CN117508200A - 获取车头方向的方法和车机系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取车头方向的方法和车机系统及车辆，所述方法包括：通过车辆的车机系统软件注册虚拟方向传感器；获取车载物理传感器的传感数据；根据所述传感数据判定车辆的运动状态；根据所述运动状态和所述传感数据获得车头的当前方向角度值；通过所述虚拟方向传感器将所述当前方向角度值发送给所述车辆的导航应用，以使得所述导航应用显示当前车头方向。本发明的方法和车机系统及车辆，无需增加传感器硬件，充分利用车机系统已有的传感器数据，通过车机系统软件上注册虚拟方向传感器，获得车头方向信息，成本低，抗干扰性强，检测数据精度高。

Description

获取车头方向的方法和车机系统以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种获取车头方向的方法，以及车机系统和具有该车机系统的车辆。

背景技术

随着全球车辆行业的迅猛发展，以及发达的道路交通网络，车载系统的导航功能成为了人们出行路线规划的首选。在复杂的路况例如十字路口，尤其车辆停止状态的时候，判断车头方向成为了导航的关键。

目前，要获取设备的方向，采取的方案是在设备上增加物理方向传感器，方向传感器数据由磁力传感器和加速度传感器的数据共同计算得到。

如上增加物理方向传感器存在一些缺陷，例如，增加磁力传感器会增加车载设备的成本；再例如，车载系统上存在许多各式各样的传感器，这些复杂的环境会影响到磁力传感器的数据，从而影响方向传感器的数据精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种获取车头方向的方法，该方法无需车载系统增加物理方向传感器，成本低，获得的车头方向数据精度高。

本发明第二个目的在于提出一种车机系统。

本发明第三个目的在于提出一种车辆。

为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的获取车头方向的方法，所述方法包括：通过车辆的车机系统软件注册虚拟方向传感器；获取车载物理传感器的传感数据；根据所述传感数据判定车辆的运动状态；根据所述运动状态和所述传感数据获得车头的当前方向角度值；通过所述虚拟方向传感器将所述当前方向角度值发送给所述车辆的导航应用，以使得所述导航应用显示当前车头方向。

根据本发明实施例的获取车头方向的方法，通过车机系统软件注册虚拟方向传感器，无需增加额外的硬件传感器，使得车机系统多出方向传感器，成本低，并基于车辆的运动状态和车载硬件传感器的传感数据来获得虚拟方向传感器的数据源，通过虚拟方向传感器将车头的当前方向角度值发送给前端导航应用，实现车头方向的获取，并且虚拟方向传感器不受其它传感器检测环境的干扰，获得的车头方向数据精度更高、更加稳定。

为了达到上述目的，本发明第二方面实施例的车机系统，包括：显示屏，用于显示导航页面，所述导航页面包括当前车头方向；处理器，所述处理器与所述显示屏连接，所述处理器通过车机系统软件注册虚拟方向传感器并配置有注册方向传感器监听器的导航应用，用于根据上面实施例所述的方法获取车头方向。

根据本发明实施例的车机系统，通过处理器软件注册虚拟方向传感器，无需增加额外的硬件传感器，即生成方向传感器，成本低，并且虚拟方向传感器不受其它传感器检测环境的干扰，获得的车头方向数据精度更高。此外，通过软件注册虚拟方向传感器，可移植性强，通用性强。

为了达到上述目的，本发明第三方面实施例的车辆，包括车载物理传感器和所述的车机系统，所述车机系统与所述车载物理传感器连接。

根据本发明实施例的车辆，通过采用上面实施例的车机系统，无需增加额外的硬件传感器，即获得方向传感器，成本低，并且虚拟方向传感器不受其它车载传感器检测环境的干扰，获得的车头方向数据精度更高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术的物理硬件方向传感器框架的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的虚拟方向传感器框架的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的获取车头方向的方法的流程图；

