一種方向盤轉角的計算方法及裝置與流程

本發明實施例涉及車輛轉向角計算技術領域，尤其涉及一種方向盤轉角的計算方法及裝置。

背景技術：

隨著經濟的發展，汽車數量激增，車位和車庫相對緊張。人們在倒車過程中，及時了解車輛后方的信息對于行車安全極其重要。

汽車作為現代社會的主要交通工具，已經不斷融入人們的生活。隨著汽車領域的科技水平的提高，在倒車過程中，為駕駛人員提供倒車影像已經成為廣泛應用的技術。倒車影像中，軌跡線或者引導線軌跡線和/或引導線是根據汽車的方向盤轉角來確定的。汽車方向盤的轉角數據通常是從汽車的車輛控制總線CAN中讀取，如不能使用原車的CAN數據，就需要外加一個CAN來讀取汽車方向盤的轉角數據。破壞了原車的線路，同時也提高了成本。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種方向盤轉角的計算方法及裝置，以實現在保護原有線路無需被破壞的前提下實現方向盤轉角的確定，節約成本，并提高數據讀取的精準度的效果。

第一方面，本發明實施例提供了一種方向盤轉角的計算方法，該方法包括：

獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號；

根據所述轉動脈沖信號，分別計算所述車輪的行駛距離；

根據所述車輪的行駛距離，確定車輛轉彎半徑；

根據所述車輛轉彎半徑和車輛軸距，計算方向盤轉角。

進一步的，所述獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號，包括：

從車輛總線中讀取汽車兩個車輪的轉動脈沖信號；或

在原車輪速傳感器接頭處或ABS接頭處分接出脈沖數據采集裝置，采集得到汽車兩個車輪的轉動脈沖信號。

進一步的，在計算出所述方向盤轉角之后，還包括：

在車輛倒車過程中，在倒車影像中顯示根據所述方向盤轉角確定的倒車影像軌跡線和/或引導線。

進一步的，根據所述車輪的行駛距離，確定車輛轉彎半徑，包括：

設定車輛轉彎半徑為擬定車輛轉彎圓心到后輪轉動軸的中心位置；

根據所述車輛轉彎半徑確定所述車輪運動軌跡半徑，所述車輪運動軌跡半徑為車輪到所述擬定車輛轉彎圓心的距離；

建立兩個車輪行駛距離與所述車輪運動軌跡半徑之間的比例關系，確定車輛轉彎半徑。

進一步的，根據所述轉彎半徑和車輛軸距，計算方向盤轉角具體用于：

按照如下公式計算所述方向盤轉角：

其中，θ為方向盤轉角，R為轉彎半徑，L為汽車軸距。

第二方面，本發明實施例還提供了一種方向盤轉角的計算裝置，該裝置包括：

車輪轉動脈沖信號獲取模塊，用于獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號；

車輪行駛距離計算模塊，用于根據所述轉動脈沖信號，分別計算所述車輪的行駛距離；

轉彎半徑確定模塊，用于根據所述車輪的行駛距離，確定車輛轉彎半徑；

方向盤轉角計算模塊，用于根據所述車輛轉彎半徑和車輛軸距，計算方向盤轉角。

進一步的，所述車輪轉動脈沖信號獲取模塊具體用于：

從車輛總線中讀取汽車兩個車輪的轉動脈沖信號；或

在原車輪速傳感器接頭處或ABS接頭處分接出脈沖數據采集裝置，采集得到汽車兩個車輪的轉動脈沖信號。

進一步的，還包括：

倒車影像軌跡線和/或引導線顯示模塊，用于在車輛倒車過程中，在倒車影像中顯示根據所述方向盤轉角確定的倒車影像軌跡線和/或引導線。

進一步的，轉彎半徑確定模塊具體用于：

設定車輛轉彎半徑為擬定車輛轉彎圓心到后輪轉動軸的中心位置；

根據所述車輛轉彎半徑確定所述車輪運動軌跡半徑，所述車輪運動軌跡半徑為車輪到所述擬定車輛轉彎圓心的距離；

建立兩個車輪行駛距離與所述車輪運動軌跡半徑之間的比例關系，確定車輛轉彎半徑。

進一步的，所述方向盤轉角計算模塊具體用于：

按照如下公式計算所述方向盤轉角：

其中，θ為方向盤轉角，R為車輛轉彎半徑，L為汽車軸距。

本發明實施例通過獲取汽車車輪的脈沖數據，可得到方向盤的角度，解決需要破壞原車的CAN線路讀取數據，或外接CAN來獲取方向盤轉角數據導致產品的成本增加問題，實現了能夠簡單準確的獲取方向盤轉角信息，成本低，實用性強的效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例一中提供的方向盤轉角的計算方法的流程圖；

