一種采集汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及汽車駕駛動作信息采集領(lǐng)域，尤其是涉及一種采集汽車方向盤轉(zhuǎn) 角信息的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車方向盤的轉(zhuǎn)動直接控制著車輛橫向位移及曲線軌跡，影響著車輛運行時的 操作穩(wěn)定性、行駛平穩(wěn)性等性能，反映了駕駛員的駕駛能力以及安全意識水平。在包括方 向盤在內(nèi)的汽車轉(zhuǎn)向及其附屬傳動機構(gòu)上安裝轉(zhuǎn)角傳感器，提取駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤角度信 息，是提升汽車性能、設(shè)計車載安全輔助駕駛裝置、評估駕駛員駕駛適應(yīng)性等研發(fā)工作的 基礎(chǔ)。目前已公開的專利中已有許多汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息提取方法，例如"一種基于陀螺 儀芯片的方向盤轉(zhuǎn)角測量方法及其裝置（CN103245284A)"，"方向盤轉(zhuǎn)向角度傳感器裝置 (CN103072622A)"，"一種用于測量汽車方向盤轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角檢測裝置（CN203427881U)"等。 此類專利所提供的技術(shù)方案均可表述為：在方向盤及其連桿軸向安裝轉(zhuǎn)角傳感器或檢測系 統(tǒng)，連線供電并引出信號，交由可編程處理單元進行信號處理與邏輯運算。采用此技術(shù)方案 的不利之處在于：安裝困難；運動件及導(dǎo)線易磨損；在方向盤連桿上進行加工并安裝器件 會對車輛本身造成安全隱患。部分技術(shù)方案會妨礙駕駛員駕駛，影響駕駛安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的是針對現(xiàn)有采集汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息存在的不足，提供一種汽 車方向盤轉(zhuǎn)角信息采集系統(tǒng)。
[0004] 本實用新型的技術(shù)解決方案是：一種采集汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息的系統(tǒng)，它包括： 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊、無線發(fā)送模塊、電源模塊、無線接收模塊；信 號處理與數(shù)據(jù)計算模塊的信號輸入端與方向盤轉(zhuǎn)角傳感器繞軸運動產(chǎn)生的有效信號輸出 端相連接；方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊、無線發(fā)送模塊、電源模塊形成一 個集成裝置；集成裝置安裝于汽車方向盤盤面上，集成裝置上設(shè)有標準接口，無線接收模 塊、計算機或其他智能終端通過標準接口與集成裝置連接，并從中取電。
[0005] 所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器：用于將方向盤轉(zhuǎn)動運行狀態(tài)(非電量）直接轉(zhuǎn)換成便于信 號處理與數(shù)據(jù)計算的標準電信號。
[0006] 所述信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊：用于將方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采集的電信號進行離 散、采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、平滑處理，并由模塊內(nèi)部的中央處理單元進行邏輯計算，最終將轉(zhuǎn)角信 息輸送至無線發(fā)送模塊相應(yīng)端口。
[0007] 所述無線發(fā)送模塊：將信號處理與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息，以 無線方式發(fā)送至無線接收模塊。
[0008] 所述電源模塊：為上述傳感器、模塊提供適配、穩(wěn)定的電壓源。
[0009] 所述無線接收模塊：用于接收無線發(fā)送模塊發(fā)出的汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息，并將數(shù) 據(jù)格式轉(zhuǎn)換為適于計算機或其他智能終端適配端口的讀取格式。
[0010] 進一步，所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為三軸加速度傳感器。
[0011] 進一步，所述電源模塊內(nèi)含儲能電池為方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、信號處理與數(shù)據(jù)計算 模塊、無線發(fā)送模塊供電。
[0012] 進一步，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安放于集成裝置的中心部分。
