CN115328339A - 用于方向盘触摸检测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于方向盘触摸检测的方法和装置，包括：向方向盘的每个触摸检测区中的多个触摸检测传感器施加不同频率的载波信号，以在触摸触摸检测区时得到对应的载波调制信号；通过其对应的触摸检测通道检测所述触摸检测传感器的载波调制信号，并对所述载波调制信号进行解调，以得到所述多个触摸检测传感器中每一个的触摸检测信号；基于从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于该触摸检测区的触摸检测信号。由此，通过为每个触摸检测区冗余地设置多个触摸检测传感器并且施加以不同频率的载波信号，提高了对电磁干扰的抵抗能力以及触摸检测准确性，确保了在电磁环境复杂的机动车辆领域中可靠并且准确地进行方向盘触摸检测。

Description

用于方向盘触摸检测的方法和装置

技术领域

本公开涉及机动车辆领域，更具体地，涉及一种用于方向盘触摸检测的 方法和装置。

背景技术

当前，在机动车辆领域、特别是汽车领域中，越来越多的自动驾驶技术 被投入使用，以提高驾驶的舒适性与安全性。根据国际自动机工程师学会 (International Societyof Automotive Engineers，SAE)对自动驾驶分级标准的 定义(SAE J3016)，在改变机动车辆的自动驾驶等级、例如从自动驾驶等级 Level 3(有条件自动化，允许方向盘离手)切换到自动驾驶等级Level 1(驾 驶支援，不允许方向盘离手)时，为了保证驾驶安全性，需要对驾驶员手部是 否触摸方向盘进行检测。

在现有技术中已知多种方法可以用于方向盘触摸检测。

传统上，通过方向盘上压力的感应，可以实现方向盘触摸检测。然而， 在驾驶员手部佩戴手套或方向盘增加皮套等情况下，压力感应方法无法提供 准确的方向盘触摸检测结果。

传统上，通过检测由于驾驶员触摸或离手方向盘所引起的电容变化，还 可以使用充/放电电容测量方法例如通过测量传感器电路时间常数的变化来 进行方向盘触摸检测。然而，该方法所使用的传感器中的电容元件对于电磁 干扰十分敏感，并且无法对电容元件所伴生的受环境因素影响的电阻进行考 虑。因此，在越来越多的能够产生EMC的电力/电子设备、如与各种高级驾 驶辅助系统(ADAS)相关的电力/电子设备被使用到机动车辆中的情况下， 或者因环境因素导致伴生电阻发生变化进而造成时间常数变化的情况下，充/ 放电电容测量方法容易生成错误信号进而造成误判，无法提供准确的方向盘 触摸检测结果。

因此，需要一种能够提供准确的方向盘触摸检测的方法和装置。

发明内容

本公开提供一种用于方向盘触摸检测的方法和装置，该方法和装置能够 准确并且可靠地在机动车辆使用环境中实现方向盘触摸检测。

在本公开的意义上，机动车辆可以是任何车辆。优选的机动车辆例如是 汽车、火车。特别优选地是汽车，例如乘用车或卡车。

与相应的车辆相对应地，方向盘例如可以是机械式方向盘、电子式方向 盘、控制杆或控制盘。

本公开的一方面涉及一种用于方向盘触摸检测的方法，其中所述方向盘 被划分为至少一个触摸检测区，每个触摸检测区包括多个触摸检测传感器， 并且每个触摸检测传感器具有其对应的触摸检测通道，所述方法包括：对于 每个触摸检测区，

-向该触摸检测区的多个触摸检测传感器施加不同频率的载波信号，其 中，每个触摸检测传感器对其被施加的载波信号进行调制，以得到对应的载 波调制信号；

-对于所述多个触摸检测传感器中的每个触摸检测传感器，通过其对应 的触摸检测通道检测所述触摸检测传感器的载波调制信号，并对所述载波调 制信号进行解调，以得到所述多个触摸检测传感器的触摸检测信号；

-基于从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于该触 摸检测区的触摸检测信号。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，该触摸检测区的多个 触摸检测传感器分别对应于不同的触摸检测通道；其中，并行地向该触摸检 测区的多个触摸检测传感器施加不同频率的多个载波信号，并且通过不同的 触摸检测通道并行地检测所述多个触摸检测传感器的载波调制信号。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，该触摸检测区的多个 触摸检测传感器中的至少一部分共享触摸检测通道；其中，依序向该触摸检 测区的所述至少一部分触摸检测传感器施加不同频率的多个载波信号，并且 通过所述共享的触摸检测通道依序检测所述多个触摸检测传感器的载波调制 信号。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，每个触摸检测传感器 对其被施加的载波信号进行IQ调制，以得到对应的载波调制信号，并且触摸 检测通道对所述载波调制信号进行IQ解调，以得到多个触摸检测传感器的触 摸检测信号。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，在所述方向盘被划分 为多个触摸检测区的情况下，为了进一步避免所述多个触摸检测区的触摸检 测传感器所施加的载波信号之间相互干扰，所述多个触摸检测区的触摸检测 传感器均施加不同频率的载波信号。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，每个触摸检测区包括 至少两个触摸检测传感器，其中的两个触摸检测传感器被配置为彼此交叉的 梳型电极。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，每个触摸检测区包括 三个触摸检测传感器，其中除所述两个触摸检测传感器之外的另一个触摸检 测传感器被配置为包围所述两个触摸检测传感器的屏蔽层电极。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，所述载波信号为正弦 波信号或三角波信号或方波信号；所述方法还包括：设置用于向所述多个触 摸检测传感器施加的不同频率，其中，所述不同频率包括多个彼此不同的频 率并且不位于触摸检测传感器使用环境中电磁干扰的频率范围中。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，为了进一步减小所述多个触 摸检测传感器的使用环境中的噪声所造成的影响，所述方法还包括：在设置 所述不同频率之前，选择一组候选频率，并将该组候选频率的载波信号分别 施加到所述多个触摸检测传感器并执行噪声监听以记录各个候选频率下所获 取的噪声功率；以及基于所述各个候选频率下所获取的噪声功率，确定所述 不同频率。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，所述方法基于从所述 多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于该触摸检测区的触摸检 测信号，包括：

