮革层之间；
感应垫粘结并包裹于皮革层内部；
感应垫包括左感应垫和右感应垫；
左感应垫设置于左盘柄区，右感应垫设置于右盘柄区；
电容采集感应层包括左上感应区、左下感应区、右上感应区、右下感应区、第一上悬空感应区、第一下悬空感应区、第二上悬空感应区以及第二下悬空感应区；
左上感应区与左下感应区设置于左盘柄区内侧，且左上感应区采集左感应垫上表面电容值，左下感应区采集左感应垫下表面电容值；
右上感应区与右下感应区设置于右盘柄区内侧，且右上感应区采集右感应垫上表面电容值，右下感应区采集右感应垫下表面电容值；
第一上悬空感应区与第一下悬空感应区设置于上盘柄区内侧；
第二上悬空感应区与第二下悬空感应区设置于下盘柄区内侧；
各感应区均与控制模块连接。
6.如权利要求1所述的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：
S21.控制模块每间隔设定时间段获取各感应区采集的电容值，并进行中值滤波；
S22.记录左上感应区与右上感应区采集的电容值，取二者均值作为上表面电容通道采样实时值；
记录左下感应区与右下感应区采集的电容值，取二者均值作为下表面电容通道电容采样实时值；
记录第一上悬空感应区与第二上悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为第一悬空电容通道采样实时值；
记录第一下悬空感应区与第二下悬空感应区采集的电容值，取二者均值作为第二悬空电容通道采样实时值；
S23.以第一悬空电容通道采样值为基准电容实时值，计算上表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，作为上表面实时电容差值；
计算下表面电容通道采样实时值与基准电容实时值的差值，作为下表面实时电容差值。
7.如权利要求6所述的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，步骤S3具体步骤如下：
S31.判断各感应区采集电容值是否达到设定次数；
若是，进入步骤S32；
若否，返回步骤S21；
S32.判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面双手握阈值范围，并在不满足时，继续判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面单手握阈值范围；
S33.判断下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围，并在不满足时，继续判断下表面实时电容差值是否满足转向盘上表面单手握阈值范围；
S34.当上表面实时电容差值满足转向盘上表面双手握阈值范围，且下表面实时电容差值满足转向盘下表面双手握阈值范围时，判定为转向盘双手握状态；
当上表面实时电容差值满足转向盘上表面单手握阈值范围，且下表面实时电容差值满足转向盘下表面单手握阈值范围时，判定为转向盘单手握状态；
当上表面实时电容差值不满足转向盘上表面双手握阈值范围，且不满足转向盘上表面单手握阈值范围时，以及下表面实时电容差值不满足转向盘下表面双手握阈值，且不满足转向盘下表面单手握阈值范围时，判定为转向盘离手状态，并进行报警。
8.如权利要求7所述的采用电容感应的离手监控转向盘实现方法，其特征在于，步骤S32具体步骤如下：
S321.判断上表面实时电容差值是否大于转向盘上表面双手握阈值范围；
若是，进入步骤S325；
若否，进入步骤S322；
S322.判断上表面实时电容差值是否大于转向盘上表面单手握阈值范围；
若是，进入步骤S323；
若否，进入步骤S33；
S323.判断之前转向盘的状态是否为双手握状态；
若是，进入步骤S324；
若否，进入步骤S326；
S324.判断上表面实时电容差值是否满足转向盘上表面双手握阈值范围与死区值的差值；
若是，进入步骤S325；
若否，进入步骤S326；
S325.判定为上表面实时电容差值满足转向盘上表面双手握阈值范围，进入步骤S33；
S326.判定为上表面实时电容差值满足转向盘上表面单手握阈值范围，进入步骤S33；
步骤S33具体步骤如下：
S331.判断下表面实时电容差值是否大于转向盘下表面双手握阈值范围；
若是，进入步骤S335；
若否，进入步骤S332；
S332.判断下表面实时电容差值是否大于转向盘下表面单手握阈值范围；
若是，进入步骤S333；
若否，进入步骤S34；
S333.判断之前转向盘的状态是否为双手握状态；
若是，进入步骤S334；
若否，进入步骤S336；
S334.判断下表面实时电容差值是否满足转向盘下表面双手握阈值范围与死区值的差值；
若是，进入步骤S335；
若否，进入步骤S336；
S335.判定为下表面实时电容差值满足转向盘下表面双手握阈值范围，进入步骤S34；
S336.判定为下表面实时电容差值满足转向盘下表面单手握阈值范围，进入步骤S34。
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