图4是根据本发明另一个实施例的获取车头方向过程的流程图；

图5是根据本发明的一个实施例的车机系统的框图；

图6是根据本发明的一个实施例的车辆的框图。

附图标记：

车辆100；

车机系统10、车载物理传感器20；

显示屏11和处理器12。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

由于安卓(Android)系统为开源系统，搭载安卓系统的车机系统，用户可以从各大应用商店和网站下载导航应用进行安装，而车机系统上没有方向传感器。图1是相关技术中的增加物理方向传感器框架图，如图1所示，设置物理方向传感器，例如增加磁力传感器检测方向，传感器检测的方向数据发送给车机系统，车机系统通过传感器管理服务来获得车头方向，并将车头方向信息发送给上层导航应用。

本发明实施例的获取车头方向的方法，在车辆的车机系统软件注册虚拟方向传感器，无需增加磁力传感器，成本低，并且虚拟方向传感器不受其它已有传感器检测环境的影响，检测的车头方向更加精准。

仍然以安卓系统为例，如图2所示为根据本发明的一个实施例的设置虚拟方向传感器的框架示意图。车机系统具有安卓系统，车辆上电，车机系统启动；在车机系统启动初始化framework层传感器服务二进制库函数时，在安卓framework层JNI中的传感器服务中注册所述虚拟方向传感器，并配置虚拟方向传感器采用车载物理传感器的上报频率，车载物理传感器包括但不局限于加速度传感器，注册的虚拟方向传感器可以通过Android标准接口获取，类型可以为Sensor.TYPE_ORIENTATION。车机系统启动完成，车载物理传感器正常运行，例如GPS模块正常运行、加速度传感器正常运行、陀螺仪正常运行。

可以理解的是，以上以车机系统应用安卓系统为例，其它操作系统基于以上配置虚拟方向传感器的方案也落入本申请的保护范围。

下面参考图3-图4描述根据本发明实施例的获取车头方向的方法。

图3是根据本发明的一个实施例的获取车头方向的方法的流程图，如图2所示，该方法至少包括以下步骤S1-S4。

S1，通过车辆的车机系统软件注册虚拟方向传感器。例如，上面实时描述的采用安卓系统的车机系统注册虚拟方向传感器的过程。

S2，获取车载物理传感器的传感数据。

在实施例中，车载物理传感器可以为车辆已经安装的硬件传感器，这里主要包括用于确定车辆位置、姿态、速度的传感器，例如加速度传感器、陀螺仪、定位装置例如GPS模块等。

在一些实施例中，包括获取车载定位装置检测的车辆定位信号；获取车载加速度传感器检测的加速度值；获取车载陀螺仪的方位数据。而车载定位装置、车载加速度传感器和车载陀螺仪通常是车辆已有硬件传感器，无需额外增加。

S3，根据传感数据判定车辆的运动状态。

其中，车辆的运动状态可以包括静止装置或者移动状态。

例如可以基于传感数据确定车辆速度信息、车辆位置信息等，进而判定车辆是移动的还是静止不动的。

S4，根据运动状态和传感数据获得车头的当前方向角度值。

在本发明的实施例中，考虑车辆处于静止状态还是移动状态以及考虑传感数据的强度来获得虚拟方向传感器的数据源，从而在不同状态时都可以获得正确的方向数据。

S5，通过虚拟方向传感器将当前方向角度值发送给车辆的导航应用，以使得导航应用显示当前车头方向。

具体地，虚拟方向传感器将当前方向角度值分发给上层导航应用，导航应用显示车辆导航信息，并根据接收到的车头当前方向角值在导航界面显示车头方向。

在实施例中，车辆的导航应用注册有方向传感器监听器，监听器监听分发数据以获得车头的当前方向角度值，导航应用可以基于该当前方向角度值在车机系统的导航界面显示车头方向。

