一種車輛檔位識別方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種車輛檔位識別方法及裝置，該方法包括：建立車體參考坐標系和檔位參考坐標系；按照已建立的車體坐標系，采集車體加速度信號；按照已建立的檔位坐標系，采集檔位加速度信號。根據直角坐標系的歐拉旋轉變換理論建立車體坐標系及檔位坐標系之間的旋轉變換關系；根據車體坐標系及檔位坐標系之間的旋轉變換關系建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關系；再根據所建立的等式關系，解算出檔位參考坐標系與車體參考坐標系之間的旋轉因子，以旋轉因子作為特征值進行檔位識別。該方法具有結構簡單，布置容易，易于工程實現的特點。并且能夠識別車輛在實際路況行駛時，換擋動作結束時刻檔位的狀態。
【專利說明】一種車輛檔位識別方法及裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及車輛檔位識別領域，尤其涉及一種車輛檔位識別方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在交通管理部門對駕駛員的考核中，要求駕駛員必須按規定的檔位進行相應的操作，否則則會被視為不合格或者被扣分。
[0003]為了準確識別準駕駛員的檔位操作，在現有的檔位識別的應用技術中，通常有以下幾種方法:一種是機械觸法式的開關信號檢測設備，通過各種接觸或者非接觸式的開關量傳感器獲取各個檔位的開關信號從而判斷駕駛員換擋動作結束時刻檔位所處的狀態，這種方案的缺點是當檔位增加就要相應地增加檔位開關傳感器的數量，在實際布置傳感器時增加了難度，并且該方法抗干擾性能較差，一旦發生誤動作，當換擋拉索脫開時，檔位采集功能則就失效了。另外也有利用傾角傳感器在測量檔位在X軸和Y軸上的角位移分量來判定檔位的當前位置，其原理主要是通過測量選換擋在兩個方向上的位移模擬量的值從而標定出各檔位的位置，其缺點是采用兩路模擬量，相應的標定的復雜程度也會增加，并且當汽車在上下坡拐彎處時識別易出錯。
[0004]因此，亟需一種車輛檔位識別的方法來解決車輛在實際路況行駛時對檔位的識另IJ，并且具有較高的抗干擾性能。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種能夠自動識別車輛檔位的方法，以達到較好的檔位識別效果，能夠識別車輛在實際路況行駛時，換擋動作結束時刻檔位的狀態。
[0006]為達到此目的，本發明提供一種自動識別車輛檔位的方法，該方法包括如下步驟:
[0007]步驟1，建立車體參考坐標系和檔位參考坐標系；
[0008]步驟2，按照已建立的車體參考坐標系，采集車體加速度信號；按照已建立的檔位參考坐標系，采集檔位加速度信號；
[0009]步驟3，根據直角坐標系的歐拉旋轉變換理論建立車體參考坐標系及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系；
[0010]步驟4，根據步驟3建立的旋轉變換關系，建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關系；
[0011]步驟5，從步驟2采集的兩種加速度信號中提取有效加速度信號，再根據步驟4建立的等式關系，解算出檔位參考坐標系與車體參考坐標系之間的旋轉因子，將旋轉因子作為車輛檔位識別的特征值。
[0012]根據本發明一方面的一種車輛檔位識別方法，其特征在于，所述步驟3中建立車體參考坐標系及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系包括:車體參考坐標系按照事先設定的轉換順序旋轉，旋轉至與檔位參考坐標系重合后，將對應的三個旋轉因子與檔位的每一個最終狀態一一對應，得到車體參考坐標系及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系。
[0013]根據本發明一方面的一種車輛檔位識別方法，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中提取有效加速度信號，包括:
[0014]從所采集的加速度信號中提取到達目標檔位后的車體加速度信號和檔位加速度信號，并提取出的車體加速度信號和檔位加速度信號進行數據補償以及濾波處理，得到有效車體加速度信號和檔位加速度信號。
[0015]根據本發明的另一方面，還提供一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，包括檢測模塊和識別模塊；
[0016]所述檢測模塊，其用于采集車體加速度信號和檔位加速度信號，并將采集的車體加速度信號和檔位加速度信號傳輸給所述識別模塊；
[0017]所述識別模塊，其接收所述檢測模塊傳輸的車體加速度信號和檔位加速度信號，并用于從接收的車體加速度信號和檔位加速度信號中提取有效加速度信號，并根據有效加速度信號，基于車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關系解算出檔位參考坐標系與車體參考坐標系之間的旋轉因子，并將該旋轉因子作為車輛檔位識別的特征值。