[0013] 進一步，集成裝置緊固安裝于汽車方向盤盤面中心部分，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的轉(zhuǎn) 動軸心與汽車方向盤盤面的轉(zhuǎn)動軸心重合。
[0014] 一種基于上述汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息采集系統(tǒng)的汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息采集方法，包 括以下步驟：
[0015] (a)在方向盤盤面上安裝集成裝置時，調(diào)整方向盤轉(zhuǎn)角傳感器中的一軸與汽車方 向盤轉(zhuǎn)動軸心重合，信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊的信號輸入端與方向盤轉(zhuǎn)角傳感器繞軸運動 產(chǎn)生的有效信號輸出端連接；
[0016] (b)上電前，需將汽車方向盤置于正中位置，使汽車前輪無偏轉(zhuǎn)；
[0017] (C)上電后，信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊首先記錄并存儲汽車方向盤初始位置值，隨 后根據(jù)初始位置值、轉(zhuǎn)化系數(shù)、發(fā)送周期等參數(shù)，進行平滑處理并計算輸出與方向盤轉(zhuǎn)角相 關(guān)的?目息；
[0018] (d)輸出的汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息如角度值、角速度值等，將被信號處理與數(shù)據(jù)計算 模塊內(nèi)的中央處理單元直接轉(zhuǎn)換為無線發(fā)送模塊可讀取的數(shù)據(jù)形式，經(jīng)由無線發(fā)送模塊、 無線接收模塊構(gòu)成的鏈路，傳輸至計算機或其他智能終端。
[0019] 上述步驟中，所述步驟（C)中的平滑處理使用以下方法：
[0020] 若采用無浮點計算功能處理單元，使用求解算術(shù)平均值方法；
[0021] 若采用有浮點計算功能處理單元，使用求解算術(shù)平均值方法或卡爾曼濾波方法。
[0022] 上述步驟中，所涉及的轉(zhuǎn)換系數(shù)在信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊軟件代碼編譯時寫 入。
[0023] 上述步驟中，所述步驟（d)中的無線發(fā)送模塊可讀取的數(shù)據(jù)形式為串行數(shù)據(jù)；無 線發(fā)送/接收鏈路的工作頻率大于方向盤轉(zhuǎn)角信號采樣頻率。
[0024] 上述步驟中，所涉及的通訊協(xié)議、采樣時長、發(fā)送周期值在信號處理與數(shù)據(jù)計算模 塊軟件代碼編譯時寫入。
[0025] 本系統(tǒng)的工作原理是：安裝于汽車方向盤盤面的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器上電后，可與 汽車方向盤同步、同軸心轉(zhuǎn)動，并實時輸出與方向盤轉(zhuǎn)角信息相關(guān)的電信號；電信號經(jīng)離 散、采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、平滑處理后，根據(jù)角度轉(zhuǎn)化系數(shù)(轉(zhuǎn)角傳感器標定時已確定)、初始位置 參數(shù)(轉(zhuǎn)角傳感器每次上電時確定)、發(fā)送周期計算出角度值、角速度值等方向盤轉(zhuǎn)角信息， 以串行數(shù)據(jù)形式傳送至無線發(fā)送模塊輸入端口；無線發(fā)送模塊、無線接收模塊構(gòu)成的鏈路 自動將汽車方向盤轉(zhuǎn)角信息傳輸至計算機或其他智能終端，以便研宄人員進行分析、處理、 轉(zhuǎn)化。
[0026] 本實用新型的有益效果是：
[0027] (1).采用三軸加速度傳感器對方向盤轉(zhuǎn)動狀態(tài)進行電信號轉(zhuǎn)換，原理簡單，應(yīng)用 范圍廣，使用條件不受汽車方向盤外形、尺寸、規(guī)格等限制；
[0028] (2)對方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊、無線發(fā)送模塊、電源模塊(含 儲能電池)進行集成并形成了一個裝置，安裝于汽車方向盤盤面上。避免了對方向盤連桿等 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)進行拆卸和加工破壞；也有利于裝置本身的安裝、調(diào)校、拆卸；
[0029] (3)系統(tǒng)使用無線發(fā)送模塊、儲能電池，與汽車本體無電氣、信號連接。避免了對汽 車內(nèi)部信號的干擾，以及因振動、導(dǎo)線纏繞造成的電源短路隱患；
[0030] (4)系統(tǒng)上電前，可進行初始位置角度值校正。避免了因殼體安裝松動、車輛機械 磨損、環(huán)境溫度變化引起信號漂移等情形造成的檢測系統(tǒng)誤差增大；
[0031] (5)信號處理與數(shù)據(jù)計算模塊具有數(shù)字平滑功能。在系統(tǒng)硬件構(gòu)建時，根據(jù)中央處 理單元是否具有浮點計算功能，確定使用對應(yīng)的數(shù)字平滑方法。