-确定从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号是否匹配；

-在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号匹配的情况下，基 于所述匹配的触摸检测传感器的触摸检测信号确定该触摸检测区的触摸检测 信号；以及

-在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号不匹配的情况下， 改变所述不同频率中的至少一部分频率，并基于改变后的不同频率再对所述 多个触摸检测传感器进行触摸检测。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，所述方法改变所述不 同频率中的至少一部分频率，包括：

-选择一组候选频率，并将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多 个触摸检测传感器并执行噪声监听以记录各个候选频率下所获取的噪声功率； 以及

-基于所述各个候选频率下所获取的噪声功率，改变所述不同频率中的 至少一部分频率。

根据本公开的方法的另外优选的设计方案，其中，所述方法还包括：

-对所述触摸检测信号进行防抖动过滤以判断所述触摸检测信号是否稳 定；以及

-在所述触摸检测信号稳定的情况下，激活对所述触摸检测信号的输出。

本公开的另一方面涉及一种用于方向盘触摸检测的装置，其中所述方向 盘被划分为至少一个触摸检测区，所述装置具有：

-多个触摸检测传感器，所述多个触摸检测传感器被分别布置在所述至 少一个触摸检测区中，并且每个触摸检测区包括至少两个触摸检测传感器， 其中，每个触摸检测传感器对其被施加的载波信号进行调制，以得到对应的 载波调制信号；

-多个触摸检测通道，每个触摸检测通道具有其对应的触摸检测传感器， 并且所述触摸检测通道被配置为测量其对应的触摸检测传感器的触摸检测信 号；

-控制器，所述控制器被配置为：对于每个触摸检测区，向所述触摸检测 区的至少两个触摸检测传感器施加频率互不相同的载波信号，并且控制与所 述至少两个触摸检测传感器对应的触摸检测通道检测所述至少两个触摸检测 传感器的载波调制信号；

其中，所述触摸检测通道检测其对应的触摸检测传感器的载波调制信号， 并对接收到的载波调制信号进行解调，以得到其对应的触摸检测传感器的触 摸检测信号，

所述控制器还被配置为：对于每个触摸检测区，基于从所述触摸检测区 的至少两个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于所述触摸检测区 的触摸检测信号。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述触摸检 测通道还被配置为包括多个触摸检测通道，该触摸检测区的多个触摸检测传 感器分别对应于不同的触摸检测通道；以及所述控制器还被配置为并行地向 该触摸检测区的多个触摸检测传感器施加频率互不相同的多个载波信号，并 且被配置为控制不同的触摸检测通道并行地检测所述多个触摸检测传感器的 载波调制信号。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述触摸检 测通道还被配置为使得该触摸检测区的多个触摸检测传感器中的至少一部分 共享触摸检测通道；以及所述控制器还被配置为依序向该触摸检测区的所述 至少一部分触摸检测传感器施加频率互不相同的多个载波信号，并且被配置 为控制所述共享的触摸检测通道依序检测所述多个触摸检测传感器的载波调 制信号。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，每个触摸检 测传感器被进一步配置为使用IQ调制来对所施加的载波信号进行调制，以得 到对应的载波调制信号；并且所述触摸检测通道被进一步配置为使用IQ解调 来对所述载波调制信号进行IQ解调，以得到多个触摸检测传感器的触摸检测 信号。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述控制器 还被配置为在所述方向盘被划分为多个触摸检测区的情况下，向所述多个触 摸检测区的触摸检测传感器均施加频率互不相同的载波信号。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，在每个触摸 检测区中布置有至少两个触摸检测传感器，其中的两个触摸检测传感器被配 置为彼此交叉的梳型电极。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，在每个触摸 检测区中布置有三个触摸检测传感器，其中所述多个触摸检测传感器除所述 两个触摸检测传感器之外还包括另一个触摸检测传感器，所述另一个触摸检 测传感器被配置为包围所述两个触摸检测传感器的屏蔽层电极。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述控制器 还被配置为将所述载波信号生成为正弦波信号或三角波信号或方波信号并且 所述控制器还被配置为设置用于向所述多个触摸检测传感器施加的所述不同 频率，其中，所述不同频率包括多个彼此不同的频率并且不同于触摸检测传 感器使用环境中电磁干扰的频率。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述控制器 还被配置为在设置所述不同频率之前，选择一组候选频率，并将该组候选频 率的载波信号分别施加到所述多个触摸检测传感器并执行噪声监听以记录各 个候选频率下所获取的噪声功率，以及

所述控制器还被配置为基于所述各个候选频率下所获取的噪声功率，确 定所述不同频率。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述控制器 还被配置为基于从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于 该触摸检测区的触摸检测信号，包括：确定从所述多个触摸检测传感器得到 的触摸检测信号是否匹配；在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信 号匹配的情况下，基于所述匹配的触摸检测传感器的触摸检测信号确定该触 摸检测区的触摸检测信号；以及在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检 测信号不匹配的情况下，改变所述多个频率中的至少一部分频率，并基于改 变后的多个频率再对所述多个触摸检测传感器进行触摸检测。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述控制器 还被配置为改变所述不同频率中的至少一部分频率，包括：选择一组候选频 率，并将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多个触摸检测传感器并执 行噪声监听以记录各个候选频率下所获取的噪声功率；以及基于所述各个候 选频率下所获取的噪声功率，改变所述多个频率中的至少一部分频率。

