CN115190962A - 装载在两轮机动车辆中的用于测量车辆倾斜的加速度计的温度漂移补偿 - Google Patents

装载在两轮机动车辆中的用于测量车辆倾斜的加速度计的温度漂移补偿 Download PDF

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Abstract

公开了用于补偿用于测量摩托车侧倾的加速度计的温度漂移的方法。当车辆处于“直立摩托”条件（622，632）且加速度计的温度比其参考温度高至少30℃（621，631）时，读取加速度值（623，633）。然后处理这些值，以便识别（623，633）加速度计的每个轴的偏移校正直线的斜率系数。处理在于验证（64）至少两个连续读数中的系数的严格单调性，并确保（65）其平均值包含在确定的极限之间。然后可以使用最终获得的平均系数（66）来对在加速度计的整个使用范围内读取的加速度进行温度校正。因此，摩托车的倾角计算更加准确。

Description

装载在两轮机动车辆中的用于测量车辆倾斜的加速度计的温 度漂移补偿
技术领域
本发明总体上涉及借助于车载加速度计来检测两轮车辆的倾斜，更具体地，本发明涉及对这种加速度计的温度漂移的补偿。
本发明特别适用于具有热力发动机的两轮机动车辆的计算机，该两轮机动车辆包括加速度计，用于在车辆行驶期间测量车辆的侧倾角（英语为“bank angle（倾斜角）”），当超过倾斜阈值时自动关断发动机。
背景技术
诸如惯性导航仪或横摆陀螺仪之类的用于测量摩托车或类似类型的两轮车辆的侧倾的自主传感器可用于确定其倾斜，以便在该倾斜超过被认为是临界点的阈值时引起发动机关断。当超过侧倾阈值时自动关断发动机这一功能的目的在于，在摔倒的情况下保护用户免受潜在后果的影响，所述潜在后果与摩托车的处于运动中的零件（驱动轮、链条等）以及在可能由事故引起的燃料喷洒的情况下摩托车整体起火的风险相关联。
在最新的摩托车中，这种自主传感器被多轴加速度计所取代，例如，具有三个轴X、Y和Z的类型的加速度计。这种类型的加速度计如今作为单片集成电路而可用，并且可以集成到车载电子计算机的印刷电路板上。通过与软件功能相结合，这种加速度计使得能够估计车辆的倾斜，从而免除了为车辆配备专用的横摆陀螺仪，带有可观的经济益处。
计算车辆的倾斜取决于加速度计的传感器进行的物理测量，这些传感器通常是集成到同一半导体产品芯片上的单轴、双轴（或2D，意为“有两个测量维度”）和/或三轴（或3D，意为“有三个测量维度”）感测单元。在这种芯片中使用具有原始结构的微机电系统（或MEMS），所述原始结构例如具有几个梁和几个压电应变仪和/或（通过蚀刻表面薄层得到的）交指电容梳，可用于测量芯片平面中和该平面外的加速度，从而使得能够用一个或多个感测单元在所有三个轴上获得灵敏度。一般而言，由于梁根据加速度计承受的加速度方向而受到扭转和/或弯曲应力，因此加速度计利用每个轴之间的应力差异。此外，通过合适的电子器件进行检测使得能够测量每个轴的方向上的应力水平。
已知加速度计的测量会随着周围环境温度的变化而变化，因此会导致车辆倾角的估计误差。事实上，加速度计采用的技术使其或多或少对工作温度有些敏感。
加速度计的这种温度漂移在另一应用情境中进行了讨论，例如在GiuseppeRuzza、Luigi Guerriero、Paola Revellino和Francesco M. Guadagno所著的题为“Thermal Compensation of Low-Cost MEMS Accelerometers for Tilt Measurements（用于倾斜测量的低成本MEMS加速度计的热补偿）”的文章中，该文章由MDPI公司于2018年2月8日线上发表在可自由访问的科学杂志《Sensors（传感器）》中（ISSN 1424-8220；CODEN:SENSC9）。
在本发明所考虑的应用情境中，加速度测量误差会导致车辆倾斜估计误差。在自动关断发动机的功能的目的在于在超过最大倾斜阈值时关断发动机的情况下，估计误差可能会导致发动机提前关断，这可能危及摩托车驾驶者的安全。
因此，对用于测量两轮车辆倾角的加速度计的温度漂移进行补偿显得合乎期望，尤其是（但不仅仅是）为了实现上述发动机自动关断功能。
一般而言，具有传感器的测量仪器会将物理参数变换为电信号，然后再将其转换为数字数据。“校准”（法语为étalonnage，英语为calibration）不应与“测定”（法语为calibrage，更确切地翻译为英语gauging）相混淆，校准的目的是确保同一系列（同一品牌、同一型号）的测量仪器在处于相同情况时确实给出相同的测量结果。因此，需要使得能够基于相同情况获得相同结果的一组操作。
参考国际计量词汇（VIM），根据2008年以后的版本中提供的定义，测量仪器的校准可定义为（先不管测量不确定性）在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准器提供的量值与相应示值之间的关系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系。因此，校准可以用文字说明、校准函数、校准图、校准曲线或校准表格的形式表示。对于具有传感器的测量仪器，校准的第一阶段是表征传感器在整个传感器工作范围内的响应。第二阶段在于利用第一阶段的结果。在某些情况下（尤其是在传感器不可调节使得无法调整的情况下），第二阶段可在于对仪器给出的示值进行加法或乘法校正。