根据本发明实施例的获取车头方向的方法，通过车机系统软件注册虚拟方向传感器，无需增加额外的硬件传感器，即使得车机系统多出方向传感器，成本低，并基于车辆的运动状态和车载硬件传感器的传感数据来获得虚拟方向传感器的数据源，并通过虚拟方向传感器将车头的当前方向角度值发送给前端导航应用，实现车头方向的获取，并且虚拟方向传感器不受其它传感器检测环境的干扰，获得的车头方向数据精度更高。

下面对本发明实施例的判断车辆运动状态和虚拟方向传感器的数据源进行说明。

在一些实施例中，获取车载传感器的传感数据，传感数据包括车载定位装置检测的车辆定位信号，判断车辆定位信号的强度是否超过定位信号强度阈值，即判断车辆定位信号的强弱；若车辆定位信号的强度超过定位信号强度阈值，认为车辆定位信号较强，根据车辆定位信号确定车辆的运动状态；若车辆定位信号的强度未超过定位信号强度阈值，认为车辆定位信号较弱，根据车载加速度传感器检测的水平方向加速度值和所述车载陀螺仪的水平轴数据确定所述车辆的运动状态。提高判定车辆的运动状态的准确性，避免误判。

具体来说，在车辆定位信号很好时例如GPS信号强度超过定位信号强度阈值时，根据车辆定位信号判断车辆的运动状态，例如，获取车辆定位信号包含的车辆位移数据，若位移数据为零值，确定车辆处于静止状态；若位移数据为非零值，确定车辆处于移动状态。

或者，在车辆定位信号较差或没有时例如GPS信号差或者没有GPS信号，根据加速度传感器检测水平方向加速度值和陀螺仪检测的水平轴数据确定车辆的运动状态，具体地，判断水平方向加速度值是否为零值并且根据水平轴数据获得的车辆位移数据是否为零值；若是，则确定车辆处于静止状态；若否，则确定车辆处于移动状态。

在实施例中，判断车辆运动状态时，可以设定判断条件1和判断条件2，其中，判断条件1为：当GPS信号很好但获取到的位移数据为0，则表示车辆为静止状态；判断条件2为：当GPS信号差或者没有GPS信号时，根据加速度传感器水平方向加速度值为0且结合陀螺仪水平轴数据计算得到的移动数据为0，则表示车辆为静止状态。其他情况下，则表示车辆为移动状态。判断条件的优先级顺序为先判断条件1是否满足，如果不满足，则接着判断条件2是否满足，如果都不满足则判断车辆处于移动状态。

在实施例中，若车辆处于静止状态，获取上一次计算的车头方向角度值，并将上一次计算的车头方向角度值作为当前方向角度值。

若车辆处于移动状态，判断车辆定位信号的强度是否超过定位信号强度阈值，例如判断GPS信号的强弱；若车辆定位信号的强度超过定位信号强度阈值，即GPS信号很好，根据车辆定位信号获得车辆方向角度值，以作为当前方向角度值；若车辆定位信号的强度未超过定位信号强度阈值，获取上一次计算的车头方向角度值，并根据车载陀螺仪的方位数据和车载加速度传感器检测的加速度值通过惯导理论计算得到方向值偏移量，采用方向值偏移量对上一次计算的车头方向角度值进行修改以获得当前方向角度值。其中，惯导即惯性导航，利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。

简言之，本发明实施例的获取车头方向的方法，根据车机系统自带的车辆定位装置例如GPS模块获取GNSS数据，计算得到方向数据，在车载系统软件上虚拟一个方向传感器，使得传感器列表中多出一个方向传感器供上层应用使用。当GNSS信号差的时候，可以使用惯导计算的位置偏移量修正先前数据,确保方向传感器在车辆运行状态、车辆停止状态、GPS模块信号差的时候都可以正确的获取到方向数据。其中，基于车辆定位装置计算方向数据以及基于惯导理论计算位置偏移量的过程，可以参照相关技术公开。