根据本公开的装置的另外优选的设计方案，在所述装置中，所述控制器 还被配置为对所述触摸检测信号进行防抖动过滤以判断所述触摸检测信号是 否稳定；在所述触摸检测信号稳定的情况下，激活对所述触摸检测信号的输 出。

本公开的实施例提供了一种用于方向盘触摸检测的方法和装置，其中为 方向盘的每个触摸检测区所包括的多个触摸检测传感器施加不同频率的载波 信号，以提高方向盘触摸检测对使用环境中电磁干扰的抵抗能力，并且必要 时还能够使用IQ调制-解调检测技术，以进一步提高触摸检测准确性，从而 够确保在在电磁环境复杂的机动车辆领域、特别是汽车领域中可靠并且准确 地进行方向盘触摸检测。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，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。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 公开的一些示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说，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它的附图。

图1示出了根据本公开的方向盘的示意图；

图2A-2B示出了根据本公开的触摸检测传感器的示意图；

图3示出了根据本公开的用于方向盘触摸检测的方法的流程图；

图4示出了对触摸检测传感器使用环境中电磁干扰进行考虑的实施例的 示意图；

图5中示出了确定对于该触摸检测区的触摸检测信号的实施例的示意图；

图6示出了在多个触摸检测信号不匹配时，对触摸检测传感器使用环境 中电磁干扰进行考虑的实施例的示意图；

图7示出了用于判断所确定的触摸检测信号是否稳定的实施例的示意图；

图8示出了根据本公开的用于方向盘触摸检测的装置的框图；

图9A-9B示出了根据本公开的用于方向盘触摸检测的装置的示意性电路 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。

在本说明书和附图中，根据实施例，元素以单数或复数的形式来描述。 然而，单数和复数形式被适当地选择用于所提出的情况仅仅是为了方便解释 而无意将本公开限制于此。因此，单数形式可以包括复数形式，并且复数形 式也可以包括单数形式，除非上下文另有明确说明。

图1示出了根据本公开的方向盘(1)的示意图。

根据本公开的用于方向盘触摸检测的方法，在对方向盘进行触摸检测时， 根据实际需要，需要设置至少一个触摸检测区以实现获知驾驶员不同部位(例 如左手、右手)是否触摸方向盘。根据本公开的实施例，如图1中虚线所示， 在此示例性地将方向盘划分为四个触摸检测区，即方向盘左部正面触摸检测 区(DA1)、方向盘左部背面触摸检测区(DA2)、方向盘右部正面触摸检测区 (DA3)、方向盘右部背面触摸检测区(DA4)。根据实际需要，可以将方向盘 任意划分为所需要的任意数量的触摸检测区，而不限于该实施例所示划分方 式的四个触摸检测区。

为了实现对方向盘的不同触摸检测区的触摸检测，根据本公开的实施例， 可以在每个触摸检测区(DA1、DA2、DA3、DA4)设置多个触摸检测传感器， 并且每个触摸检测传感器具有其对应的触摸检测通道(图1中未示出)。为清 楚起见，在图1中仅示出了针对方向盘左部正面触摸检测区(DA1)中特定 位置的多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)以及针对方向盘右部正面触摸检 测区DA3的多个触摸检测传感器(DS31…DS3n)。通过对特定位置冗余地设 置多个触摸检测传感器，可以有效地提高触摸检测的可靠性。

图2A-2B示出了根据本公开的多个触摸检测传感器的实施方式。对于方 向盘的至少一个触摸检测区(DA1…DA4)中的每一个，多个触摸检测传感器 都可以被相同地设置。为清楚起见，在此仅示出设置在触摸检测区(DA1)中 的多个触摸检测传感器。

图2A中示例性地示出了针对多个触摸检测传感器的一种实施方式。如 图2A所示，在触摸检测区(DA1)中设置了两个触摸检测传感器(DS11、 DS12)，其中，两个触摸检测传感器(DS11、DS12)被配置为彼此交叉的梳 型电极，使得当驾驶员手部触摸到触摸检测区(DA1)时，两个触摸检测传感 器(DS11、DS12)同时检测到该触摸。由此，可以有效地增加对方向盘同一 触摸检测区的触摸检测的可靠性。

图2B中示例性地示出了针对多个触摸检测传感器的另外的实施方式。 如图2B所示，在触摸检测区(DA1)中设置三个触摸检测传感器(DS11、 DS12、DS13)。由于在方向盘中，通常为多个触摸检测传感器覆盖有屏蔽层。 通过将该屏蔽层用作屏蔽层电极并检查其上电容变换，同样可以实现触摸检 测传感。因此，除如图2A中所示的两个触摸检测传感器(DS11、DS12)之 外，另一个触摸检测传感器被配置为包围所述两个触摸检测传感器的屏蔽层 电极(DS13)。由此，可以进一步增加方向盘触摸检测的可靠性。

根据本公开的一方面，提供了一种用于方向盘触摸检测的方法。图3示 出了根据本公开的用于方向盘触摸检测的方法(300)的一种实施例的流程图。 该方法(300)可以由用于方向盘触摸检测的装置中的控制器来执行。对于方 向盘的至少一个触摸检测区(DA1…DA4)中的每一个，都可以相同地执行该 方法(300)。出于清楚起见，在此仅针对方向盘左部正面触摸检测区(DA1) 进行论述。