[0018]根據本發明另一方面的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述檢測模塊包括坐標系建立模塊、車體加速度信號采集元件、檔位加速度信號采集元件和信號傳輸元件；所述坐標系建立模塊，其用于建立車體參考坐標系和檔位參考坐標系；
[0019]所述車體加速度信號采集元件，其依照已建立的車體參考坐標系安裝于車體內，用于采集車體加速度信號；
[0020]所述檔位加速度信號采集元件，其依照已建立的檔位參考坐標系安裝于檔位，用于采集檔位加速度信號；
[0021]所述信號傳輸元件，其用于傳輸所述車體加速度信號采集元件和檔位加速度信號采集元件分別采集的車體加速度信號和檔位加速度信號.[0022]根據本發明另一方面的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述識別模塊包括信號接收元件和主控元件；
[0023]所述信號接收元件，其用于接收所述檢測模塊傳輸的車體加速度信號和檔位加速
度信號；
[0024]所述主控元件，其用于從所采集的加速度信號中提取有效加速度信號，并根據車體參考坐標系以及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關系，并結合該等式關系和提取出的有效加速度信號解算出檔位參考坐標系與車體參考坐標系之間的旋轉因子，并以該旋轉因子作為車輛檔位識別的特征值。
[0025]根據本發明另一方面的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述檢測模塊將采集的車體加速度信號和檔位加速度信號傳輸給所述識別模塊時采用有線傳輸方式或無線傳輸方式。
[0026]根據本發明另一方面的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號采集元件和所述檔位加速度信號采集元件均為加速度傳感器。
[0027]根據本發明另一方面的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號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]根據本發明另一方面的一種車輛檔位識別裝置，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]與現有技術相比，本發明的技術方案有如下的有益效果:
[0031]本發明通過建立檔位坐標系O-XdYdZd與車體坐標系O-XvYvZv ;基于所建立的坐標系在車體和檔位上分別安裝加速度信號采集裝置，根據檔位坐標系的O-XdYdZd在三個軸向上相對于車體坐標系O-XvYvZv的旋轉因子Ψ，θ，y作為識別檔位的特征值。與其他檔位測量方法相比，傳感器分別安裝在變速換擋機構上和換擋手柄上，兩個采集裝置具有結構簡單，布置容易，易于工程實現的特點。并且能夠識別車輛在實際路況行駛時，換擋動作結束時刻檔位的狀態。
[0032]本發明的其它特征和優點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，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0034]圖1是根據本發明的第一實施例的自動識別車輛檔位的方法流程圖；
[0035]圖2是車體坐標系與檔位坐標系的變換關系圖；
[0036]圖3是檔位識別裝置模塊圖；
[0037]圖4是主處理器模塊對采集信號的處理流程圖；
【具體實施方式】
[0038]以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，借此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。需要說明的是，只要不構成沖突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護范圍之內。
[0039]第一實施例
[0040]圖1是自動識別車輛檔位的方法流程圖，下面根據圖1詳細說明本實施例的各個步驟。
[0041]步驟SllO:建立車體參考坐標系O-XvYvZv和檔位參考坐標系O-XdYdZd ；
[0042]步驟S120:按照已建立的車體坐標系，采用一個三軸加速度傳感器Sv，安裝于車體內；按照已建立的檔位坐標系，采用一個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選地，采用三軸加速度傳感器。
[0044]步驟S130:根據直角坐標系的歐拉旋轉變換理論建立車體坐標系及檔位坐標系之間的旋轉變換關系。具體如圖2車體坐標系與檔位坐標系的變換關系圖所示，建立方法如下:
[0045]設有一個空間矢量r,在坐標系O-XvYvZv內的投影為rv=[rxv ryv rzv]T,在坐標系O-X1Y1Z1內的投影為[rxl ryl rzl]T，下邊對這個矢量在兩個坐標系中的投影的關系進行分析計算。由幾何關系可得txl ryl rzl]T與[rxv ryv rzv]T的關系式，為方便計算，將此關系式寫成矩陣形式:
