一種車輛檔位識(shí)別方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛檔位識(shí)別方法及裝置，該方法包括：建立車體參考坐標(biāo)系和檔位參考坐標(biāo)系；按照已建立的車體坐標(biāo)系，采集車體加速度信號(hào)；按照已建立的檔位坐標(biāo)系，采集檔位加速度信號(hào)。根據(jù)直角坐標(biāo)系的歐拉旋轉(zhuǎn)變換理論建立車體坐標(biāo)系及檔位坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系；根據(jù)車體坐標(biāo)系及檔位坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關(guān)系；再根據(jù)所建立的等式關(guān)系，解算出檔位參考坐標(biāo)系與車體參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)因子，以旋轉(zhuǎn)因子作為特征值進(jìn)行檔位識(shí)別。該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置容易，易于工程實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。并且能夠識(shí)別車輛在實(shí)際路況行駛時(shí)，換擋動(dòng)作結(jié)束時(shí)刻檔位的狀態(tài)。
【專利說明】一種車輛檔位識(shí)別方法及裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛檔位識(shí)別領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛檔位識(shí)別方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在交通管理部門對(duì)駕駛員的考核中，要求駕駛員必須按規(guī)定的檔位進(jìn)行相應(yīng)的操作，否則則會(huì)被視為不合格或者被扣分。
[0003]為了準(zhǔn)確識(shí)別準(zhǔn)駕駛員的檔位操作，在現(xiàn)有的檔位識(shí)別的應(yīng)用技術(shù)中，通常有以下幾種方法:一種是機(jī)械觸法式的開關(guān)信號(hào)檢測(cè)設(shè)備，通過各種接觸或者非接觸式的開關(guān)量傳感器獲取各個(gè)檔位的開關(guān)信號(hào)從而判斷駕駛員換擋動(dòng)作結(jié)束時(shí)刻檔位所處的狀態(tài)，這種方案的缺點(diǎn)是當(dāng)檔位增加就要相應(yīng)地增加檔位開關(guān)傳感器的數(shù)量，在實(shí)際布置傳感器時(shí)增加了難度，并且該方法抗干擾性能較差，一旦發(fā)生誤動(dòng)作，當(dāng)換擋拉索脫開時(shí)，檔位采集功能則就失效了。另外也有利用傾角傳感器在測(cè)量檔位在X軸和Y軸上的角位移分量來判定檔位的當(dāng)前位置，其原理主要是通過測(cè)量選換擋在兩個(gè)方向上的位移模擬量的值從而標(biāo)定出各檔位的位置，其缺點(diǎn)是采用兩路模擬量，相應(yīng)的標(biāo)定的復(fù)雜程度也會(huì)增加，并且當(dāng)汽車在上下坡拐彎處時(shí)識(shí)別易出錯(cuò)。
[0004]因此，亟需一種車輛檔位識(shí)別的方法來解決車輛在實(shí)際路況行駛時(shí)對(duì)檔位的識(shí)另IJ，并且具有較高的抗干擾性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠自動(dòng)識(shí)別車輛檔位的方法，以達(dá)到較好的檔位識(shí)別效果，能夠識(shí)別車輛在實(shí)際路況行駛時(shí)，換擋動(dòng)作結(jié)束時(shí)刻檔位的狀態(tài)。
[0006]為達(dá)到此目的，本發(fā)明提供一種自動(dòng)識(shí)別車輛檔位的方法，該方法包括如下步驟:
[0007]步驟1，建立車體參考坐標(biāo)系和檔位參考坐標(biāo)系；
[0008]步驟2，按照已建立的車體參考坐標(biāo)系，采集車體加速度信號(hào)；按照已建立的檔位參考坐標(biāo)系，采集檔位加速度信號(hào)；
[0009]步驟3，根據(jù)直角坐標(biāo)系的歐拉旋轉(zhuǎn)變換理論建立車體參考坐標(biāo)系及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系；
[0010]步驟4，根據(jù)步驟3建立的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系，建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關(guān)系；
[0011]步驟5，從步驟2采集的兩種加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，再根據(jù)步驟4建立的等式關(guān)系，解算出檔位參考坐標(biāo)系與車體參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)因子，將旋轉(zhuǎn)因子作為車輛檔位識(shí)別的特征值。
[0012]根據(jù)本發(fā)明一方面的一種車輛檔位識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3中建立車體參考坐標(biāo)系及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系包括:車體參考坐標(biāo)系按照事先設(shè)定的轉(zhuǎn)換順序旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至與檔位參考坐標(biāo)系重合后，將對(duì)應(yīng)的三個(gè)旋轉(zhuǎn)因子與檔位的每一個(gè)最終狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，得到車體參考坐標(biāo)系及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一方面的一種車輛檔位識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟5中從步驟2采集的兩種加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，包括:
[0014]從所采集的加速度信號(hào)中提取到達(dá)目標(biāo)檔位后的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)，并提取出的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償以及濾波處理，得到有效車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，包括檢測(cè)模塊和識(shí)別模塊；
[0016]所述檢測(cè)模塊，其用于采集車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)，并將采集的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)傳輸給所述識(shí)別模塊；