根据本公开实施例，利用采用IQ调制的触摸检测传感器来进行方向盘 触摸检测。根据本公开实施例的用于方向盘触摸检测的方法，向方向盘上待 进行触摸检测的触摸检测区施加正弦载波信号，当驾驶员手部触摸或离手方 向盘时，触摸检测区中的触摸检测传感器对正弦载波信号进行IQ调制以得到 载波调制信号，然后，通过对载波调制信号进行对应的IQ解调，不仅可以推 导出触摸检测传感器电路的电容值(Q分量)，还可以推导出触摸检测传感器 电路的电阻值(I分量)。由此可以去除伴生电阻所造成的影响，更准确地测 量出由于触摸而造成的电容变化进而实现更准确的方向盘触摸检测。

随着越来越多的能够产生电磁干扰EMC的电力/电子设备被使用到机动 车辆中，在机动车辆等使用环境中，采用IQ调制的触摸检测传感器、特别是 其中所使用的正弦载波信号同样容易受到使用环境中EMC的干扰，进而生 成错误信号进而造成误判，无法提供准确的方向盘触摸检测结果。

因此，根据本公开实施例，在采用IQ调制的触摸检测传感器来进行方向 盘触摸检测的情况下，通过对触摸检测传感器施加多种不同频率的载波信号， 并基于触摸检测传感器所产生的不同频率的载波调制信号，来确定所述触摸 检测传感器电路的电容和电阻参数。更进一步，根据本公开实施例，基于触 摸检测区中多个触摸检测传感器的触摸检测，来确定触摸检测区的触摸检测。

如图3所示，根据本公开的实施例，用于方向盘触摸检测的方法首先， 在步骤S310中，对于方向盘左部正面触摸检测区(DA1)，向该触摸检测区 的多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)施加不同频率(fc11…fc1n)的载波信 号(CS11…CS1n)。例如，在驾驶员手部触摸到触摸检测区(DA1)时，多个 触摸检测传感器(DS11…DS1n)同时检测到该触摸。由此，多个触摸检测传 感器(DS11…DS1n)中的每一个对应地对其被施加的载波信号(CS11…CS1n) 进行调制，以得到对应的载波调制信号(MS11…MS1n)。

在更具体的实施例中，所述载波信号(CS11…CS1n)为正弦波信号或三 角波信号或方波信号。

在更具体的实施例中，如前面参考图1所述，在所述方向盘被划分为多 个触摸检测区(DA1…DA4)的情况下，所述多个触摸检测区(DA1…DA4) 的触摸检测传感器均施加不同频率的载波信号。由此，由于载波信号的频率 各不相同，一方面可以避免所述多个触摸检测区(DA1…DA4)的触摸检测传 感器的载波信号同时受到使用环境中同一电磁干扰的影响，另一方面还可以 有效避免所述多个触摸检测区(DA1…DA4)的触摸检测传感器之间的相互相 干扰。由此，可以整体上进一步提高对方向盘多个触摸检测区的触摸检测的 可靠性与准确度。

在更具体的实施例中，附加地对触摸检测传感器使用环境中电磁干扰进 行考虑，有针对性地设置用于向所述多个触摸检测传感器施加的不同频率， 使得所述不同频率包括多个彼此不同的频率并且不位于触摸检测传感器使用 环境中电磁干扰的频率范围中。由此，可以避免所施加的载波信号 (CS11…CS1n)以及随后得到的载波调制信号(MS11…MS1n)的频率位于 电磁干扰的频率范围中，从而所述避免载波信号(CS11…CS1n)和所述载波 调制信号(MS11…MS1n)容易受到电磁干扰的影响。由此，可以进一步提高 对方向盘多个触摸检测区的触摸检测的可靠性与准确度。步骤S310的该实施 例的实施方式将在图4中详细阐述。

在更具体的实施例中，如前面参考图2A所述，可以将所述多个触摸检测 传感器实施为两个彼此交叉的梳型电极(DS11、DS12)。对应地，向两个梳型 电极施加频率不同的载波信号(CS11…CS12)。或者如前面参考图2B所述， 额外地将多个触摸检测传感器中的一个配置为包围所述两个触摸检测传感器 的屏蔽层电极(DS13)。对应地，向三个触摸检测传感器施加频率不同的载波 信号(CS11…CS13)。由此，例如在两个触摸检测传感器(DS11、DS12)中 的至少一个出现故障的情况下，通过附加地利用屏蔽层电极(DS13)所得到 的触摸检测结果，可以判断出两个触摸检测传感器(DS11、DS12)中的至少 一个出现故障，进而能够提醒驾驶员对其进行维修或更换。

在步骤S320中，对于多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)中的每一个， 通过其对应的触摸检测通道检测所述触摸检测传感器的载波调制信号 (MS11…MS1n)。对应的触摸检测通道对所述载波调制信号进行解调，以得 到所述多个触摸检测传感器的触摸检测信号。

在更具体的实施例中，每个触摸检测传感器对其被施加的载波信号进行IQ调制，以得到对应的载波调制信号，并且触摸检测通道对所述载波调制信 号进行IQ解调，以得到多个触摸检测传感器的触摸检测信号。

在更具体的实施例中，可以通过触摸检测通道并行地或依次地检测所述 多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)的载波调制信号。步骤S320的该实施 例将在图8中详细阐述。

在步骤S330中，基于从所述多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)得到 的触摸检测信号，确定对于该触摸检测区(DA1)的触摸检测信号。确定对于 该触摸检测区的触摸检测信号的实施方式将在图5中详细阐述。

在更具体的实施例中，在确定对于该触摸检测区(DA1)的触摸检测信号 之后，还可进一步判断所述触摸检测信号是否稳定。该实施例将在图7中详 细示出。

图4示出了附加地对触摸检测传感器使用环境中电磁干扰进行考虑的步 骤S310的实施例。在此，方法(300)的步骤S310被细化为四个子步骤S311、 S312、S313、S314。在此，以流程图示出步骤S310：