圖2是本發明實施例二中提供的方向盤轉角的計算方法的流程圖；

圖3a是本發明實施例三中提供的方向盤轉角的計算方法的流程圖；

圖3b是本發明實施例三提供的車輛轉彎示意圖；

圖3c是本發明實施例三提供的車輛轉彎示意圖；

圖3d是本發明實施例三提供的車輛轉彎示意圖；

圖4是本發明實施例四中提供的方向盤轉角的計算裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部結構。

實施例一

圖1是本發明實施例一提供的方向盤轉角的計算方法的流程圖，本實施例可適用于車輛方向盤轉角的計算情況，該方法可以由本發明實施例所提供的方向盤轉角的計算裝置來執行，該裝置可以由軟件和/或硬件的方式來實現，并可集成于車輛控制系統中。

如圖1所示，所述方向盤轉角的計算方法包括：

S110、獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號。

其中，轉動脈沖信號可以是車輪每轉過一定的角度所產生的脈沖信號。至少兩個車輪可以是任意兩個車輪，也可以是三個車輛或者更多車輪。獲取方式可以是原車輪速傳感器接頭處分接出脈沖數據采集裝置采集得到，也可以是其他方式。

S120、根據所述轉動脈沖信號，分別計算所述車輪的行駛距離。

由于車輛在轉彎的過程中，每個車輪的行駛距離是各不相同的，所以在獲取車輪的脈沖信號后，根據脈沖信號確定該車輪轉過的角度，再根據車輪轉過的角度大小和車輪的半徑大小，分別計算每個車輪的行駛距離。示例性的，若果車輪轉動一周產生6個脈沖信號，當前獲取到的脈沖信號是18個，則可以確定當前車輪轉動了3周。再根據已知車輪的半徑，例如是35cm，則可得出當前車輪的行駛距離為6.594m。其中，對于車輪半徑數據的獲取可以根據當前車型來獲取，例如在方向盤轉角計算裝置中選擇當前車型，如可以通過選擇“本田-雅閣”或者“大眾速騰”等，計算裝置通過數據庫查找確定車輛所對應車輪半徑。也可以通過直接輸入車輪半徑的方式，例如，在給出輸入界面中輸入車輪半徑為35cm即可。

S130、根據所述車輪的行駛距離，確定車輛轉彎半徑。

車輛的轉彎半徑是擬定車輛轉彎圓心到車輛的后輪軸的中心位置。當方向盤轉角發生變化是，轉彎半徑也隨之變化。當方向盤轉角為0時，車輛直行，沒有轉彎半徑，或者可以說轉彎半徑無限大。當方向盤有一定的轉角時，轉角越大，轉彎半徑越小。由于車輛在轉彎的過程中，每個車輪的行駛軌跡都是圓形(假設方向盤轉角不變的情況下)，并且是同心圓，既圓心都是擬定的車輛轉彎圓心。因此可以得出，在車輛轉彎的過程中，車輪的位移設為S，則在足夠短的時間內，可以視為每個車輪都在圍繞擬定車輛轉彎圓心做圓周運動。根據車輛的轉彎半徑確定車輛各個車輪的運動軌跡半徑，例如，假設車輛的轉彎半徑為R，車輛在向右轉彎時，右后輪的運動軌跡半徑為R-H/2，左后輪的運動軌跡半徑為R+H/2。其中H為兩個車后輪的距離。右前輪的運動軌跡半徑為左前輪的運動軌跡半徑為其中L為車輛的前后軸距。同理車輛方向盤轉向角向左時，可以得到各個車輪的運動軌跡半徑。

由于車輛是剛體，剛體運動時，各個車輪相對擬定的車輛轉彎過程中所圍繞的圓心轉動的角度ψ相同。根據之前計算得到的轉彎過程中每個車輪的行駛距離，通過計算每個車輪的形式距離和運動軌跡半徑之間的比例關系建立等式，就可以得到如下等式

其中，ψ為各個車輪相對擬定的車輛轉彎過程中所圍繞的圓心轉動的角度；分別是四個車輪的行駛距離對時間的微分；R₁、R₂、R₃、R₄分別是四個車輪的運動軌跡半徑。

在獲取至少兩個車輪的行駛距離之后，根據車輛當前轉向，帶入上述該車輪的運動軌跡半徑，就可以得到一個等式，在等式中，只有車輛轉彎半徑R為未知量，聯立就可計算得出車輛的轉彎半徑R。

S140、根據所述車輛轉彎半徑和車輛軸距，計算方向盤轉角。

車輛轉彎過程中，由于是剛體轉動，當將其左右輪距視作為0時，其前輪轉角與前后輪到擬定的車輛轉彎過程中所圍繞的圓心所圍成的夾角相同，所以就可以計算出前輪轉角，又由于前輪轉角與方向盤轉角正相關，就可以得到方向盤轉角。