在上述目标应用类型中使用的3D加速度计的上下文中，本发明的目的是避免对加速度计的逐个轴的这种表征、以及为了定义与每个MEM相关联的校正多项式而要执行的逐个MEM的测试，这些表征和测试至少是冗长且昂贵的。这种表征通常不能由诸如例如摩托车的发动机控制计算机之类的车载装置自主执行，该计算机具有有限的计算和存储装置。
更何况，在装有热力发动机的两轮车辆中，通常结合有加速度计的发动机控制计算机附近的温度在很大的数值范围上变化。实际上，加速度计的该周围温度典型地在起动时的-20℃（在本发明的目标应用国家中，这通常是冬季的最低室外温度）与发动机完全发热时的+90℃（这通常是在考虑到了在适当情况下实施的冷却装置（散热器、风扇等）的情况下的工作中的发动机的最高温度）之间变化。
本发明是源自这样的观察，即加速度测量随周围温度的变化是加速度计技术所固有的，可以以简单且高效的方式专门针对每个特定的加速度计进行学习，然后可以在由所述加速度计给出的测量中虑及该变化，从而使得能够减少车辆倾斜的估计误差。
文献JP2007322347A公开了根据温度来补偿加速度计的测量，以检测四轮车辆的倾斜，该倾斜是由于在轮胎离地（vol）的情况下的车辆抬升。该文献提出了一种校准解决方案，基于传感器电压参考值的更新来随温度校正。
文献US20040194327A1公开了确定四轮车辆的底盘的几何学角度，补偿温度漂移从而通过校准来校正倾角。
发明内容
本发明提出了一种方法，该方法具有第一阶段和第二阶段，第一阶段包括优选地沿例如3D加速度计的三个轴中的每一个来学习由于加速度计工作温度改变而导致的温度漂移（也称为温度偏移），第二阶段包括根据任意测量时的当前温度来校正该漂移。
更具体地，提出了用于补偿加速度计的温度漂移的方法，所述加速度计用于测量具有热力发动机的两轮机动车辆的倾斜，所述方法具有：
- 学习加速度计的温度漂移的学习阶段，其包括：
- 在参考测量点处获取参考加速度值，在所述参考测量点处车辆直立并且温度等于第一参考温度值，第一参考温度值包括在对应于“冷发动机”状态的参考温度值范围内，并且第一参考温度值与所述参考加速度值相关联地存储在非易失性存储器中；
- 在第一测量点处获取第一加速度测量值，第一测量点不同于所述参考测量点，并且在第一测量点处车辆基本直立并且温度等于第一温度测量值，第一温度测量值包括在大幅（substantiellement）高于第一参考温度值的第一温度值范围内；
- 计算第一温度漂移系数，第一温度漂移系数被定义为第一加速度测量值和参考加速度值之差与第一温度测量值和第一参考温度值之差的比率；
- 在第二测量点处获取第二加速度测量值，在第二测量点处车辆基本直立并且温度等于第二温度测量值，第二温度测量值包括在大幅高于第一温度测量值的第二温度值范围内；
- 计算第二温度漂移系数，第二温度漂移系数被定义为第二加速度测量值和参考加速度值之差与第二温度测量值和第一参考温度测量值之差的比率；以及
- 基于第一温度漂移系数和第二温度漂移系数来获得单个温度漂移系数并将其存储在所述非易失性存储器中；以及，
- 校正阶段，其中，校正由所述加速度计在给定测量点处指示的加速度值，在所述给定测量点处温度等于当前温度值，所述校正是根据所述当前温度值与参考温度值之差以及所述单个温度漂移系数。
借助于这种方法，可以确定两轮车辆在行驶时的倾斜，其被校正了加速度计的温度漂移，其中，预先学习了专门用在所涉车辆中的加速度计的温度漂移，该学习是由车载装置自主地在所述车辆本身上进行的。
与诸如文献JP2007322347A和文献US20040194327A1（这些文献在引言中标出并简单讨论）中公开的校准过程之类的校准过程不同，根据本发明实施例的方法的学习阶段使得能够在虑及了影响可能使用的加速度计的特征差异的情况下将温度补偿应用于加速度计提供的指示。换言之，根据所提出的方法的学习使得能够虑及部件制造时的部件特征差异，这提供了优于校准方法的优点。“特征差异（dispersions de caractéristiques）”意指如下事实，即各加速度计本质上就因变化不定的因素而不会以完全相同的方式做出响应，从工业尺度上讲，这些变化不定的因素必然会影响加速度计的制造。
此外，该方法不需要知道得自漫长乏味的表征阶段的覆盖加速度计的整个工作温度范围的温度校正曲线。
此外，与文献JP2007322347A中公开的解决方案不同，所提出的方法不具有需要更新（一个或多个）传感器的电压参考的缺点。
因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，所提出的方法的实施例有利地特征在于：一方面，可以在加速度计安装在了车辆中后针对每个加速度计专门实施的学习策略，并且该学习策略是由所述车辆中的车载装置自主实施的，以及另一方面，所述学习策略包括每次在两个测量点之间在至少两个步骤中估计温度漂移的事实，这两个测量点在加速度计的工作温度范围内间隔开，以便高效准确地补偿加速度计的温度漂移。
单独或组合地采用的实施例还提出：
- 仅在第一温度漂移系数和第二温度漂移系数是具有相同符号的带符号数值的情况下才能获得并存储所述单个温度漂移系数；
- 此外，仅在第一温度漂移系数和第二温度漂移系数的各自的绝对值之差的绝对值小于确定的阈值的情况下才能获得并存储所述单个温度漂移系数；
- 此外，仅在第一温度漂移系数的绝对值和第二温度漂移系数的绝对值包括在确定的值区间中的情况下才能获得并存储所述单个温度漂移系数；
- 可通过计算第一温度漂移系数和第二温度漂移系数的平均值来获得所述单个温度漂移系数；
- 第一温度值范围可包括比参考温度值高至少30℃的温度值；
- 第二温度值范围可包括比第一温度测量值高至少30℃的温度值；
- 参考温度值范围可包括-20℃至+55℃之间的温度值；