[0017]所述識(shí)別模塊，其接收所述檢測(cè)模塊傳輸?shù)能圀w加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)，并用于從接收的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，并根據(jù)有效加速度信號(hào)，基于車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關(guān)系解算出檔位參考坐標(biāo)系與車體參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)因子，并將該旋轉(zhuǎn)因子作為車輛檔位識(shí)別的特征值。
[0018]根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述檢測(cè)模塊包括坐標(biāo)系建立模塊、車體加速度信號(hào)采集元件、檔位加速度信號(hào)采集元件和信號(hào)傳輸元件；所述坐標(biāo)系建立模塊，其用于建立車體參考坐標(biāo)系和檔位參考坐標(biāo)系；
[0019]所述車體加速度信號(hào)采集元件，其依照已建立的車體參考坐標(biāo)系安裝于車體內(nèi)，用于采集車體加速度信號(hào)；
[0020]所述檔位加速度信號(hào)采集元件，其依照已建立的檔位參考坐標(biāo)系安裝于檔位，用于采集檔位加速度信號(hào)；
[0021]所述信號(hào)傳輸元件，其用于傳輸所述車體加速度信號(hào)采集元件和檔位加速度信號(hào)采集元件分別采集的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào).[0022]根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述識(shí)別模塊包括信號(hào)接收元件和主控元件；
[0023]所述信號(hào)接收元件，其用于接收所述檢測(cè)模塊傳輸?shù)能圀w加速度信號(hào)和檔位加速
度信號(hào)；
[0024]所述主控元件，其用于從所采集的加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，并根據(jù)車體參考坐標(biāo)系以及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關(guān)系，并結(jié)合該等式關(guān)系和提取出的有效加速度信號(hào)解算出檔位參考坐標(biāo)系與車體參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)因子，并以該旋轉(zhuǎn)因子作為車輛檔位識(shí)別的特征值。
[0025]根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述檢測(cè)模塊將采集的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)傳輸給所述識(shí)別模塊時(shí)采用有線傳輸方式或無線傳輸方式。
[0026]根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號(hào)采集元件和所述檔位加速度信號(hào)采集元件均為加速度傳感器。
[0027]根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號(hào)采集元件采用的加速度傳感器為三軸加速度傳感器；
[0028]所述檔位加速度信號(hào)采集元件采用的加速度傳感器為三軸加速度傳感器或兩軸加速度傳感器。
[0029]根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種車輛檔位識(shí)別裝置，所述主控元件為帶有主處理器的主控元件，且所述主處理器包括各種IP核的MCU。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案有如下的有益效果:
[0031]本發(fā)明通過建立檔位坐標(biāo)系O-XdYdZd與車體坐標(biāo)系O-XvYvZv ;基于所建立的坐標(biāo)系在車體和檔位上分別安裝加速度信號(hào)采集裝置，根據(jù)檔位坐標(biāo)系的O-XdYdZd在三個(gè)軸向上相對(duì)于車體坐標(biāo)系O-XvYvZv的旋轉(zhuǎn)因子Ψ，θ，y作為識(shí)別檔位的特征值。與其他檔位測(cè)量方法相比，傳感器分別安裝在變速換擋機(jī)構(gòu)上和換擋手柄上，兩個(gè)采集裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置容易，易于工程實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。并且能夠識(shí)別車輛在實(shí)際路況行駛時(shí)，換擋動(dòng)作結(jié)束時(shí)刻檔位的狀態(tài)。
[0032]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的自動(dòng)識(shí)別車輛檔位的方法流程圖；
[0035]圖2是車體坐標(biāo)系與檔位坐標(biāo)系的變換關(guān)系圖；
[0036]圖3是檔位識(shí)別裝置模塊圖；
[0037]圖4是主處理器模塊對(duì)采集信號(hào)的處理流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0039]第一實(shí)施例
[0040]圖1是自動(dòng)識(shí)別車輛檔位的方法流程圖，下面根據(jù)圖1詳細(xì)說明本實(shí)施例的各個(gè)步驟。
[0041]步驟SllO:建立車體參考坐標(biāo)系O-XvYvZv和檔位參考坐標(biāo)系O-XdYdZd ；
[0042]步驟S120:按照已建立的車體坐標(biāo)系，采用一個(gè)三軸加速度傳感器Sv，安裝于車體內(nèi)；按照已建立的檔位坐標(biāo)系，采用一個(gè)兩軸或者三軸加速度傳感器Sd，安裝于檔位上；
[0043]安裝于檔位的加速度傳感器優(yōu)選地，采用三軸加速度傳感器。
[0044]步驟S130:根據(jù)直角坐標(biāo)系的歐拉旋轉(zhuǎn)變換理論建立車體坐標(biāo)系及檔位坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系。具體如圖2車體坐標(biāo)系與檔位坐標(biāo)系的變換關(guān)系圖所示，建立方法如下:
[0045]設(shè)有一個(gè)空間矢量r,在坐標(biāo)系O-XvYvZv內(nèi)的投影為rv=[rxv ryv rzv]T,在坐標(biāo)系O-X1Y1Z1內(nèi)的投影為[rxl ryl rzl]T，下邊對(duì)這個(gè)矢量在兩個(gè)坐標(biāo)系中的投影的關(guān)系進(jìn)行分析計(jì)算。由幾何關(guān)系可得txl ryl rzl]T與[rxv ryv rzv]T的關(guān)系式，為方便計(jì)算，將此關(guān)系式寫成矩陣形式:
【權(quán)利要求】