在子步骤S311中，首先，需要选择一组候选频率。在此，技术人员可以 考虑机动车辆中实际可能存在的电磁干扰的频率范围来选择候选频率。例如， 未进行功率因数校正PFC(Power Factor Correction)的电气设备可以在200 kHz的范围内产生明显的谐波。因此，例如可以40-140kHz的范围内选择特 定数量的一组候选频率。

在子步骤S312中，将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多个触摸 检测传感器，并对应地通过对应的触摸检测通道来执行噪声监听。由此，可 以获得在各个候选频率下的噪声功率。例如，当候选频率与使用环境中的某 电磁干扰的频率接近，则具有该候选频率的载波信号容易受到使用环境中该 电磁干扰的干扰，从而可以监听到较高的噪声功率。当候选频率远离使用环 境中的某电磁干扰的频率，则具有该候选频率的载波信号不易受到使用环境 中该电磁干扰的干扰，从而可以监听到较低的噪声功率。在此，记录各个候 选频率下所监听到的噪声功率。

在子步骤S313中，基于各个候选频率下所获得的噪声功率，确定所述互 不相同的多个不同频率。在此，优选地将具有低噪声功率的候选频率确定为 向触摸检测区的多个触摸检测传感器所施加的频率。由此，可以挑选出受使 用环境中电磁干扰影响较小的载波信号。例如，如果将方向盘划分为四个触 摸检测区，并且每个触摸检测区具有两个触摸检测传感器，则可以将具有低 噪声功率的八个候选频率确定为向四个触摸检测区的共八个触摸检测传感器 施加的载波信号的频率。

在子步骤S314中，向该触摸检测区的多个触摸检测传感器施加具有所确 定的多个不同频率的载波信号，以得到对应的载波调制信号。由于在所确定 的频率下噪声功率较小，因此进一步减小了触摸检测传感器使用环境中电磁 干扰对触摸检测的影响，进一步提高了触摸检测的可靠性。

图5中示出了确定对于该触摸检测区的触摸检测信号的实施例。在此， 为清楚起见，不仅示出了用于确定对于该触摸检测区的触摸检测信号的步骤 S330，还再次整体示出了根据本公开的用于方向盘触摸检测的方法(300)的 流程图。在此，以虚线框示出了步骤S330，其中包括了步骤S330的子步骤 S331、S332以及S333。以下将对步骤S330的这些子步骤进行详细阐述。对 相同的步骤S310、S320将不再进行赘述。

在得到所述多个触摸检测传感器的触摸检测信号后，在步骤S330中，基 于从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于该触摸检测区 的触摸检测信号。在一种实施方式中，步骤S330包括：

在子步骤S331中，对从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号进 行比较。在多个触摸检测传感器正常工作以及不同频率的载波信号均未被电 磁干扰影响的理想情况下，从所述载波调制信号解调出的所述多个触摸检测 传感器的触摸检测信号应当彼此匹配。因此，如果所述多个触摸检测传感器 得到的触摸检测信号彼此匹配，则说明触摸检测结果准确，可以在子步骤S332 中基于所述匹配的触摸检测传感器的触摸检测信号确定该触摸检测区的触摸 检测信号。

如果所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号彼此不匹配，则说明 所述多个触摸检测传感器中的至少一个未正常工作和/或不同频率的载波信 号中的至少一个受到电磁干扰影响。在此，可以假设该不匹配由电磁干扰而 引起。因此，在子步骤S333中，基于与图4所示的对触摸检测传感器使用环 境中电磁干扰进行考虑的相同构思，可以改变所述不同频率中的至少一部分 频率，以尝试使载波信号的载波频率不再位于电磁干扰的范围中，从而摆脱 电磁干扰的影响。子步骤S333的一种实施方式将在图6中详细阐述。之后，可以返回步骤S310，并基于改变后的不同频率再对所述多个触摸检测传感器 进行触摸检测。

在此，迭代地进行根据本公开的用于方向盘触摸检测的方法(300)，直 至使用环境中电磁干扰的影响消失。通过对每个触摸检测区利用多个触摸检 测传感器并且利用不同频率的载波信号来进行测量，有利地避免了载波信号 同时受到电磁干扰的影响，提高了触摸检测的可靠性；并对多个触摸检测传 感器利用不同频率的载波信号所测得的触摸检测信号是否匹配进行判断，且 在不匹配的情况下迭代地执行该方法(300)直至触摸信号匹配，有利地提高 了触摸检测的准确性。

图6示出了附加地对触摸检测传感器使用环境中电磁干扰进行考虑的子 步骤S333的实施例。

在子步骤S3331中，选择一组候选频率。如在上文中针对图4所阐述地， 技术人员可以考虑机动车辆中实际可能存在的电磁干扰的频率范围来选择候 选频率。

在子步骤S3332中，将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多个触 摸检测传感器，并对应地通过对应的触摸检测通道来执行噪声监听，以记录 各个候选不同频率下所获取的噪声功率。

在子步骤S3333中，基于各个候选频率下所获得的噪声功率，确定在下 次循环中在步骤S310中向该触摸检测区的多个触摸检测传感器所施加的不 同频率。在此，优选地将具有低噪声功率的候选频率确定为在下次循环中在 步骤S310中向触摸检测区的多个触摸检测传感器所施加的频率。

根据该实施例，通过在从所述载波调制信号解调出的所述多个触摸检测 传感器的触摸检测信号彼此不匹配的情况下再次对触摸检测传感器使用环境 中电磁干扰进行考虑，可以重新有针对性确定施加到该触摸检测区的多个触 摸检测传感器的载波信号的频率，从而主动避开触摸检测传感器使用环境中 电磁干扰所造成的影响，进一步提高了触摸检测的可靠性。