- 所述加速度计是多轴加速度计，所述方法的所有步骤可针对所述加速度计的每个轴同时执行；
- 在参考测量点处获取参考加速度值可在离开车辆生产线时在发动机关机的情况下进行，而学习加速度计的温度漂移的学习阶段的其他步骤可后续在发动机运转的情况下进行。
在第二方面中，本发明的主题还有用于补偿加速度计的温度漂移的设备，所述加速度计用于测量具有热力发动机的两轮机动车辆的倾斜，所述设备包括具有热力发动机的两轮机动车辆的发动机的电子控制单元，所述电子控制单元包括：加速度计；以及用于在车辆行驶期间测量车辆的侧倾的装置，当超过倾斜阈值时自动关断发动机；用于确定周围温度的装置；用于确定发动机温度的装置；用于确定车辆是否直立的装置；并且具有被适配成执行根据前述第一方面的方法的所有步骤的装置。它可以是为此目的而配置的计算机，例如，摩托车的发动机控制计算机。
本发明的第三方面涉及具有热力发动机的两轮机动车辆的计算机，其包括加速度计和根据上述第二方面的设备，所述设备用于在车辆行驶期间测量车辆的侧倾，当超过倾斜阈值时自动关断发动机。它尤其可以是摩托车的发动机控制计算机。
当由加速度计给出的指示（即加速度测量值）被其中执行装载软件的计算机利用时，可由所述软件执行学习然后校正。
为此，在第四方面也是最后一方面，本发明的主题还有计算机程序产品，其包括存储在机器可读存储介质上的一个或多个指令序列，所述机器包括处理器，所述指令序列被适配成当所述程序被从存储介质中读取并由处理器执行时实现根据本发明的第一方面的方法的所有步骤。
附图说明
通过阅读接下来的描述，本发明的其他特征和优点将进一步显现。该描述纯粹是例证性的，并且应结合附图来阅读，其中：
图1A是示出其中可以实施方法的摩托车的侧视图的示意图；
图1B是示出图1A的摩托车沿相对于竖直方向的三个相应倾斜的前视图的示意图；
图2A是具有三个测量轴的加速度计的简化表示以及加速度值随时间演变的曲线，该加速度计可以结合到图1A和1B的摩托车的车载计算机中，所述加速度值是当摩托车直立时沿加速度计的三个轴测量的；
图2B是图2A的加速度计的简化表示以及加速度值随时间演变的曲线，所述加速度值是当摩托车相对于竖直方向倾斜角度θ时沿加速度计的三个轴测量的；
图3是示出一组曲线的曲线图，该组曲线表示一批确定的加速度计的温度漂移差异；
图4是示出曲线的斜率计算的曲线图，所述曲线表示确定的加速度计的温度漂移；
图5是示出本发明的方法步骤的实施方式的功能图；以及
图6是示出该方法的学习阶段的实施例的步骤图。
具体实施方式
在接下来对实施例的描述中以及在附图的各图中，相同的元件或类似的元件在各图中携带相同的参考标号。
在将要进行的叙述中，将使用以下记号：
- 字母X、Y和Z分别表示与地球相关联的参考系（也称地球参考系）的纵轴、横轴和竖直轴；
- {Ax, Ay, Az}表示由3D加速度计分别沿X、Y和Z三个轴中的每一个测量的加速度值三元组；在实践中，加速度计持续地、即以确定的测量频率产生这样的值的三元组；
- g表示重力加速度；加速度g以米/秒平方（m/s2）或苹果牛（g）的单位给出，1苹果牛等于9.81m/s2；
- T°表示加速度计处的周围温度，该温度可由温度传感器给出，该温度传感器布置在例如紧邻并入了该加速度计的计算机，或布置在所述计算机的壳体中；
- Tref、T1和T2表示温度T°的确定的值，加速度计分别在Tref、T1和T2处给出加速度值的参考测量值{Ax_ref, Ay_ref, Az_ref}、加速度值的第一学习测量值{Ax_T1, Ay_T1, Az_T1}和加速度值的第二学习测量值{Ax_T2, Ay_T2, Az_T2}；
- θ表示车辆的、因此车辆所并入的加速度计的侧倾角；
- Slope_1、Slope_2和Slope_cor（slope，斜率）是加速度计的温度漂移系数，表示为g/℃，可以取正值或负值；它们对应于可以以第一近似表示加速度计的温度漂移的直线的部分的斜率；根据该表示，有时称其为“斜率系数”。
诸如摩托车或类似车辆之类的两轮机动车辆在三维空间中运动，三维空间可以由与地球相关的三个两两垂直的轴来定义。这些轴X、Y和Z在下文中分别称为纵轴、横轴和竖直轴。与其水平面保持基本与地球表面平行（并且更具体地基本平行于所考虑地点处的道路平面）的具有4个或4个以上轮子的车辆相比，两轮车辆的特点在于其相对于竖直方向倾斜的能力，尤其是在转弯时。
由于重力的影响，加速度计，尤其是3D加速度计，可以指示对象相对于地球的取向。例如，在智能手机上，使用3D加速度计来将显示从纵屏模式切换成横屏模式。在游戏手柄中，3D加速度计使得能够监控玩家的手在空间中的移动，并且这被游戏用作与玩家的接口。加速度计在两轮车辆中的应用之一是计算车辆相对于竖直方向的倾斜，尤其是在如下功能框架下：在超过确定的倾斜阈值时自动关断热力发动机。
对于在三维空间中运动的对象，如天空中的飞机或波涛汹涌的海面上的船只，由于绕纵轴X的旋转而产生的倾斜称为“横摆”（英语为“roll”），由于绕横轴Y的旋转而产生的倾斜称为“俯仰”（英语为“pitch”），并且由于绕竖直轴Z的旋转而产生的倾斜称为“偏航”（英语为“yaw”）。按照惯例，对于每个轴，绕所述轴的逆时针旋转的倾角通常视为正的。
对于两轮机动车辆，如摩托车或类似车辆，分别讨论沿纵轴X、沿横轴Y和沿竖直轴Z的倾角。控制最后一个倾斜，即沿竖直轴Z的倾斜，对于摩托车的稳定性和使用者的安全尤为重要。它也称为“侧倾”，并且对应的倾角称为“侧倾角”。
