一种智能转向灯控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及智能转向灯领域，尤其涉及一种智能转向灯控制系统。


背景技术：

2.目前市面车辆转向灯基本是手动控制，驾驶员触发转向后，转弯完成直行后，如果转向灯没有及时回位，导致后方车辆错误判断驾驶行驶意图很容易导致事故发送。另外一种就是驾驶员在转弯时忘记触发转向灯，导致后方车辆没有及时发现，也很容易导致事故发生。现有的智能转向灯一般是通过磁传感器检测方向盘转动角度，基于转动角度和转向灯的开关量判断当前驾驶员的驾驶意向，当转向灯与驾驶意向不符时，通过处理单元控制相应转向灯开启或熄灭，以保证行车规范。但是磁传感器存在机械误差以及互相间的装配误差，导致检测角度存在较大的偏差。因此，为了解决上述问题，本实用新型提供一种智能转向灯控制系统，使用误差标定和补偿的方法保证磁传感器输出角度趋近于实际角度。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出了一种智能转向灯控制系统，使用误差标定和补偿的方法保证磁传感器输出角度趋近于实际角度。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种智能转向灯控制系统，其包括处理器和永磁铁，还包括第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器；
5.永磁铁固定设置在车辆转向机的转轴上且永磁铁的n极和s极沿转轴的轴向方向设置，第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器设置在车辆转向机的固定支架上以车辆转向机转轴为圆心的圆周位置上，第一磁传感器正对静态的永磁铁设置，第二磁传感器和第三磁传感器分别对称设置在第一磁传感器朝向永磁铁方向的两侧；
6.第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器分别与处理器电性连接。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括转向灯驱动单元和开关检测单元；
8.开关检测单元的输入端分别与左转向按键开关和右转向按键开关电性连接，开关检测单元的输出端与处理器的gpio口电性连接；转向灯驱动单元的输入端与处理器的gpio口电性连接，转向灯驱动单元的输出端分别与左转向灯和右转向灯电性连接。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，开关检测单元包括左转向灯开关检测单元和右转向灯开关检测单元；
10.左转向灯开关检测单元的输入端与左转向按键开关电性连接，左转向灯开关检测单元的输出端与处理器的gpio口电性连接；
11.右转向灯开关检测单元的输入端与右转向按键开关电性连接，右转向灯开关检测单元的输出端与处理器的gpio口电性连接。
12.在以上技术方案的基础上，优选的，左转向灯开关检测单元包括：电容c23、电容c353、电阻r47和二极管d28；
13.处理器的gpio口通过正向导通的二极管d28与左转向按键开关电性连接，电容c23
的一端与处理器的gpio口电性连接，电容c23的另一端接地；电源通过电阻r47与处理器的gpio口电性连接；电容c353的一端与二极管d28的阴极电性连接，电容c353的另一端接地。
14.在以上技术方案的基础上，优选的，转向灯驱动单元包括左转向灯驱动单元和右转向灯驱动单元；
15.左转向灯驱动单元的输入端与处理器的gpio口电性连接，左转向灯驱动单元的输出端与左转向灯电性连接；
16.右转向灯驱动单元的输入端与处理器的gpio口电性连接，右转向灯驱动单元的输出端与右转向灯电性连接。
17.在以上技术方案的基础上，优选的，左转向灯驱动单元包括：电阻r112、电阻r113和mos管q22；
18.处理器的gpio口通过电阻r112与mos管q22的栅极电性连接，mos管q22的源极接地，mos管q22的漏极与左转向灯电性连接；所述电阻r113的一端与mos管q22的栅极电性连接，电阻r113的另一端接地。
19.本实用新型的一种智能转向灯控制系统相对于现有技术具有以下有益效果：
20.(1)通过设置多个磁传感器检测方向盘转动角度，可以提高检测精度；
21.(2)通过优化磁传感器的安装位置，一方面，由于三个磁传感器并未设置在同一直线上，因此可以降低磁传感器之间的相互干扰；另一方面，在方向盘左转或者右转时，三个磁传感器检测检测的角度是相反的，因此，可以设置角度误差范围，当三个磁传感器检测的角度小于预设的角度误差范围，则检测的角度有效，反之检测角度无效；
