一种采集汽车方向盘转角信息的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及汽车驾驶动作信息采集领域，尤其是设及一种采集汽车方向盘转角信 息的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 汽车方向盘的转动直接控制着车辆横向位移及曲线轨迹，影响着车辆运行时的 操作稳定性、行驶平稳性等性能，反映了驾驶员的驾驶能力W及安全意识水平。在包括方 向盘在内的汽车转向及其附属传动机构上安装转角传感器，提取驾驶员转动方向盘角度信 息，是提升汽车性能、设计车载安全辅助驾驶装置、评估驾驶员驾驶适应性等研发工作的 基础。目前已公开的专利中已有许多汽车方向盘转角信息提取方法，例如"一种基于巧螺 仪巧片的方向盘转角测量方法及其装置（CN103245284A)"，"方向盘转向角度传感器装置 (CN103072622A)"，"一种用于测量汽车方向盘转角的转角检测装置（CN203427881U)"等。 此类专利所提供的技术方案均可表述为；在方向盘及其连杆轴向安装转角传感器或检测系 统，连线供电并引出信号，交由可编程处理单元进行信号处理与逻辑运算。采用此技术方案 的不利之处在于；安装困难；运动件及导线易磨损；在方向盘连杆上进行加工并安装器件 会对车辆本身造成安全隐患。部分技术方案会妨碍驾驶员驾驶，影响驾驶安全。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有采集汽车方向盘转角信息存在的不足，提供一种汽车方 向盘转角信息采集系统及方法。
[0004] 本发明的技术解决方案是；一种采集汽车方向盘转角信息的系统，它包括；方向 盘转角传感器，信号处理与数据计算模块、无线发送模块、电源模块、无线接收模块；信号处 理与数据计算模块的信号输入端与方向盘转角传感器绕轴运动产生的有效信号输出端相 连接；方向盘转角传感器、信号处理与数据计算模块、无线发送模块、电源模块形成一个集 成装置；集成装置安装于汽车方向盘盘面上，集成装置上设有标准接口，无线接收模块、计 算机或其他智能终端通过标准接口与集成装置连接，并从中取电。
[0005] 所述方向盘转角传感器；用于将方向盘转动运行状态(非电量）直接转换成便于信 号处理与数据计算的标准电信号。
[0006] 所述信号处理与数据计算模块；用于将方向盘转角传感器采集的电信号进行离 散、采样、模数转换、平滑处理，并由模块内部的中央处理单元进行逻辑计算，最终将转角信 息输送至无线发送模块相应端口。
[0007] 所述无线发送模块；将信号处理与数据转换模块输出的汽车方向盘转角信息，W 无线方式发送至远程接收模块。
[000引所述电源模块；为上述传感器、模块提供适配、稳定的电压源。
[0009] 所述无线接收模块；用于接收无线发送模块发出的汽车方向盘转角信息，并将数 据格式转换为适于计算机或其他智能终端适配端口的读取格式。
[0010] 进一步，所述方向盘转角传感器为=轴加速度传感器。
[0011] 进一步，所述电源模块内含储能电池为方向盘转角传感器、信号处理与数据计算 模块、无线发送模块供电。
[0012] 本发明还提供一种基于上述汽车方向盘转角信息采集系统的汽车方向盘转角信 息采集方法，包括W下步骤： (a) 在方向盘盘面上安装集成装置时，调整方向盘转角传感器中的一轴与汽车方向盘 转动轴屯、重合，信号处理与数据计算模块的信号输入端与方向盘转角传感器绕轴运动产生 的有效信号输出端连接； (b) 上电前，需将汽车方向盘置于正中位置，使汽车前轮无偏转； (C)上电后，信号处理与数据计算模块首先记录并存储汽车方向盘初始位置值，随后根 据初始位置值、转化系数、发送周期等参数，进行平滑处理并计算输出与方向盘转角相关的 f目息； (d)输出的汽车方向盘转角信息如角度值、角速度值等，将被信号处理与数据计算模块 内的中央处理单元直接转换为无线发送模块可读取的数据形式，经由无线发送模块、无线 接收模块构成的链路，传输至计算机或其他智能终端。
[0013] 上述步骤中，所述步骤（C)中的平滑处理使用W下方法： 若采用无浮点计算功能处理单元，使用求解算术平均值方法； 若采用有浮点计算功能处理单元，使用求解算术平均值方法或卡尔曼滤波方法。
[0014] 上述步骤中，所设及的转换系数在信号处理与数据计算模块软件代码编译时写 入。
[0015] 上述步骤中，所述步骤（d)中的无线发送模块可读取的数据形式为串行数据；无 线发送/接收链路的工作频率大于方向盘转角信号采样频率。
[0016] 上述步骤中，所设及的通讯协议、采样时长、发送周期值在信号处理与数据计算模 块软件代码编译时写入。
[0017] 本发明的工作原理是：安装于汽车方向盘盘面的方向盘转角传感器上电后，可与 汽车方向盘同步、同轴屯、转动，并实时输出与方向盘转角信息相关的电信号；电信号经离 散、采样、模数转换、平滑处理后，根据角度转化系数(转角传感器标定时已确定)、初始位置 参数(转角传感器每次上电时确定)、发送周期计算出角度值、角速度值等方向盘转角信息， W串行数据形式传送至无线发送模块输入端口；无线发送模块、无线接收模块构成的链路 自动将汽车方向盘转角信息传输至计算机或其他智能终端，W便研究人员进行分析、处理、 转化。
[001引 本发明的有益效果是： (1) .采用=轴加速度传感器对方向盘转动状态进行电信号转换，原理简单，应用范围 广，使用条件不受汽车方向盘外形、尺寸、规格等限制； (2) 对方向盘转角传感器、信号处理与数据计算模块、无线发送模块、电源模块(含储能 电池)进行集成并形成了一个装置，安装于汽车方向盘盘面上。避免了对方向盘连杆等转向 传动机构进行拆卸和加工破坏；也有利于装置本身的安装、调校、拆卸； (3)系统使用无线发送模块、储能电池，与汽车本体无电气、信号连接。避免了对汽车内 部信号的干扰，W及因振动、导线缠绕造成的电源短路隐患； (4) 系统上电前，可进行初始位置角度值校正。避免了因壳体安装松动、车辆机械磨损、 环境温度变化引起信号漂移等情形造成的检测系统误差增大； (5) 信号处理与数据计算模块具有数字平滑功能。在系统硬件构建时，根据中央处理单 元是否具有浮点计算功能，确定使用对应的数字平滑方法。
[0019] 综上所述，本发明的汽车方向盘转角信息采集系统具有安装便利、适用性强、对驾 驶安全无影响等优点。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明采集汽车方向盘转角信息系统结构示意图。
[0021] 图2为本发明采集汽车方向盘转角信息系统安装位置正视图。
[0022] 图3为本发明采集汽车方向盘转角信息系统安装位置侧视图。
[0023]图4为本发明采集汽车方向盘转角信息系统方向盘初始工作状态示意图。
[0024] 图5为本发明采集汽车方向盘转角信息系统方向盘偏转工作状态示意图。
[0025]图6为本发明采集汽车方向盘转角信息方法流程图。
[0026] 图7为本发明采集汽车方向盘转角信息方法数字平滑方法流程图。
[0027] 图中；1.信号处理与数据计算模块；2.电源模块；3.方向盘转角传感器；4. 无线发送模块点无线