1.一種車輛檔位識(shí)別方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I，建立車體參考坐標(biāo)系和檔位參考坐標(biāo)系； 步驟2，按照已建立的車體參考坐標(biāo)系，采集車體加速度信號(hào)；按照已建立的檔位參考坐標(biāo)系，采集檔位加速度信號(hào)； 步驟3，根據(jù)直角坐標(biāo)系的歐拉旋轉(zhuǎn)變換理論建立車體參考坐標(biāo)系及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系； 步驟4，根據(jù)步驟3建立的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系，建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關(guān)系; 步驟5，從步驟2采集的兩種加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，再根據(jù)步驟4建立的等式關(guān)系，解算出檔位參考坐標(biāo)系 與車體參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)因子，將旋轉(zhuǎn)因子作為車輛檔位識(shí)別的特征值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛檔位識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟3中建立車體參考坐標(biāo)系及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系包括:車體參考坐標(biāo)系按照事先設(shè)定的轉(zhuǎn)換順序旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至與檔位參考坐標(biāo)系重合后，將對(duì)應(yīng)的三個(gè)旋轉(zhuǎn)因子與檔位的每一個(gè)最終狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，得到車體參考坐標(biāo)系及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛檔位識(shí)別方法，其特征在于，所述步驟5中從步驟2采集的兩種加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，包括: 從所采集的加速度信號(hào)中提取到達(dá)目標(biāo)檔位后的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)，并提取出的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償以及濾波處理，得到有效車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)。
4.一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，包括檢測(cè)模塊和識(shí)別模塊； 所述檢測(cè)模塊，其用于采集車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)，并將采集的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)傳輸給所述識(shí)別模塊； 所述識(shí)別模塊，其接收所述檢測(cè)模塊傳輸?shù)能圀w加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)，并用于從接收的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，并根據(jù)有效加速度信號(hào)，基于車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關(guān)系解算出檔位參考坐標(biāo)系與車體參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)因子，并將該旋轉(zhuǎn)因子作為車輛檔位識(shí)別的特征值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述檢測(cè)模塊包括坐標(biāo)系建立模塊、車體加速度信號(hào)采集元件、檔位加速度信號(hào)采集元件和信號(hào)傳輸元件；所述坐標(biāo)系建立模塊，其用于建立車體參考坐標(biāo)系和檔位參考坐標(biāo)系； 所述車體加速度信號(hào)采集元件，其依照已建立的車體參考坐標(biāo)系安裝于車體內(nèi)，用于采集車體加速度信號(hào)； 所述檔位加速度信號(hào)采集元件，其依照已安裝于建立的檔位參考坐標(biāo)系安裝于檔位，用于采集檔位加速度信號(hào)； 所述信號(hào)傳輸元件，其用于傳輸所述車體加速度信號(hào)采集元件和檔位加速度信號(hào)采集元件分別采集的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述識(shí)別模塊包括信號(hào)接收元件和主控元件； 所述信號(hào)接收元件，其用于接收所述檢測(cè)模塊傳輸?shù)能圀w加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào); 所述主控元件，其用于從所采集的加速度信號(hào)中提取有效加速度信號(hào)，并根據(jù)車體參考坐標(biāo)系以及檔位參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關(guān)系，并結(jié)合該等式關(guān)系和提取出的有效加速度信號(hào)解算出檔位參考坐標(biāo)系與車體參考坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)因子，并以該旋轉(zhuǎn)因子作為車輛檔位識(shí)別的特征值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述檢測(cè)模塊將采集的車體加速度信號(hào)和檔位加速度信號(hào)傳輸給所述識(shí)別模塊時(shí)采用有線傳輸方式或無線傳輸方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號(hào)采集元件和所述檔位加速度信號(hào)采集元件均為加速度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種車輛檔位識(shí)別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號(hào)采集元件采用的加速度傳感器為三軸加速度傳感器； 所述檔位加速度信號(hào)采集元件采用的加速度傳感器為三軸加速度傳感器或兩軸加速度傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種車輛檔位識(shí)別裝置，所述主控元件為帶有主處理器的主控元件，且所述主處理器包括各種IP核的MCU。
【文檔編號(hào)】F16H61/12GK103640480SQ201310642296
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】胡秋立 申請(qǐng)人:傅鴛鴦