图1A和图1B的示意图分别以示例的方式示出了摩托车101的侧视图和前视图，在摩托车101中可以实施根据本发明的实施例的方法。该方法可以在任何类型的两轮机动化车辆中实施，例如带发动机的踏板车、机动自行车、轻便摩托车、轻型摩托车、摩托车（或摩托）等。更特别地，两轮车辆由热力发动机或内燃式发动机或内燃机提供动力。发动机可以是单缸、双缸、三缸或四缸或四缸以上的。它可以是二冲程或四冲程发动机，根据需要是直接喷射或间接喷射的。
在一个实施例中，车辆装备有喷射式热力发动机。发动机于是由电子控制单元（ECU）来控制，如发动机控制计算机（或者也是ECU，在本上下文中意为“Engine Control Unit”，引擎控制单元）。ECU中至少安装了一个加速度计。例如，其为形成在半导体产品上并集成到芯片中的加速度计。如引言中所述，加速度计提供的车辆倾斜测量使得ECU能够在车辆摔倒时关断发动机，摔倒是通过车辆超过倾斜阈值确定的。实际上，当车辆摔倒时发动机继续运转对驾驶者和车辆都有附加风险。因此，在车辆摔倒时使发动机停机可提高驾驶者的安全性并降低车辆的风险。这里所指的导致触发发动机停机的倾斜是车辆相对于竖直方向（相对于其行驶方向向一侧或向另一侧）的侧倾，竖直方向对应于上述竖直轴Z的方向。“竖直（verticale）”在此意指重力g的方向。
在图1A和1B中，车辆101的底盘的竖直方向由粗箭头Z1表示，其方向为从下向上。车辆底盘的纵向方向（也对应于其直线行驶方向）由粗箭头X1表示，其方向为从后向前。最后，车辆底盘的横向方向由粗箭头Y1表示，其方向为从右向左。当车辆101在平坦地面上完全直立时，竖直参考方向Z1平行于竖直方向Z，并且参考方向X1和Y1形成平行于由X轴和Y轴限定的地面的平面。X1、Y1和Z1轴与车辆101一起移动，并且与车辆同时相对于与地球相关的X、Y和Z轴枢转。
图1B示出了图1A的摩托车101相对于竖直方向的各种侧倾。在101a，摩托车处于直立位置，即竖直位置：其竖直参考轴Z1平行于重力g的方向。在位置101b和101c，摩托车分别向其右侧和左侧倾斜角度θ。该侧倾角定义了摩托车相对于竖直方向Z的倾斜度量。ECU依靠对该角度θ的值的持续测量和监控来在车辆向侧面摔倒的情况下使发动机关机。
图2A在上部给出了加速度计102的简化表示，加速度计102测量沿三个轴（例如，三个两两垂直的轴）的加速度。本领域技术人员将理解，当该加速度计车载在所述车辆上时，例如在所述车辆的诸如发动机控制计算机之类的计算机中，三轴加速度计允许确定加速度计102以及因此图1A和1B的车辆101相对于地球的确切角度取向。为了简化本叙述，这里假设与车辆101相关联的轴体系对应于与加速度计102相关联的轴体系。换言之，假设加速度计102以这样的方式固定布置在车辆101的计算机中，使得这些传感器的轴与在图1A和1B中由粗箭头示出的车辆101的轴X1、Y1和Z1重合。这是通过将加速度计安装在计算机中和/或将计算机安装在车辆中来实现的，以使加速度计的传感器的测量轴尽可能准确地与车辆的参考轴X1、Y1和Z1重叠。本领域技术人员将理解，在实践中，加速度计可能具有相对于车辆的参考系的不同且可选地随机的角位置，于是，例如基于旋转矩阵的确定装置和计算装置可以使得能够补偿该取向差，从而使得就好像加速度计的参考系与车辆的参考系重合一样。
图2A下部示出了曲线，其表示当车辆保持在基本竖直的位置时在这三个轴X、Y和Z上测量的加速度值随时间演变的示例。在根据图1B的示意图的位置101a的这种配置中，只有加速度计的测量轴Z1（因此与竖直方向重叠）记录非零加速度Az，即值为1g的信号，其中g是近似对应于地球表面上的重力加速度的加速度单位，即约为9.81ms2，取决于测量持续时间期间车辆绕竖直方向的可能振荡而可能有微小波动。加速度计针对其他测量方向（即分别为纵向方向X和横向方向Y）给出的加速度值Ax和Ay基本上等于零，也取决于车辆在直立位置上的稳定性而有微小波动。在图2A中，重力g由向下的粗竖直箭头表示。
图2B在上部示出了当车辆相对于竖直方向Z倾斜时的同一个加速度计102，例如，向右侧倾，对应于图1B的位置101b。在所示示例中，相对于竖直轴Z的倾角始终记为θ。与图2A上部所示的加速度计102的表示相比，在此，加速度计102的芯片的竖直轴Z1沿竖直轴Z的方向倾斜了角度θ。在这种配置中，侧倾角θ通过以下关系获得：θ= abs[Arctan((√Ax 2+Ay 2) / Az)]，其中Ax、Ay和Az分别是加速度计102沿轴X、Y和Z中的每一个测量的加速度值。
图2B在下部示出了这样相对于竖直方向Z倾斜的加速度计102给出的值Ax、Ay和Az随时间的演变。与图2A中给出的相同曲线相比，可以看出，值Az略微减小并且现在在0至1g之间，而值Ax没有改变并且值Ay略微减小并且现在在0至-1g之间（在所示示例中，对于在0至45°之间的角度θ）。
现在将参考图3中的曲线图来讨论可以在目标应用情境中使用的加速度计的温度漂移现象。该图示出了一组曲线，这些曲线给出了针对全部属于同一型号的不同加速度计的随温度T°（以摄氏度或℃表示）而变化的漂移、移位或偏移（以mg表示，即由地球引力g得到的加速度的千分之g值）。例如，这批加速度计来自同一制造。因此，所涉加速度计由制造商提供为具有相同的测量特征。
然而，由于其制造过程和/或所用材料中的不受控（以及可能地不可控）的因素，同一批次的加速度计具有特征差异。本领域技术人员将理解，即使这里只关注所提供加速度值的取决于周围温度的漂移，但是特征差异是可能影响这样的部件的所有特征的总体现象。图3所示的这组曲线揭示了三个信息。