假設正相關系數為1，則有

所以，方向盤轉角

其中，θ為方向盤轉角；L為車輛的前后軸距；R為車輛的轉彎半徑。

本實施例的技術方案，通過獲取汽車車輪的脈沖數據，可得到方向盤的角度，解決從原車CAN中讀取數據，需要破壞原車的線路，如通過外接CAN來獲取方向盤轉角數據，又會增加產品的成本問題，實現了能夠簡單準確的獲取方向盤轉角信息，成本低，實用性強的效果。

在上述技術方案的基礎上，獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號優選可以包括：從車輛總線中讀取汽車兩個車輪的轉動脈沖信號；或在原車輪速傳感器接頭處或ABS接頭處分接出脈沖數據采集裝置，采集得到汽車兩個車輪的轉動脈沖信號。這樣設置的好處在于給出了車輪脈沖信號的具體獲取方式，實現了無需破壞原車的線路通過CAN中讀取數據，或者通過外接CAN來獲取方向盤轉角數據，從而增加產品的成本，就可以獲取方向盤轉角信息，實用性強，并降低了獲取方向盤轉角成本的效果。

實施例二

圖2是本發明實施例二提供的方向盤轉角的計算方法的流程圖。本實施例在上述實施例的基礎上，增加了在車輛倒車過程中，在倒車影像中顯示根據所述方向盤轉角確定的倒車影像軌跡線和/或引導線。

如圖2所示，所述方向盤轉角的計算方法包括：

S210、獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號。

S220、根據所述轉動脈沖信號，分別計算所述車輪的行駛距離。

S230、根據所述車輪的行駛距離，確定車輛轉彎半徑。

S240、根據所述車輛轉彎半徑和車輛軸距，計算方向盤轉角。

S250、在車輛倒車過程中，在倒車影像中顯示根據所述方向盤轉角確定的倒車影像軌跡線和/或引導線。

倒車影像軌跡線和/或引導線，可以是根據方向盤的轉角預測的車輛行駛軌跡或者范圍，用于為用戶倒車過程中，提供輔助倒車行車安全的功能。軌跡線和/或引導線的顯示可以是直線框，也可以是曲線框，其中直線框的角度和曲線框的扭曲程度是根據方向盤轉角來確定的。

本實施例在上述實施例的基礎上，在確定方向盤轉角后，將其得到的結果應用到倒車影像系統中，實現了通過計算方向盤的轉角信息，再利用方向盤的轉角信息提高車輛倒車過程中的行車安全的效果。

實施例三

圖3a是本發明實施例三提供的方向盤轉角的計算方法的流程圖。本實施例在上述實施例的基礎上，對根據所述車輪的行駛距離，確定車輛轉彎半徑進行進一步優化。

如圖3a所示，所述方向盤轉角的計算方法包括：

S310、獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號。

S320、根據所述轉動脈沖信號，分別計算所述車輪的行駛距離。

S330、設定車輛轉彎半徑為擬定車輛轉彎圓心到后輪轉動軸的中心位置。

圖3b是本發明實施例三提供的車輛轉彎示意圖。如圖3b所示，擬定車輛轉彎圓心O到后輪轉動軸的中心位置的距離即為車輛轉彎半徑R。車輛左右車輪的距離H，車輛的軸距L均可由輸入車型或者輸入實際值來得到。而且從圖3b中可以得出，車輛轉彎過程中，在相同的時間內，每個車輪行駛的距離是不同的，但是每個車輪對于擬定車輛轉彎圓心O所轉過的角度是相同的。

S340、根據所述車輛轉彎半徑確定所述車輪運動軌跡半徑，所述車輪運動軌跡半徑為車輪到所述擬定車輛轉彎圓心的距離。

如圖3b所示，設定車輛轉彎半徑R為車輛后輪軸中點到轉彎圓心O的距離，所以對于車輛向右轉彎來說，每個車輪的轉彎半徑可以通過車輛轉彎半徑R、車輛的軸距L以及車輛左右車輪的距離H來確定。

S350、建立兩個車輪行駛距離與所述車輪運動軌跡半徑之間的比例關系，確定車輛轉彎半徑。

圖3c是本發明實施例三提供的車輛轉彎示意圖。如圖3c所示，車輛左前輪行駛距離S₁、車輛左后輪行駛距離S₂、車輛右前輪行駛距離S₃以及車輛右后輪行駛距離S₄對于車輛轉彎的圓心O來說，所轉過的角度ψ是相同的，所以可以用車輛轉彎過程中，車輪行駛的距離與轉彎半徑比例，建立等式，則在等式中只有車輛轉彎半徑R是未知量，所以通過至少兩個車輪的行駛距離和車輪運動軌跡半徑就可以解算出車輛轉彎半徑R。