图7示出了用于判断所确定的触摸检测信号是否稳定的实施例。在此， 为清楚起见，再次整体示出了根据本公开的用于方向盘触摸检测的方法(300) 的流程图。在此，用于方向盘触摸检测的方法(300)还包括用于判断所确定 的触摸检测信号是否稳定的附加的步骤S340。图7中以虚线框示出了该步骤 S340，其中包括了步骤S3430的子步骤S341、S342以及S343。以下将对步 骤S340的这些子步骤进行详细阐述。对上文中已阐述的步骤S310、S320和S330将不再进行赘述。

在步骤S330中确定了对于某触摸检测区、例如触摸检测区(DA1)的触 摸检测信号之后，可以在附加的步骤S340中对所述所确定的触摸检测信号是 否稳定进行判断。为此，步骤S340可以包括以下子步骤：

在子步骤S341中，首先对所述所确定的触摸检测信号进行抖动过滤。例 如，可以在所述多个触摸检测传感器旁并联电容，或者对所述所确定的触摸 检测信号在特定时间延迟后再次进行检测，以实现对所述所确定的触摸检测 信号的硬消抖或软消抖。

在子步骤S342中，判断所述所确定的触摸检测信号是否稳定。例如在上 述使用特定时间延迟的软消抖方法中，如果特定时间延迟后的检测结果与先 前检测结果一致，则可以将所述所确定的触摸检测信号判断为稳定，反之， 则判断为不稳定。

如果将所述所确定的触摸检测信号判断为稳定，则在子步骤S343中，激 活对触摸检测信号的输出。如果将所述所确定的触摸检测信号判断为不稳定， 则返回步骤S310以重新进行触摸检测。由此，可以有效避免由于短时误触等 原因造成的所确定的触摸检测信号的抖动，进一步提高了触摸检测的准确性。

基于本公开的实施例提供的用于方向盘触摸检测的方法，能够在每个触 摸检测区内使用多个触摸检测传感器，并且为多个触摸检测传感器施加不同 频率的载波信号。由此，实现了在触摸检测传感器的数量方面以及载波信号 的频率方面的冗余，有利地避免了同一触摸检测区内多个触摸检测传感器的 载波信号同时受到电磁干扰的影响，有利地提高了触摸检测的可靠性。此外， 还可以对多个触摸检测传感器利用不同频率的载波信号所测得的触摸检测信 号是否匹配进行判断，且在不匹配的情况下迭代地执行该方法(300)直至触 摸信号匹配，进一步提高了触摸检测的准确性。此外，在设置所述载波信号 的不同频率时，以及在上述匹配判断结果为不匹配时，可以在考虑多个触摸 检测传感器使用环境中的实际电磁干扰的情况下有针对性地设置所述载波信 号的不同频率，由此可以有针对性地避免受到电磁干扰的影响，进一步提高 了触摸检测的可靠性。

根据本公开的另一方面，还提供了一种用于方向盘触摸检测的装置。图 8以框图示出了一种根据本公开的实施例的用于方向盘触摸检测的装置(800)。 对于方向盘的至少一个触摸检测区(DA1…DA4)中的每一个，都可以相同地 设置该装置。出于清楚起见，在此仅示出了针对方向盘左部正面触摸检测区 (DA1)的部分装置。在图8所示的实施例中，针对方向盘左部正面触摸检 测区(DA1)所述装置(800)具有：多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)、 多个触摸检测通道(C11…C1n)、以及控制器(810)。

图9A-9B示出了图8中所示的用于方向盘触摸检测的装置(800)的示意 性电路图。

其中，为了使得装置能在频率不同的载波信号下进行触摸检测，在此， 每个触摸检测区需要具有至少两个触摸检测传感器。每个触摸检测传感器对 其被施加的载波信号进行调制，以得到对应的载波调制信号。在更具体的实 施例中，如针对图2A-2B所进行的阐述，多个触摸检测传感器(DS11…DS1n) 可以被实现为多个彼此交叉的梳型电极，或者还可以将包围所述多个触摸检 测传感器(DS11…DS1n)的屏蔽层用作另一个触摸检测传感器。

其中，每个触摸检测通道具有其对应的触摸检测传感器，并且所述触摸 检测通道被配置为测量其对应的触摸检测传感器的触摸检测信号。如图9A和 9B所示，每个触摸检测通道(C11…C1n)包括IQ解调器和模数转换器，其 中，所述触摸检测通道(C11…C1n)检测其对应的触摸检测传感器 (DS11…DS1n)的载波调制信号，并对接收到的载波调制信号进行解调，以 得到其对应的触摸检测传感器的触摸检测信号。

在图9A所示的实施例中，每个触摸检测区、例如触摸检测区(DA1)的 每个触摸检测传感器(DS11…DS1n)分别具有单独的触摸检测通道 (C11…C1n)。即，每个触摸传感器(DS11…DS1n)分别通过不同的数模转 换器以及不同的触摸检测通道(C11…C1n)与控制器(810)处于信号连接。 由此，将在下文中阐述的控制器(810)能够在步骤S320中并行地向触摸检 测区(DA1)的多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)施加不同频率的多个载 波信号，并且通过所述不同的触摸检测通道(C11…C1n)，并行地检测所述多 个触摸检测传感器(DS11…DS1n)的载波调制信号。