一方面，在所示示例中，所有加速度计在等于约20℃的标称温度下有效地给出同一温度测量值。在此标称温度下，所有加速度计具有基本等于零的偏移。这在视觉上反映在所有曲线都经过标称点30的事实，标称点30在横轴上对应于20℃，并且在纵轴上对应于0mg。这个20℃的值并非偶然，因为它基本上对应于假定加速度计在大多数应用中工作的周围温度值。因此，制造商通常保证在此标称温度下零偏移或至少最小偏移。当然，本领域技术人员将理解，取决于加速度计型号的目的应用，该标称温度的值可能不同于20℃。
此外，在图中所示的-40℃至+125℃温度范围内，每个加速度计都表现出随温度线性变化的漂移。换言之，所示曲线基本上是倾斜的直线。一些加速度计表现出偏移系数（或漂移系数）为正的漂移，这反映为随温度上升的直线，而其他加速度计表现出偏移系数为负的漂移，这相反地反映为随温度下降的直线。
最后，所有加速度计都表现出这样的漂移：其被界定在分别由直线31和32表示的最小负偏移系数和最大正偏移系数之间。换言之，源自同一制造的一批加速度计的偏移系数在负值Off_31与正值Off_32之间，负值Off_31和正值Off_32分别对应于直线31的斜率和直线32的斜率。
根据本发明的实施例的方法所基于的原理是，由于加速度计的温度漂移是线性的，因此为了知道所述漂移并且为了能够在借助于确定的加速度计进行测量时对其进行补偿，只需知道对应直线的斜率值和该直线所经过的确定的测量点即可。换言之，与其在所有可能的工作温度范围内表征每个加速度计的温度漂移（这是冗长乏味的，并且可能至少很难使用车辆中的车载装置自主执行），不如只需要学习这两个信息，就能通过适当地校正用所述加速度计进行的每个加速度测量来补偿温度漂移。
有利地，根据该方法的实施例的学习包括确定基本上对应于标称温度值的参考测量点，对于该标称温度值，制造商保证加速度计是可靠的，在本示例中即为20℃。实际上，一方面，在大多数应用中，该温度是标准周围温度，因此只需置于这样的标准温度条件即可基本上处于该标称温度。在这里考虑的应用中，这意味着置于这样的条件：车辆发动机是冷的，因为已知热的发动机在其附近给出大大超过标准周围温度（即大约20℃）的周围温度。在置于该参考测量点的另一优点在于，它位于节点30处，在该节点处，表示可能使用的加速度计的温度漂移的所有直线相交，因此，尽可能地摆脱了在所涉加速度计批次内相对于该参考测量点的潜在移位的影响。
图4的曲线图示出了确定的加速度计的温度漂移曲线41以及直线40，通过该直线可以近似地定义该漂移。直线40和曲线41都穿过对应于参考测量点的节点30，参考测量点在横轴上由温度To定义，并且在纵轴上由零偏移值定义。
为了确定直线40的斜率，只需要知道曲线41的两个温度值之间的给定差值ΔT°（Delta_T°），以及曲线41的两个对应偏移值之间的差值Δ偏移（Delta_Offset）。然后就可以通过计算Δ偏移与ΔT°的比值来计算直线40的斜率。
应注意，温度差值ΔT°越高，斜率计算出错的风险就越低。换言之，加速度计的工作温度范围内的测量点间隔越宽，确定加速度计的温度漂移斜率的准确度就越好。
还应当注意，即使曲线41基本上遵循直线40的外形（通过该外形可以估计曲线41），但是在小的温度区间内的局部变化可能局部地给出与所示的直线40的理想斜率不同的斜率。在一些非常特殊的情况下，曲线41的斜率可能局部地具有与直线40的斜率的符号相反的符号。换言之，在小的温度区间内，测量伪影可能会破坏加速度计温度漂移的单调性。
参考图5的示意图，现在将描述该方法的实施例的原理，该方法使得能够在确定的加速度计安装在给定的两轮车辆中（例如安装在所述车辆中的车载计算机的壳体中）后可靠且高效地学习该加速度计的温度漂移。
在该图中，中间示出了从左到右的水平的粗箭头5，其象征性地表示两轮车辆的热力发动机的温度升高。在标准使用的情况下，最低温度T°对应于发动机从所谓的“冷发动机”的情况开始起动时的周围温度，例如等于+20℃。并且，在所谓的“热发动机”的情况下的发动机的最高温度T°对应于虑及了可选地存在于车辆中的冷却装置以及使用条件（即，发动机运转但车辆停下，或受到由车辆相对于空气的相对运动产生的表观风的影响的行驶中的车辆）的最高温度，例如等于+90℃。当然，在一些极端情况下，起动冷发动机的最低温度可以低于或高于+20℃，并且典型地可以在-20℃至+55℃之间。此外，热发动机达到的最高温度可以高于+90℃，并且例如达到+125℃的温度。
在箭头5上方示出了图1A和1B的摩托车101的围绕直立位置的各种角度位置，在直立位置中，车辆的参考系X1、Y1和Z1的轴Z1沿地球参考系X、Y、Z的竖直方向Z定向。
在箭头5下方示出了三个温度区间500、510和520，这将在下文中提及。还示出了三个加速度测量点50、51和52，车载在车辆101上的加速度计在其处测量加速度，在这些点处，一方面，车辆101是直立的（即相对于地球竖直方向的角度θ基本上等于零），并且在这些点处，另一方面，温度T°分别包括在温度区间500内、温度区间510内和温度区间520内。对应于三个测量点50、51和52的温度分别记为Tref、T1和T2。在接下来的叙述中，这些温度有时将分别称为参考温度Tref、第一学习温度T1和第二学习温度T2。类似地，温度区间500、510和520有时分别称为参考温度区间500、第一学习温度区间510和第二学习温度区间520。
如上所述，参考温度Tref是加速度计在参考测量点50处产生加速度测量值的温度，在参考测量点50处，车辆是直立的（θ = 0）并且加速度计的周围环境中的温度T°包括在参考温度区间500内。该温度区间500例如对应于最小温度Tmin和最大温度Tmax之间的区间，最小温度Tmin和最大温度Tmax定义了在目标应用中在发动机从“冷发动机”的情况起动时可观察到的周围温度范围。如上所述，Tmin可以等于-20℃，并且Tmax可以等于+55℃。
