一种车辆档位识别方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种车辆档位识别方法及装置，该方法包括：建立车体参考坐标系和档位参考坐标系；按照已建立的车体坐标系，采集车体加速度信号；按照已建立的档位坐标系，采集档位加速度信号。根据直角坐标系的欧拉旋转变换理论建立车体坐标系及档位坐标系之间的旋转变换关系；根据车体坐标系及档位坐标系之间的旋转变换关系建立车体加速度矢量与档位加速度矢量之间的等式关系；再根据所建立的等式关系，解算出档位参考坐标系与车体参考坐标系之间的旋转因子，以旋转因子作为特征值进行档位识别。该方法具有结构简单，布置容易，易于工程实现的特点。并且能够识别车辆在实际路况行驶时，换挡动作结束时刻档位的状态。
【专利说明】一种车辆档位识别方法及装置【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆档位识别领域，尤其涉及一种车辆档位识别方法及装置。
【背景技术】
[0002]在交通管理部门对驾驶员的考核中，要求驾驶员必须按规定的档位进行相应的操作，否则则会被视为不合格或者被扣分。
[0003]为了准确识别准驾驶员的档位操作，在现有的档位识别的应用技术中，通常有以下几种方法:一种是机械触法式的开关信号检测设备，通过各种接触或者非接触式的开关量传感器获取各个档位的开关信号从而判断驾驶员换挡动作结束时刻档位所处的状态，这种方案的缺点是当档位增加就要相应地增加档位开关传感器的数量，在实际布置传感器时增加了难度，并且该方法抗干扰性能较差，一旦发生误动作，当换挡拉索脱开时，档位采集功能则就失效了。另外也有利用倾角传感器在测量档位在X轴和Y轴上的角位移分量来判定档位的当前位置，其原理主要是通过测量选换挡在两个方向上的位移模拟量的值从而标定出各档位的位置，其缺点是采用两路模拟量，相应的标定的复杂程度也会增加，并且当汽车在上下坡拐弯处时识别易出错。
[0004]因此，亟需一种车辆档位识别的方法来解决车辆在实际路况行驶时对档位的识另IJ，并且具有较高的抗干扰性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种能够自动识别车辆档位的方法，以达到较好的档位识别效果，能够识别车辆在实际路况行驶时，换挡动作结束时刻档位的状态。
[0006]为达到此目的，本发明提供一种自动识别车辆档位的方法，该方法包括如下步骤:
[0007]步骤1，建立车体参考坐标系和档位参考坐标系；
[0008]步骤2，按照已建立的车体参考坐标系，采集车体加速度信号；按照已建立的档位参考坐标系，采集档位加速度信号；
[0009]步骤3，根据直角坐标系的欧拉旋转变换理论建立车体参考坐标系及档位参考坐标系之间的旋转变换关系；
[0010]步骤4，根据步骤3建立的旋转变换关系，建立车体加速度矢量与档位加速度矢量之间的等式关系；
[0011]步骤5，从步骤2采集的两种加速度信号中提取有效加速度信号，再根据步骤4建立的等式关系，解算出档位参考坐标系与车体参考坐标系之间的旋转因子，将旋转因子作为车辆档位识别的特征值。
[0012]根据本发明一方面的一种车辆档位识别方法，其特征在于，所述步骤3中建立车体参考坐标系及档位参考坐标系之间的旋转变换关系包括:车体参考坐标系按照事先设定的转换顺序旋转，旋转至与档位参考坐标系重合后，将对应的三个旋转因子与档位的每一个最终状态一一对应，得到车体参考坐标系及档位参考坐标系之间的旋转变换关系。
[0013]根据本发明一方面的一种车辆档位识别方法，其特征在于，所述步骤5中从步骤2采集的两种加速度信号中提取有效加速度信号，包括:
[0014]从所采集的加速度信号中提取到达目标档位后的车体加速度信号和档位加速度信号，并提取出的车体加速度信号和档位加速度信号进行数据补偿以及滤波处理，得到有效车体加速度信号和档位加速度信号。
[0015]根据本发明的另一方面，还提供一种车辆档位识别装置，其特征在于，包括检测模块和识别模块；
[0016]所述检测模块，其用于采集车体加速度信号和档位加速度信号，并将采集的车体加速度信号和档位加速度信号传输给所述识别模块；
[0017]所述识别模块，其接收所述检测模块传输的车体加速度信号和档位加速度信号，并用于从接收的车体加速度信号和档位加速度信号中提取有效加速度信号，并根据有效加速度信号，基于车体加速度矢量与档位加速度矢量之间的等式关系解算出档位参考坐标系与车体参考坐标系之间的旋转因子，并将该旋转因子作为车辆档位识别的特征值。