22.(3)基于平均偏移量修正顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)，可使两根曲线更贴近目标角度值，并且使两根曲线的平均迟滞指标降为
23.(4)通过对磁传感器机械零点对应的静态角度进行标定，在计算方向盘转动角度时通过减去静态角度可以消除方向盘在零点位置产生角度对测量结果的影响，降低检测误差；
24.(5)通过将角度检测范围划分为若干个单元，每个单元内对局部数据进行直线拟合，确定其平均误差值，将平均误差值与实际角度之间的偏移量作为该单元的角度补偿量，可以进行非线性度补偿，保证修正后的曲线y1(x)和曲线y2(x)的平滑度，减小非线性度偏差降低导致磁传感器输出角度跳变的概率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型一种智能转向灯控制系统的结构图；
27.图2为本实用新型一种智能转向灯控制系统中转向灯驱动单元的电路图；
28.图3为本实用新型一种智能转向灯控制系统中开关检测单元的电路图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
30.实施例1
31.目前采用一个磁传感器检测方向盘转动方向，只能检测一个方位的角度，无法满足方向盘左转和右转方向的检测。因此，为了解决上述问题，本实施例提供一种智能转向灯控制系统，其包括处理器、永磁铁和若干个磁传感器。其中，永磁铁固定设置在车辆转向机的转轴上且永磁铁的n极和s极沿转轴的轴向方向设置，若干个磁传感器均匀等间距地设置在车辆转向机的固定支架上；若干个磁传感器分别与处理器电性连接。通过设置若干个磁传感器可以检测方向盘转动方向，并且多个磁传感器之间相互校验，避免单个磁传感器故障导致系统无法识别方向盘转动角度。
32.优选的，本实施例包括三个磁传感器，分别为第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器。其中，由于三个磁传感器之间的磁场相互干扰，对测量角度造成较大的误差，因此，本实施例中，对三个磁传感器的安装位置进行限定，具体的，第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器设置在以车辆转向机转轴为圆心的圆周上，第一磁传感器正对静态的永磁铁设置，第二磁传感器和第三磁传感器分别对称设置在第一磁传感器朝向永磁铁方向的两侧；第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器分别与处理器电性连接。其中，第一磁传感器检测方向盘静态角度，第二磁传感器检测方向盘左转角度，第三磁传感器检测方向盘右转角度，通过三个设置磁传感器可实现方向盘转动方向检测。第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器设置在以车辆转向机转轴为圆心的圆周上，一方面，由于三个磁传感器并未设置在同一直线上，因此可以降低磁传感器之间的相互干扰；另一方面，在方向盘左转或者右转时，三个磁传感器检测检测的角度是相反的，因此，可以设置角度误差范围，当三个磁传感器检测的角度小于预设的角度误差范围，则检测的角度有效，反之检测角度无效。优选的，第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器均选用一个集成3轴磁传感器芯片hmc5883。
33.优选的，还包括开关检测单元，用于检测左转向灯按键开关和右转向灯按键开关的开关状态，从而确定驾驶员左转向或者右转向或者直行的驾驶意图。本实施例中，开关检测单元包括左转向灯开关检测单元和右转向灯开关检测单元；左转向灯开关检测单元的输入端与左转向按键开关电性连接，左转向灯开关检测单元的输出端与处理器的gpio口电性连接；右转向灯开关检测单元的输入端与右转向按键开关电性连接，右转向灯开关检测单元的输出端与处理器的gpio口电性连接。进一步优选的，左转向灯开关检测单元和右转向灯开关检测单元结构相同，在此只介绍左转向灯开关检测单元的结构和原理。具体的，如图3所示，左转向灯开关检测单元包括：电容c23、电容c353、电阻r47和二极管d28；处理器的gpio口通过正向导通的二极管d28与左转向按键开关电性连接，电容c23的一端与处理器的gpio口电性连接，电容c23的另一端接地；电源通过电阻r47与处理器的gpio口电性连接；电容c353的一端与二极管d28的阴极电性连接，电容c353的另一端接地。其中，din3表示左转向按键开关，din_03表示处理器的gpio口；din4表示右转向按键开关，din_04表示处理器的