在一个示例中，第一学习温度区间510的下限可以等于参考温度Tref增加第一温度差ΔT1。换言之，参考温度Tref和第一学习温度区间510在温度上间隔温度差ΔT1。第一学习温度区间510的上限可以等于可预期的最大温度，在该示例中即+125℃。本领域技术人员将理解，作为变型，区间510可以没有上限，从理解本公开的角度来看这等同于相同的事情，并且在实践中对于使用软件工程实施该方法更简单。并且换言之，温度区间510可以包括T°> Tref+ ΔT1的温度T°。
类似地，第二学习温度区间520的下限可以等于第一学习温度T1增加第二温度差ΔT2。换言之，第一学习温度区间T1和第二学习温度区间520在温度上间隔温度差ΔT2。第二学习温度区间520的上限可以等于可预期的最大温度，在该示例中即+125℃。作为变型，类似于区间510，区间520没有上限。并且换言之，温度区间520可以包括T°> T1 + ΔT2的温度T°。
从功能的角度来看，温度差ΔT1和ΔT2的功能是分别保证第一学习温度T1和参考温度Tref之间以及第二学习温度T2和第一学习温度T1之间的温度距离，使得该距离足以在分别估计测量点51和50之间以及测量点52和51之间的加速度计的温度漂移的斜率时获得更好的准确度和更高的可靠性。实际上，如上文参考图4所述，直线斜率估计的测量点之间的间隔越宽，该估计就越好。
在一些实施例中，温度差ΔT1和/或温度差ΔT2可以大于30℃，例如，在30℃至40℃之间。
现在将参考图6的步骤图来描述在本发明的上下文中用于学习加速度计的温度漂移的学习过程的实施例。该描述还参考图5的示意图给出，图5示出了该上下文。
该方法始于步骤60。
在步骤61，询问是否进行了参考测量点50处的参考测量Aref。如果是，则该方法转到步骤62。否则该方法转到步骤611。
在步骤611，询问加速度计附近的周围温度T°是否包括在参考温度区间500内。如果否，则过程从执行步骤61重新开始。如果是，则方法转到步骤612。
在步骤612，询问车辆是否直立，即是否处于称为“直立摩托”的特定条件下。换言之，询问加速度计的竖直轴Z1与地球参考系的竖直轴Z之间的角度θ是否基本为零。该条件可以基于车辆的各传感器的状态组合来验证。例如，它可以是基于车辆钥匙上的传感器、车辆离合器处的传感器、撑脚（中央撑脚或侧撑脚）上的传感器、车速传感器、发动机转速传感器（指示发动机是否怠速运转或是否在加速）等提供的一个或多个信息。如果摩托不直立，则过程从执行步骤61重新开始。如果相反摩托是直立的，则该方法继续到步骤613。
在步骤613，抄录加速度计给出的参考测量值Aref。换言之，获得与加速度计给出的指示相对应的值的三元组{Ax_ref, Ay_ref, Az_ref}。此外，抄录此时由温度传感器给出的温度T°，其定义了参考温度Tref。换言之，步骤613包括执行图5的参考测量50。此外，将温度Tref和值的三元组{Ax_ref, Ay_ref, Az_ref}记录在计算机的非易失性存储器中，以便能够随后检索以执行该方法的后续步骤。
在步骤62，询问在图5的第一学习测量点51处的第一学习测量A1是否进行了。如果是，则方法转到步骤63。否则方法转到步骤621。
在步骤621，询问加速度计附近的周围温度T°是否包括在第一学习温度区间510内。如果否，则过程从执行步骤61重新开始。如果是，则该方法转到步骤622。
在步骤622，询问车辆是否直立，即是否存在称为“直立摩托”的特定条件。换言之，询问加速度计的竖直轴Z1和地球参考系的竖直轴Z之间的角度θ是否基本上为零。该条件可以以与上述步骤612相同的方式进行验证。如果摩托并非直立，则过程从执行步骤61重新开始。如果摩托是直立的，则该方法继续到步骤623。
在步骤623，抄录加速度计给出的第一学习测量值A1。换言之，获得与加速度计给出的指示相对应的值的三元组{Ax_1, Ay_1, Az_1}。此外，抄录此时由温度传感器给出的温度T°，其定义了第一学习温度T1。换言之，步骤623包括执行图5的第一学习测量51。
此外，利用从计算机的非易失性存储器检索的温度值T1和值的三元组{Ax_1, Ay_ 1, Az_1}以及温度Tref和值的三元组{Ax_ref, Ay_ref, Az_ref}，计算加速度计的温度漂移的第一斜率系数Slope_1，如上文参考图4所述。更具体地，针对加速度计的每个轴计算斜率。因此，斜率系数Slope_1实际上是一个三维向量，即由值的三元组{Slope_1x, Slope_ 1y, Slope_1z}定义。
例如，对于X轴，通过计算Ax_1和Ax_ref之差（Ax_1 - Ax_ref）与T1和Tref之差（T1- Tref）之比获得值Slope_1x。并且对于Y轴和Z轴也是如此。临时保存这样获得的值{Slope_1x, Slope_1y, Slope_1z}，直到过程执行结束。
在步骤63，询问在图5的第二学习测量点52处的第二学习测量A2是否进行了。如果是，则方法转到步骤64。否则方法转到步骤631。
在步骤631，询问加速度计附近的周围温度T°是否在第二学习温度区间520内。如果否，则过程从执行步骤61重新开始。如果是，则方法转到步骤632。
在步骤632，询问车辆是否直立，即是否处于称为“直立摩托”的特定条件。换言之，询问加速度计的竖直轴Z1和地球参考系的竖直轴Z之间的角度θ是否基本上为零。该条件可以以与上述步骤612和步骤622相同的方式进行验证。如果摩托并非直立，则过程从执行步骤61重新开始。如果相反摩托是直立的，则方法继续到步骤633。