图4是根据本发明的一个实施例的获取车头方向的方法的流程图，如图4所示，车辆上电，车机系统启动，车机系统启动过程中初始化framework层传感器服务二进制库函数，此时注册一个虚拟的方向传感器，上报频率复用已有传感器的上报频率。车载系统启动完成，GPS模块正常运行，加速度传感器正常运行，陀螺仪正常运行，开始计算车头方向。

如图4所示，判断车辆是否处于移动状态？如果车辆处于静止状态，则把上一轮计算车头方向得到的方向角度值提供给方向传感器，生成虚拟方向传感器数据源。

如果车辆处于移动状态，分为前后移动状态，左右移动状态，左右移动状态需要结合陀螺仪数据进行分析。当车辆移动状态是上文的判断条件1不满足得到，则不进行陀螺仪数据分析，直接跳至下一步骤8；如果车辆处于移动状态是根据上文的判断条件2不满足得到，则需要根据陀螺仪数据计算的方位信息和加速度传感器的加速度值共同计算，根据惯导理论计算得到的方向值偏移量，用偏移量修正上一轮计算车头方向得到的方向角度值，并提供给方向传感器。

在实施例中，还需判断当前GPS模块信号状态，如果信号好，则根据Android系统GNSS标准API，即LocationManager(Android中获取GNSS数据的类)获取Location对象，计算获取到车辆方向角度值，并提供给虚拟方向传感器以作为虚拟方向传感器的数据源；如果信号差，则需要根据陀螺仪数据计算的方位信息和加速度传感器的加速度值共同计算，根据惯导理论计算得到的方向值偏移量，用偏移量修正上一轮计算车头方向得到的方向角度值，并提供给虚拟方向传感器以作为虚拟方向传感器数据源。

虚拟方向传感器根据上文获得数据源的数据，向已经注册了方向传感器监听器的导航应用分发方向数据，其中，方向传感器监听器可以使用Android标准的接口，传感器类型为Sensor.TYPE_ORIENTATION。

重复以上过程，可以为虚拟方向传感器持续生成方向数据。

车机系统的导航应用注册方向传感器监听器，用于监听虚拟方向传感器分发的数据，注册方向传感器监听器的方式可以采用Android标准接口，不需要进行特殊适配。导航应用获取方向数据后显示车头方向。

基于上面实施例的获取车头方向的方法，本发明第二方面实施例提出一种车机系统，如图5所示，该车机系统10包括显示屏11和处理器12，当然车机系统10还包括其它必须的结构，在此不一一列举。

显示屏11用于显示导航页面，导航页面包括当前车头方向。

处理器12与显示屏11连接，处理器12通过车机系统软件注册虚拟方向传感器并配置有注册方向传感器监听器的导航应用，用于根据上面实施例的的获取车头方向的方法获取车头方向，其中，获取车头方向的方法可以参照上文记载，在此不再赘述。

本发明第三方面实施例还提出一种车辆，如图6所示，该车辆100包括车载物理传感器20和车机系统10，所述车机系统10与所述车载物理传感器20连接。在实施例中，车载物理传感器20可以包括加速度传感器、车辆定位装置例如GPS模块、陀螺仪等。

本发明实施例的获取车头方向的方法和车机系统10以及车辆100，没有增加传感器硬件，而是充分利用车机系统已有的传感器数据，在车机系统软件上虚拟方向传感器，方向数据可以通过GPS模块的GNSS数据计算得到，因此数据精度不受车载复杂环境的影响，并且当GNSS信号差的时候可以通过惯导原理计算得到的位置偏移量持续给虚拟方向传感器提供数据源。

可以达到以下技术效果，一是在不需要新增额外的物理方向传感器前提下，使得车载系统具有一个方向传感器，且精度不受车载复杂环境影响，可以节约成本；二是现有搭载Android系统的车载系统上，由于大多数导航应用都是为智能移动终端设计，通过方向传感器获取方向数据，采用本公开的方法的车机系统，适用于智能移动终端的导航应用可以直接获取车头方向，不需要进行应用适配。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种获取车头方向的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过车辆的车机系统软件注册虚拟方向传感器；