在图9B所示的另外的实施例中，每个触摸检测区、例如触摸检测区(DS1) 的多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)中的至少一部分共享触摸检测通道。 在此，如在图9B所示的实施例中，针对触摸检测区(DA1)仅设置有一个触 摸检测通道(C11)，并且额外地设置了复用器MUX。触摸检测区(DA1)的 所有多个触摸检测传感器(DS11…DS1n)经由所述复用器MUX与该触摸检 测通道(C11)处于信号连接，从而实现了触摸检测区(DA1)的所有多个触 摸检测传感器(DS11…DS1n)通过复用器MUX共享一个触摸检测通道(C11)。 由此，将在下文中阐述的控制器能够在步骤S320中依序向该触摸检测区的所 述至少一部分触摸检测传感器施加不同频率的多个载波信号，并且通过所述 共享的触摸检测通道(C11)依序检测所述多个触摸检测传感器的载波调制信 号。

在本公开实施例中，所述控制器(810)被配置为：对于每个触摸检测区， 向所述触摸检测区的至少两个触摸检测传感器施加频率互不相同的载波信号， 并且控制与所述至少两个触摸检测传感器对应的触摸检测通道检测所述至少 两个触摸检测传感器的载波调制信号。并且，所述控制器(810)还被配置为： 对于每个触摸检测区，基于从所述触摸检测区的至少两个触摸检测传感器得 到的触摸检测信号，确定对于所述触摸检测区的触摸检测信号。

在此，控制器(810)可以被实现为任何可以执行用于方向盘触摸检测的 方法的装置，包括但不限于FPGA、DSP、ARM单片机、CPU等。在更具体 的实施方式中，该控制器能够被配置为用于执行根据图3至图7所描述的方 法中的各个步骤。在此，为简洁起见，不再对其进行赘述，更多细节可以参考 上文中针对图3至图7所进行的阐述。

控制器(810)可以被配置为包含数模转换器以生成例如正弦波、三角波 或方波形式的载波信号。在更具体的实施方式中，可以使用例如集成在DSP 中的数模转换器来生成所期望的载波信号。

本领域技术人员将理解，为了实现根据图3至图7所描述的方法中的各 个步骤，控制器(810)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根据图3至图7 所描述的方法中的各个步骤，此时程序或者指令的各个子集可以与控制器 (810)中包括的各个模块相对应。

基于本公开的实施例提供的用于方向盘触摸检测的装置，能够在每个触 摸检测区内使用多个触摸检测传感器，并且多个触摸检测传感器分别使用不 同频率的载波信号。由此，实现了在触摸检测传感器的数量方面以及载波信 号的频率方面的冗余，有利地避免了同一触摸检测区内多个触摸检测传感器 的载波信号同时受到电磁干扰的影响，有利地提高了触摸检测的可靠性。此 外，还可以对多个触摸检测传感器利用不同频率的载波信号所测得的触摸检 测信号是否匹配进行判断，且在不匹配的情况下迭代地执行用于方向盘触摸 检测的方法(300)，直至触摸信号匹配，从而进一步提高了触摸检测的准确 性。此外，在设置所述载波信号的不同频率时，以及在上述匹配判断结果为 不匹配时，所述装置还可以在考虑多个触摸检测传感器使用环境中的实际电 磁干扰的情况下有针对性地设置所述载波信号的不同频率，由此可以有针对 性地避免受到电磁干扰的影响，进一步提高了触摸检测的可靠性。

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 (24)

1.一种用于方向盘触摸检测的方法，其中所述方向盘被划分为至少一个触摸检测区，每个触摸检测区包括多个触摸检测传感器，并且每个触摸检测传感器具有其对应的触摸检测通道，所述方法包括：对于每个触摸检测区，

向该触摸检测区的多个触摸检测传感器施加不同频率的载波信号，其中，每个触摸检测传感器对其被施加的载波信号进行调制，以得到对应的载波调制信号；

对于所述多个触摸检测传感器中的每个触摸检测传感器，通过其对应的触摸检测通道检测所述触摸检测传感器的载波调制信号，并对所述载波调制信号进行解调，以得到所述多个触摸检测传感器的触摸检测信号；

基于从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于该触摸检测区的触摸检测信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该触摸检测区的多个触摸检测传感器分别对应于不同的触摸检测通道；

其中，并行地向该触摸检测区的多个触摸检测传感器施加不同频率的多个载波信号，并且通过不同的触摸检测通道并行地检测所述多个触摸检测传感器的载波调制信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，该触摸检测区的多个触摸检测传感器中的至少一部分共享触摸检测通道；

其中，依序向该触摸检测区的所述至少一部分触摸检测传感器施加不同频率的多个载波信号，并且通过所述共享的触摸检测通道依序检测所述多个触摸检测传感器的载波调制信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，每个触摸检测传感器对其被施加的载波信号进行IQ调制，以得到对应的载波调制信号，并且触摸检测通道对所述载波调制信号进行IQ解调，以得到多个触摸检测传感器的触摸检测信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方向盘被划分为多个触摸检测区的情况下，所述多个触摸检测区的触摸检测传感器均施加不同频率的载波信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，每个触摸检测区包括至少两个触摸检测传感器，其中的两个触摸检测传感器被配置为彼此交叉的梳型电极。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，每个触摸检测区包括三个触摸检测传感器，其中除所述两个触摸检测传感器之外的另一个触摸检测传感器被配置为包围所述两个触摸检测传感器的屏蔽层电极。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述载波信号为正弦波信号或三角波信号或方波信号；所述方法还包括：

设置用于向所述多个触摸检测传感器施加的不同频率，其中，所述不同频率包括多个彼此不同的频率并且不位于触摸检测传感器使用环境中电磁干扰的频率范围中。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：在设置所述不同频率之前，选择一组候选频率，并将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多个触摸检测传感器并执行噪声监听以记录各个候选频率下所获取的噪声功率，以及

基于所述各个候选频率下所获取的噪声功率，确定所述不同频率。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，