在步骤633，抄录由加速度计给出的第一学习测量A2。换言之，获得与加速度计给出的指示相对应的值的三元组{Ax_2, Ay_2, Az_2}。此外，抄录此时由温度传感器给出的温度T°，其定义了第二学习温度T2。换言之，步骤633包括执行图5的第二学习测量52。
此外，利用从计算机的非易失性存储器检索的温度值T2和值的三元组{Ax_2, Ay_ 2, Az_2}以及温度Tref和值的三元组{Ax_ref, Ay_ref, Az_ref}，计算加速度计的温度漂移的第二斜率系数Slope_2，如上文参考图4所述。更具体地，针对加速度计的每个轴计算斜率。因此，斜率系数Slope_2实际上是一个三维向量，即由值的三元组{Slope_2x, Slope_ 2y, Slope_2z}定义。
例如，对于X轴，通过计算Ax_2和Ax_ref之差（Ax_2 - Ax_ref）与T2和Tref之差（T2- Tref）之比，获得值值Slope_2x。对于Y轴和Z轴也是如此。临时保存这样获得的值{Slope_ 2x, Slope_2y, Slope_2z}，直到过程执行结束。
在非强制性的步骤64，验证加速度计的温度漂移的单调性，如分别在步骤623和633中连续两次确定的温度漂移。换言之，验证在测量点51和50之间确定的温度漂移斜率系数Slope_1的符号和在测量点52和50之间确定的温度漂移斜率系数Slope_2的符号是相同的。如果它们不相同，即，如果sgn(Slope_2) ≠ sgn(Slope_1)，其中“sgn”表示数学运算符“求符号”，则过程从执行步骤61重新开始。这使得能够摆脱上述测量伪影，测量伪影可能导致在几个测量点测量的斜率具有彼此相反的符号，而这与实践中不一致。因此，如果斜率系数Slope_1和Slope_2的符号彼此不相等，则中断过程。
此外，在一些实施例中，还在步骤64（或在独立的步骤64a）验证第一温度漂移系数Slope_1和第二温度漂移系数Slope_2的各自的绝对值之差的绝对值小于确定的阈值Th。实际上，这些系数的值之差也反映出不一致的测量伪影，并且证明要停止过程。然后，过程从执行步骤61重新开始。在一个非限制性示例中，阈值Th可以等于1.5mg/℃。
如果在步骤64进行的一个或多个测试具有肯定的结果，则方法转到步骤65，这也是非强制性的。在步骤65，还确定加速度计的温度漂移的第一斜率系数Slope_1的绝对值和加速度计的温度漂移的第二斜率系数Slope_2的绝对值是否包括在确定的值区间内，该区间包括在值S1与S2之间。这些值S1和S2可以等于负值Off_31和正值Off_32，它们分别对应于图3中直线31的斜率和直线32的斜率，或者与这两个值相关联。类似于步骤64，步骤65的功能是从加速度计随温度变化的预期行为的角度来排除不一致的测量结果，以便尽管有测量伪影（这总是可能的）也仍然保持该方法的可靠性。
如果步骤65中的测试结果是否定的，则中断过程，并且过程从执行步骤61重新开始。如果测试的结果是肯定的，则方法转到步骤66。
在步骤66，基于第一温度漂移系数Slope_1和第二温度漂移系数Slope_2获得单个温度漂移系数Slope_cor。并且将该单个温度漂移系数Slope_cor记录在计算机的非易失性存储器中。于是可以随后在校正阶段中使用它，在校正阶段中，对由加速度计在给定测量点处指示的加速度值进行校正，在该给定测量点处，温度等于当前温度值T°，该校正是根据所述当前温度值和参考温度值Tref之差以及由上述学习过程确定的单个温度漂移系数Slope_cor。
在一个实施例中，通过计算第一温度漂移系数Slope_1和第二温度漂移系数Slope_2的平均值来获得单个温度漂移系数Slope_cor。这可以是值Slope_1和Slope_2的算术平均值或任何其他平均值，例如均方根。
在如上文参考示出了学习阶段的图5和图6描述的那样获得了温度漂移系数Slope_cor并将其存储在存储器中后，随后就可以在车辆的整个使用寿命期间使用该温度漂移系数来校正由车载加速度计在任何温度Ti下给出的任何加速度测量值Ai。实际上，对于加速度计的每个轴，可以从由所述加速度计给出的值Ai、从温度的当前值Ti以及从存储在计算机的非易失性存储器中的参考温度值Tref和温度漂移系数Slope_cor的值获得校正后的加速度测量值Ai_cor。这是通过对每个轴执行以下计算来实现的：Ai_cor = Ai +Slope_cor× (Ti - Tref)。
本领域技术人员将理解，从诸如第一温度漂移系数Slope_1和第二温度漂移系数Slope_2之类的两个系数获得单个温度漂移系数Slope_cor的事实使得能够同时进行测量一致性测试（诸如步骤64和65中的测试）并且覆盖非常宽的温度范围。实际上，在加速度计的温度漂移补偿的目标应用中，该加速度计用于测量具有热力发动机的两轮车辆的侧倾角，在摩托车的热力发动机的温度从“冷发动机”状况升高的阶段期间，加速度计的工作温度范围非常宽，因为它可以从-20℃或更低延伸到+90℃或更高。
在一些实施例中，获取参考测量点处的参考加速度值Aref（即，图5中的参考测量点50处的参考测量值）可以在离开车辆生产线时在发动机关机的情况下进行，而加速度计的温度漂移学习阶段的其他步骤，尤其是获取学习测量点51和52处的第一和第二学习测量值，可以随后执行/是随后进行的，是在发动机运转时，在销售商店中就在交付给车辆的首位买家之前，或者在最终用户上路的最初几公里。这使得能够不强制车辆制造商进行车辆温度升高的过程，这对于其他目的来说并不一定需要，并且他们可能希望避免。