【權利要求】
1.一種車輛檔位識別方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I，建立車體參考坐標系和檔位參考坐標系； 步驟2，按照已建立的車體參考坐標系，采集車體加速度信號；按照已建立的檔位參考坐標系，采集檔位加速度信號； 步驟3，根據直角坐標系的歐拉旋轉變換理論建立車體參考坐標系及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系； 步驟4，根據步驟3建立的旋轉變換關系，建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關系; 步驟5，從步驟2采集的兩種加速度信號中提取有效加速度信號，再根據步驟4建立的等式關系，解算出檔位參考坐標系 與車體參考坐標系之間的旋轉因子，將旋轉因子作為車輛檔位識別的特征值。
2.根據權利要求1所述的一種車輛檔位識別方法，其特征在于，所述步驟3中建立車體參考坐標系及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系包括:車體參考坐標系按照事先設定的轉換順序旋轉，旋轉至與檔位參考坐標系重合后，將對應的三個旋轉因子與檔位的每一個最終狀態一一對應，得到車體參考坐標系及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系。
3.根據權利要求1所述的一種車輛檔位識別方法，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中提取有效加速度信號，包括: 從所采集的加速度信號中提取到達目標檔位后的車體加速度信號和檔位加速度信號，并提取出的車體加速度信號和檔位加速度信號進行數據補償以及濾波處理，得到有效車體加速度信號和檔位加速度信號。
4.一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，包括檢測模塊和識別模塊； 所述檢測模塊，其用于采集車體加速度信號和檔位加速度信號，并將采集的車體加速度信號和檔位加速度信號傳輸給所述識別模塊； 所述識別模塊，其接收所述檢測模塊傳輸的車體加速度信號和檔位加速度信號，并用于從接收的車體加速度信號和檔位加速度信號中提取有效加速度信號，并根據有效加速度信號，基于車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關系解算出檔位參考坐標系與車體參考坐標系之間的旋轉因子，并將該旋轉因子作為車輛檔位識別的特征值。
5.根據權利要求4所述的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述檢測模塊包括坐標系建立模塊、車體加速度信號采集元件、檔位加速度信號采集元件和信號傳輸元件；所述坐標系建立模塊，其用于建立車體參考坐標系和檔位參考坐標系； 所述車體加速度信號采集元件，其依照已建立的車體參考坐標系安裝于車體內，用于采集車體加速度信號； 所述檔位加速度信號采集元件，其依照已安裝于建立的檔位參考坐標系安裝于檔位，用于采集檔位加速度信號； 所述信號傳輸元件，其用于傳輸所述車體加速度信號采集元件和檔位加速度信號采集元件分別采集的車體加速度信號和檔位加速度信號。
6.根據權利要求4所述的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述識別模塊包括信號接收元件和主控元件； 所述信號接收元件，其用于接收所述檢測模塊傳輸的車體加速度信號和檔位加速度信號; 所述主控元件，其用于從所采集的加速度信號中提取有效加速度信號，并根據車體參考坐標系以及檔位參考坐標系之間的旋轉變換關系建立車體加速度矢量與檔位加速度矢量之間的等式關系，并結合該等式關系和提取出的有效加速度信號解算出檔位參考坐標系與車體參考坐標系之間的旋轉因子，并以該旋轉因子作為車輛檔位識別的特征值。
7.根據權利要求4所述的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述檢測模塊將采集的車體加速度信號和檔位加速度信號傳輸給所述識別模塊時采用有線傳輸方式或無線傳輸方式。
8.根據權利要求5所述的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號采集元件和所述檔位加速度信號采集元件均為加速度傳感器。
9.根據權利要求8所述的一種車輛檔位識別裝置，其特征在于，所述車體加速度信號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.根據權利要求6所述的一種車輛檔位識別裝置，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】F16H61/12GK103640480SQ201310642296
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月5日 優先權日:2013年12月5日
【發明者】胡秋立 申請人:傅鴛鴦