获取车载物理传感器的传感数据；

根据所述传感数据判定车辆的运动状态；

根据所述运动状态和所述传感数据获得车头的当前方向角度值；

通过所述虚拟方向传感器将所述当前方向角度值发送给所述车辆的导航应用，以使得所述导航应用显示当前车头方向。

2.根据权利要求1所述的获取车头方向的方法，其特征在于，所述获取车载物理传感器的传感数据包括：

获取车载定位装置检测的车辆定位信号；

获取车载加速度传感器检测的加速度值；

获取车载陀螺仪的方位数据。

3.根据权利要求2所述的获取车头方向的方法，其特征在于，所述根据所述传感数据判定车辆的运动状态包括：

判断所述车辆定位信号的强度是否超过定位信号强度阈值；

若所述车辆定位信号的强度超过所述定位信号强度阈值，根据所述车辆定位信号确定所述车辆的运动状态；

若所述车辆定位信号的强度未超过所述定位信号强度阈值，根据所述车载加速度传感器检测的水平方向加速度值和所述车载陀螺仪的水平轴数据确定所述车辆的运动状态。

4.根据权利要求3所述的获取车头方向的方法，其特征在于，所述根据所述车辆定位信号确定所述车辆的运动状态包括：

获取所述车辆定位信号包含的车辆位移数据，

若所述位移数据为零值，确定所述车辆处于静止状态；

若所述位移数据为非零值，确定所述车辆处于移动状态。

5.根据权利要求3所述的获取车头方向的方法，其特征在于，所述根据所述水平方向加速度值和所述水平轴数据确定所述车辆的运动状态包括：

判断所述水平方向加速度值是否为零值并且根据所述水平轴数据获得的车辆位移数据是否为零值；

若是，则确定所述车辆处于静止状态；

若否，则确定所述车辆处于移动状态。

6.根据权利要求2-5任一项所述的获取车头方向的方法，其特征在于，所述根据所述运动状态和所述传感数据获得车头的当前方向角度值包括：

若所述车辆处于静止状态，获取上一次计算的车头方向角度值，并将所述上一次计算的所述车头方向角度值作为所述当前方向角度值；

若所述车辆处于移动状态，判断车辆定位信号的强度是否超过定位信号强度阈值；

若所述车辆定位信号的强度超过所述定位信号强度阈值，根据所述车辆定位信号获得车辆方向角度值，以作为所述当前方向角度值；

若所述车辆定位信号的强度未超过所述定位信号强度阈值，获取上一次计算的车头方向角度值，并根据所述车载陀螺仪的方位数据和所述车载加速度传感器检测的加速度值通过惯导理论计算得到方向值偏移量，采用所述方向值偏移量对所述上一次计算的车头方向角度值进行修改以获得所述当前方向角度值。

7.根据权利要求1所述的获取车头方向的方法，其特征在于，所述车机系统应用安卓系统，通过车辆的车机系统软件注册虚拟方向传感器，包括：

在所述车机系统启动初始化framework层传感器服务二进制库函数时，在安卓framework层JNI中的传感器服务中注册所述虚拟方向传感器，并配置所述虚拟方向传感器采用所述车载物理传感器的上报频率，其中，所述虚拟方向传感器通过安卓标准接口获取，类型为Sensor.TYPE_ORIENTATION。

8.根据权利要求1所述的获取车头方向的方法，其特征在于，所述车辆的导航应用注册方向传感器监听器。

9.一种车机系统，其特征在于，所述车机系统包括：

显示屏，用于显示导航页面，所述导航页面包括当前车头方向；

处理器，所述处理器与所述显示屏连接，所述处理器通过车机系统软件注册虚拟方向传感器并配置有注册方向传感器监听器的导航应用，用于根据权利要求1-8任一项所述的方法获取车头方向。

10.一种车辆，其特征在于，包括车载物理传感器和权利要求9所述的车机系统，所述车机系统与所述车载物理传感器连接。