在可能的实施例中在本详细描述和附图中描述并图示了本发明。然而，本发明不限于所呈现的实施例。本领域技术人员在阅读了本说明书并研究了附图之后，可以推断和实施其他的变型和实施例。
在权利要求中，术语“包括”或“包含”不排除其他元件或其他步骤。单个处理器或多个其他单元可以用于实施本发明。所介绍和/或要求保护的各种特征可以有利地组合起来。它们在说明书或不同的从属权利要求中的存在并不排除这种可能性。附图标记不应理解为限制本发明的范围。

Claims (12)

1.用于补偿加速度计（102）的温度漂移的方法，所述加速度计用于测量具有热力发动机的两轮机动车辆（101）的倾斜，所述方法具有：
- 学习加速度计的温度漂移的学习阶段（图6），其包括：
- 在参考测量点（50）处获取（613）参考加速度值（Aref），在所述参考测量点处车辆直立（612）并且温度等于第一参考温度值（Tref），第一参考温度值包括（611）在对应于“冷发动机”状态的参考温度值范围（500）内，并且第一参考温度值与所述参考加速度值相关联地存储（613）在非易失性存储器中；
- 在第一测量点（51）处获取（623）第一加速度测量值（A1），第一测量点不同于所述参考测量点，并且在第一测量点处车辆基本直立（622）并且温度等于第一温度测量值（T1），第一温度测量值包括（621）在大幅高于第一参考温度值（Tref）的第一温度值范围（510）内；
- 计算（623）第一温度漂移系数（Slope_1），第一温度漂移系数被定义为第一加速度测量值和参考加速度值之差与第一温度测量值（T1）和第一参考温度值（Tref）之差的比率；
- 在第二测量点（52）处获取（633）第二加速度测量值（A2），在第二测量点处车辆基本直立（632）并且温度等于第二温度测量值（T2），第二温度测量值包括（631）在大幅高于第一温度测量值（T1）的第二温度值范围（520）内；
- 计算（633）第二温度漂移系数（Slope_2），第二温度漂移系数被定义为第二加速度测量值和参考加速度值之差与第二温度测量值（T2）和第一参考温度测量值（Tref）之差的比率；以及
- 基于第一温度漂移系数和第二温度漂移系数来获得单个温度漂移系数（Slope_cor）并将其存储（66）在所述非易失性存储器中；以及，
- 校正阶段，其中，校正由所述加速度计在给定测量点处指示的加速度值，在所述给定测量点处温度等于当前温度值（To），所述校正是根据所述当前温度值与参考温度值（Tref）之差以及所述单个温度漂移系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，仅在第一温度漂移系数和第二温度漂移系数是具有相同符号的带符号数值的情况下（64）才获得并存储所述单个温度漂移系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，此外仅在第一温度漂移系数和第二温度漂移系数的各自的绝对值之差的绝对值小于确定的阈值（Th）的情况下（64）才获得并存储所述单个温度漂移系数。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，此外仅在第一温度漂移系数的绝对值和第二温度漂移系数的绝对值包括在确定的值区间中的情况下（65）才获得并存储所述单个温度漂移系数。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，通过计算（66）第一温度漂移系数和第二温度漂移系数的平均值来获得所述单个温度漂移系数。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，第一温度值范围包括比参考温度值（Tref）高至少30℃的温度值。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，第二温度值范围包括比第一温度测量值（T1）高至少30℃的温度值。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中，参考温度值范围包括-20℃至+55℃之间的温度值。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，所述加速度计是多轴加速度计，所述方法的所有步骤针对所述加速度计的每个轴同时执行。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中，在参考测量点处获取（613）参考加速度值（Aref）在离开车辆生产线时在发动机关机的情况下进行，而学习加速度计的温度漂移的学习阶段的其他步骤后续在发动机运转的情况下进行。
11.用于补偿加速度计（102）的温度漂移的设备，所述加速度计用于测量具有热力发动机（101）的两轮机动车辆（101）的倾斜，所述设备包括具有热力发动机的两轮机动车辆（101）的发动机的电子控制单元，所述电子控制单元包括：加速度计（102）；以及用于在车辆行驶期间测量车辆的侧倾的装置，当超过倾斜阈值时自动关断发动机；用于确定周围温度的装置；用于确定发动机温度的装置；用于确定车辆是否直立的装置；并且所述设备包括被配置成实施根据权利要求1至10中的任一项所述的方法的所有步骤的装置。
12.计算机程序产品，其包括存储在机器可读存储介质上的一个或多个指令序列，所述机器包括处理器，所述指令序列被适配成当所述程序被从存储介质中读取并由处理器执行时实现根据权利要求1至10中的任一项所述的方法的所有步骤。
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