S360、根據所述車輛轉彎半徑和車輛軸距，計算方向盤轉角。

圖3d是本發明實施例三提供的車輛轉彎示意圖。如圖3d所示，在解算出車輛轉彎半徑R之后，可以將車輛轉彎的過程視作前后都是單輪的剛體轉彎，可以等價于自行車轉彎。所以車輛的前輪轉角的正切值就可以由L/R算出，即tanθ＝L/R，則前輪轉角θ＝arctan L/R。再由前輪轉角與方向盤轉角是正相關關系，所以可以根據相關系數確定方向盤轉角的值，本發明實施例中，正相關系數可以設置為1。

本實施例在上述實施例的基礎上，給出了車輛轉彎半徑的具體計算過程，在通過獲取車輪轉動脈沖信號來計算方向盤轉角時，本實施例給出了一個相對簡單的算法，避免了因算法過于復雜致使技術方案難以實現，或需要較高成本來實現這一算法的情形。達到了能夠簡單、快速的實現算法的效果。

實施例四

圖4是本發明實施例四提供的方向盤轉角的計算裝置的結構示意圖。如圖4所示，所述方向盤轉角的計算裝置，包括：

車輪轉動脈沖信號獲取模塊410，用于獲取汽車至少兩個車輪的轉動脈沖信號；

車輪行駛距離計算模塊420，用于根據所述轉動脈沖信號，分別計算所述車輪的行駛距離；

轉彎半徑確定模塊430，用于根據所述車輪的行駛距離，確定車輛轉彎半徑；

方向盤轉角計算模塊440，用于根據所述車輛轉彎半徑和車輛軸距，計算方向盤轉角。

本實施例的技術方案，通過獲取汽車車輪的脈沖數據，可得到方向盤的角度，解決了從原車CAN中讀取數據，需要破壞原車的線路，如通過外接CAN來獲取方向盤轉角數據，又會增加產品的成本問題，實現了能夠簡單準確的獲取方向盤轉角信息，成本低，實用性強的效果。

在上述各實施例的基礎上，所述車輪轉動脈沖信號獲取模塊410具體用于：

從車輛總線中讀取汽車兩個車輪的轉動脈沖信號；或

在原車輪速傳感器接頭處或ABS接頭處分接出脈沖數據采集裝置，采集得到汽車兩個車輪的轉動脈沖信號。

在上述各實施例的基礎上，所述裝置還包括：

倒車影像軌跡線和/或引導線顯示模塊，用于在車輛倒車過程中，在倒車影像中顯示根據所述方向盤轉角確定的倒車影像軌跡線和/或引導線。

在上述各實施例的基礎上，轉彎半徑確定模塊430具體用于：

設定車輛轉彎半徑為擬定車輛轉彎圓心到后輪轉動軸的中心位置；

根據所述車輛轉彎半徑確定所述車輪運動軌跡半徑，所述車輪運動軌跡半徑為車輪到所述擬定車輛轉彎圓心的距離；

建立兩個車輪行駛距離與所述車輪運動軌跡半徑之間的比例關系，確定車輛轉彎半徑。

在上述各實施例的基礎上，所述方向盤轉角計算模塊440具體用于：

按照如下公式計算所述方向盤轉角：

其中，θ為方向盤轉角，R為車輛轉彎半徑，L為汽車軸距。

上述產品可執行本發明任意實施例所提供的方向盤轉角的計算方法，具備執行方向盤轉角的計算方法相應的功能模塊和有益效果。

值得說明的是，在本發明實施例說明書及其附圖中，對于車輛的每個車輪的運動軌跡都是以圓形來說明的，各個車輪運行軌跡是圓形的條件時方向盤轉角不發生變化。但是本發明實施例不僅限于對于方向盤轉角不發生變化的情況進行保護，因為本領域技術人員能夠想到，在方向盤不斷發生變化的過程中，對于短時間內獲取的各個車輪的行駛距離仍然可以視作圓形，或者說對于同一方向盤轉角時的各個車輪運動位移對時間的微分量也是符合本發明實施例所提供的技術方案，可以通過本發明實施例提供技術方案解決方向盤轉角不斷變化的過程中計算各個瞬時方向盤的轉角。

注意，上述僅為本發明的較佳實施例及所運用技術原理。本領域技術人員會理解，本發明不限于這里所述的特定實施例，對本領域技術人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調整和替代而不會脫離本發明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但是本發明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發明構思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發明的范圍由所附的權利要求范圍決定。