基于从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于该触摸检测区的触摸检测信号，包括：

确定从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号是否匹配；

在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号匹配的情况下，基于所述匹配的触摸检测传感器的触摸检测信号确定该触摸检测区的触摸检测信号；以及

在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号不匹配的情况下，改变所述不同频率中的至少一部分频率，并基于改变后的不同频率再对所述多个触摸检测传感器进行触摸检测。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，改变所述不同频率中的至少一部分频率，包括：

选择一组候选频率，并将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多个触摸检测传感器并执行噪声监听以记录各个候选频率下所获取的噪声功率；以及

基于所述各个候选频率下所获取的噪声功率，改变所述不同频率中的至少一部分频率。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

对所述触摸检测信号进行防抖动过滤以判断所述触摸检测信号是否稳定；

在所述触摸检测信号稳定的情况下，激活对所述触摸检测信号的输出。

13.一种用于方向盘触摸检测的装置，其中所述方向盘被划分为至少一个触摸检测区，所述装置具有：

多个触摸检测传感器，所述多个触摸检测传感器被分别布置在所述至少一个触摸检测区中，并且每个触摸检测区包括至少两个触摸检测传感器，其中，每个触摸检测传感器对其被施加的载波信号进行调制，以得到对应的载波调制信号；

多个触摸检测通道，每个触摸检测通道具有其对应的触摸检测传感器，并且所述触摸检测通道被配置为测量其对应的触摸检测传感器的触摸检测信号；

控制器，所述控制器被配置为：对于每个触摸检测区，向所述触摸检测区的至少两个触摸检测传感器施加频率互不相同的载波信号，并且控制与所述至少两个触摸检测传感器对应的触摸检测通道检测所述至少两个触摸检测传感器的载波调制信号；

其中，所述触摸检测通道检测其对应的触摸检测传感器的载波调制信号，并对接收到的载波调制信号进行解调，以得到其对应的触摸检测传感器的触摸检测信号，

所述控制器还被配置为：对于每个触摸检测区，基于从所述触摸检测区的至少两个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于所述触摸检测区的触摸检测信号。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，

所述触摸检测通道还被配置为包括多个触摸检测通道，该触摸检测区的多个触摸检测传感器分别对应于不同的触摸检测通道；以及

所述控制器还被配置为并行地向该触摸检测区的多个触摸检测传感器施加频率互不相同的多个载波信号，并且被配置为控制不同的触摸检测通道并行地检测所述多个触摸检测传感器的载波调制信号。

15.根据权利要求13所述的装置，其中，

所述触摸检测通道还被配置为使得该触摸检测区的多个触摸检测传感器中的至少一部分共享触摸检测通道；以及

所述控制器还被配置为依序向该触摸检测区的所述至少一部分触摸检测传感器施加频率互不相同的多个载波信号，并且被配置为控制所述共享的触摸检测通道依序检测所述多个触摸检测传感器的载波调制信号。

16.根据权利要求13所述的装置，其中，

每个触摸检测传感器被进一步配置为使用IQ调制来对所施加的载波信号进行调制，以得到对应的载波调制信号；并且所述触摸检测通道被进一步配置为使用IQ解调来对所述载波调制信号进行IQ解调，以得到多个触摸检测传感器的触摸检测信号。

17.根据权利要求13所述的装置，其中，

所述控制器还被配置为在所述方向盘被划分为多个触摸检测区的情况下，向所述多个触摸检测区的触摸检测传感器均施加频率互不相同的载波信号。

18.根据权利要求13所述的装置，其中，

在每个触摸检测区中布置有至少两个触摸检测传感器，其中的两个触摸检测传感器被配置为彼此交叉的梳型电极。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，

在每个触摸检测区中布置有三个触摸检测传感器，其中所述多个触摸检测传感器除所述两个触摸检测传感器之外还包括另一个触摸检测传感器，所述另一个触摸检测传感器被配置为包围所述两个触摸检测传感器的屏蔽层电极。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的装置，其中，

所述控制器还被配置为将所述载波信号生成为正弦波信号或三角波信号或方波信号并且所述控制器还被配置为设置用于向所述多个触摸检测传感器施加的所述不同频率，其中，所述不同频率包括多个彼此不同的频率并且不同于触摸检测传感器使用环境中电磁干扰的频率。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，

所述控制器还被配置为在设置所述不同频率之前，选择一组候选频率，并将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多个触摸检测传感器并执行噪声监听以记录各个候选频率下所获取的噪声功率，以及

所述控制器还被配置为基于所述各个候选频率下所获取的噪声功率，确定所述不同频率。

22.根据权利要求13所述的装置，其中，

所述控制器还被配置为基于从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号，确定对于该触摸检测区的触摸检测信号，包括：

确定从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号是否匹配；

在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号匹配的情况下，基于所述匹配的触摸检测传感器的触摸检测信号确定该触摸检测区的触摸检测信号；以及

在从所述多个触摸检测传感器得到的触摸检测信号不匹配的情况下，改变所述多个频率中的至少一部分频率，并基于改变后的多个频率再对所述多个触摸检测传感器进行触摸检测。

23.根据权利要求22所述的装置，其中，

所述控制器还被配置为改变所述不同频率中的至少一部分频率，包括：

选择一组候选频率，并将该组候选频率的载波信号分别施加到所述多个触摸检测传感器并执行噪声监听以记录各个候选频率下所获取的噪声功率；以及

基于所述各个候选频率下所获取的噪声功率，改变所述多个频率中的至少一部分频率。

24.根据权利要求13所述的装置，其中，

所述控制器还被配置为对所述触摸检测信号进行防抖动过滤以判断所述触摸检测信号是否稳定；

在所述触摸检测信号稳定的情况下，激活对所述触摸检测信号的输出。

Images