[0018]根据本发明另一方面的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述检测模块包括坐标系建立模块、车体加速度信号采集元件、档位加速度信号采集元件和信号传输元件；所述坐标系建立模块，其用于建立车体参考坐标系和档位参考坐标系；
[0019]所述车体加速度信号采集元件，其依照已建立的车体参考坐标系安装于车体内，用于采集车体加速度信号；
[0020]所述档位加速度信号采集元件，其依照已建立的档位参考坐标系安装于档位，用于采集档位加速度信号；
[0021]所述信号传输元件，其用于传输所述车体加速度信号采集元件和档位加速度信号采集元件分别采集的车体加速度信号和档位加速度信号.[0022]根据本发明另一方面的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述识别模块包括信号接收元件和主控元件；
[0023]所述信号接收元件，其用于接收所述检测模块传输的车体加速度信号和档位加速
度信号；
[0024]所述主控元件，其用于从所采集的加速度信号中提取有效加速度信号，并根据车体参考坐标系以及档位参考坐标系之间的旋转变换关系建立车体加速度矢量与档位加速度矢量之间的等式关系，并结合该等式关系和提取出的有效加速度信号解算出档位参考坐标系与车体参考坐标系之间的旋转因子，并以该旋转因子作为车辆档位识别的特征值。
[0025]根据本发明另一方面的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述检测模块将采集的车体加速度信号和档位加速度信号传输给所述识别模块时采用有线传输方式或无线传输方式。
[0026]根据本发明另一方面的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述车体加速度信号采集元件和所述档位加速度信号采集元件均为加速度传感器。
[0027]根据本发明另一方面的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述车体加速度信号采集元件采用的加速度传感器为三轴加速度传感器；
[0028]所述档位加速度信号采集元件采用的加速度传感器为三轴加速度传感器或两轴加速度传感器。
[0029]根据本发明另一方面的一种车辆档位识别装置，所述主控元件为带有主处理器的主控元件，且所述主处理器包括各种IP核的MCU。
[0030]与现有技术相比，本发明的技术方案有如下的有益效果:
[0031]本发明通过建立档位坐标系O-XdYdZd与车体坐标系O-XvYvZv ;基于所建立的坐标系在车体和档位上分别安装加速度信号采集装置，根据档位坐标系的O-XdYdZd在三个轴向上相对于车体坐标系O-XvYvZv的旋转因子Ψ，θ，y作为识别档位的特征值。与其他档位测量方法相比，传感器分别安装在变速换挡机构上和换挡手柄上，两个采集装置具有结构简单，布置容易，易于工程实现的特点。并且能够识别车辆在实际路况行驶时，换挡动作结束时刻档位的状态。
[0032]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0034]图1是根据本发明的第一实施例的自动识别车辆档位的方法流程图；
[0035]图2是车体坐标系与档位坐标系的变换关系图；
[0036]图3是档位识别装置模块图；
[0037]图4是主处理器模块对采集信号的处理流程图；
【具体实施方式】
[0038]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0039]第一实施例
[0040]图1是自动识别车辆档位的方法流程图，下面根据图1详细说明本实施例的各个步骤。
[0041]步骤SllO:建立车体参考坐标系O-XvYvZv和档位参考坐标系O-XdYdZd ；
[0042]步骤S120:按照已建立的车体坐标系，采用一个三轴加速度传感器Sv，安装于车体内；按照已建立的档位坐标系，采用一个两轴或者三轴加速度传感器Sd，安装于档位上；
[0043]安装于档位的加速度传感器优选地，采用三轴加速度传感器。
[0044]步骤S130:根据直角坐标系的欧拉旋转变换理论建立车体坐标系及档位坐标系之间的旋转变换关系。具体如图2车体坐标系与档位坐标系的变换关系图所示，建立方法如下:
[0045]设有一个空间矢量r,在坐标系O-XvYvZv内的投影为rv=[rxv ryv rzv]T,在坐标系O-X1Y1Z1内的投影为[rxl ryl rzl]T，下边对这个矢量在两个坐标系中的投影的关系进行分析计算。由几何关系可得txl ryl rzl]T与[rxv ryv rzv]T的关系式，为方便计算，将此关系式写成矩阵形式:
【权利要求】
1.一种车辆档位识别方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤I，建立车体参考坐标系和档位参考坐标系； 步骤2，按照已建立的车体参考坐标系，采集车体加速度信号；按照已建立的档位参考坐标系，采集档位加速度信号； 步骤3，根据直角坐标系的欧拉旋转变换理论建立车体参考坐标系及档位参考坐标系之间的旋转变换关系； 步骤4，根据步骤3建立的旋转变换关系，建立车体加速度矢量与档位加速度矢量之间的等式关系; 步骤5，从步骤2采集的两种加速度信号中提取有效加速度信号，再根据步骤4建立的等式关系，解算出档位参考坐标系 与车体参考坐标系之间的旋转因子，将旋转因子作为车辆档位识别的特征值。
2.根据权利要求1所述的一种车辆档位识别方法，其特征在于，所述步骤3中建立车体参考坐标系及档位参考坐标系之间的旋转变换关系包括:车体参考坐标系按照事先设定的转换顺序旋转，旋转至与档位参考坐标系重合后，将对应的三个旋转因子与档位的每一个最终状态一一对应，得到车体参考坐标系及档位参考坐标系之间的旋转变换关系。
3.根据权利要求1所述的一种车辆档位识别方法，其特征在于，所述步骤5中从步骤2采集的两种加速度信号中提取有效加速度信号，包括: 从所采集的加速度信号中提取到达目标档位后的车体加速度信号和档位加速度信号，并提取出的车体加速度信号和档位加速度信号进行数据补偿以及滤波处理，得到有效车体加速度信号和档位加速度信号。
4.一种车辆档位识别装置，其特征在于，包括检测模块和识别模块； 所述检测模块，其用于采集车体加速度信号和档位加速度信号，并将采集的车体加速度信号和档位加速度信号传输给所述识别模块； 所述识别模块，其接收所述检测模块传输的车体加速度信号和档位加速度信号，并用于从接收的车体加速度信号和档位加速度信号中提取有效加速度信号，并根据有效加速度信号，基于车体加速度矢量与档位加速度矢量之间的等式关系解算出档位参考坐标系与车体参考坐标系之间的旋转因子，并将该旋转因子作为车辆档位识别的特征值。
5.根据权利要求4所述的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述检测模块包括坐标系建立模块、车体加速度信号采集元件、档位加速度信号采集元件和信号传输元件；所述坐标系建立模块，其用于建立车体参考坐标系和档位参考坐标系； 所述车体加速度信号采集元件，其依照已建立的车体参考坐标系安装于车体内，用于采集车体加速度信号； 所述档位加速度信号采集元件，其依照已安装于建立的档位参考坐标系安装于档位，用于采集档位加速度信号； 所述信号传输元件，其用于传输所述车体加速度信号采集元件和档位加速度信号采集元件分别采集的车体加速度信号和档位加速度信号。
6.根据权利要求4所述的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述识别模块包括信号接收元件和主控元件； 所述信号接收元件，其用于接收所述检测模块传输的车体加速度信号和档位加速度信号; 所述主控元件，其用于从所采集的加速度信号中提取有效加速度信号，并根据车体参考坐标系以及档位参考坐标系之间的旋转变换关系建立车体加速度矢量与档位加速度矢量之间的等式关系，并结合该等式关系和提取出的有效加速度信号解算出档位参考坐标系与车体参考坐标系之间的旋转因子，并以该旋转因子作为车辆档位识别的特征值。
7.根据权利要求4所述的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述检测模块将采集的车体加速度信号和档位加速度信号传输给所述识别模块时采用有线传输方式或无线传输方式。
8.根据权利要求5所述的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述车体加速度信号采集元件和所述档位加速度信号采集元件均为加速度传感器。
9.根据权利要求8所述的一种车辆档位识别装置，其特征在于，所述车体加速度信号采集元件采用的加速度传感器为三轴加速度传感器； 所述档位加速度信号采集元件采用的加速度传感器为三轴加速度传感器或两轴加速度传感器。
10.根据权利要求6所述的一种车辆档位识别装置，所述主控元件为带有主处理器的主控元件，且所述主处理器包括各种IP核的MCU。
【文档编号】F16H61/12GK103640480SQ201310642296
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】胡秋立 申请人:傅鸳鸯