gpio口。当左转向按键开关闭合时，二极管d28的阴极电位下降，二极管d28的阴极和阳极之间形成压差，所述压差满足二极管d28导通条件，此时，二极管d28导通，处理器的gpio口有模拟信号输入。
34.优选的，还包括转向灯驱动单元，用于驱动转向灯开启或关闭。本实施例中，转向灯驱动单元包括左转向灯驱动单元和右转向灯驱动单元；左转向灯驱动单元的输入端与处理器的gpio口电性连接，左转向灯驱动单元的输出端与左转向灯电性连接；右转向灯驱动单元的输入端与处理器的gpio口电性连接，右转向灯驱动单元的输出端与右转向灯电性连接。更进一步优选的，如图2所示，左转向灯驱动单元和右转向灯驱动单元结构相同，在此只介绍左转向灯驱动单元的结构和工作原理。具体的，左转向灯驱动单元包括：电阻r112、电阻r113和mos管q22；处理器的gpio口通过电阻r112与mos管q22的栅极电性连接，mos管q22的源极接地，mos管q22的漏极与左转向灯电性连接；所述电阻r113的一端与mos管q22的栅极电性连接，电阻r113的另一端接地。其中，mout14和mout15表示处理器的gpio口；out14和out15分别表示与左转向灯和右转向灯连接端子。当处理器的gpio口输出控制信号至mos管q22栅极，此时，mos管q22导通，控制信号经mos管q22输出至左转向灯，控制左转向灯点亮。
35.本实施例的工作原理为：处理器通过开关检测单元收到驾驶员点亮左或者右转向灯意图时，处理器通过转向灯驱动单元闪烁相应的转向灯；
36.处理器通过开关检测单元收到驾驶员熄灭左或者右转向灯意图时，处理器通过转向灯驱动单元熄灭相应的转向灯；
37.当转向灯在指示车辆转向而闪烁，并且第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器检测到车辆由大于预设转向角度的转弯状态回到小于预设直行容差角度范围的直行状态时，处理器通过转向灯驱动单元熄灭相应的转向灯；
38.处理器检测到车辆处于大于预设转向角度的左转弯状态时，即使没有收到驾驶员左转向命令也能够自动开启左转向灯闪烁；
39.处理器检测到车辆处于大于预设转向角度的右转弯状态时，即使没有收到驾驶员右转向命令也能够自动开启右转向灯闪烁。
40.本实施例的有益效果为：通过设置多个磁传感器检测方向盘转动角度，可以提高检测精度；
41.通过优化磁传感器的安装位置，一方面，由于三个磁传感器并未设置在同一直线上，因此可以降低磁传感器之间的相互干扰；另一方面，在方向盘左转或者右转时，三个磁传感器检测检测的角度是相反的，因此，可以设置角度误差范围，当三个磁传感器检测的角度小于预设的角度误差范围，则检测的角度有效，反之检测角度无效。
42.实施例2
43.实施例1中使用的磁传感器存在机械误差以及互相间的装配误差，导致检测角度存在较大的偏差。因此，为了解决上述问题，本实施例提供一种降低检测角度误差的方法，具体包括以下步骤：
44.s1、以0.1
°
为步长，角度检测范围为
±
360
°
，分别顺时针和逆时针转动方向盘，获取第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器输出的感应信号及其对应的角度，并建立顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)；
45.需要注意的是：x表示目标角度值；y1(x)表示方向盘顺时针转动时测量角度与实
际角度的误差；y2(x)表示方向盘逆时针转动时测量角度与实际角度的误差。由于第二磁传感器和第三磁传感器关于第一磁传感器对称设置，因此，顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)可以相互校验。
46.s2、分别计算曲线y1(x)和曲线y2(x)的平均线，以及两平均线的均值，所述均值记为平均偏移量；
47.需要注意的是：曲线y1(x)和曲线y2(x)的平均线获取方法是对曲线y1(x)和曲线y2(x)作一次直线拟合，拟合直线即为对应的平均线。本实施例中，曲线y1(x)和曲线y2(x)的平均线分别为：式中，表示曲线y1(x)的平均线；y1'表示曲线y1(x)的一次斜率；表示曲线y2(x)的平均线；y2'表示曲线y2(x)的一次斜率。优选的，两平均线的均值为：
48.s3、将所述曲线y1(x)与平均偏移量之差定为曲线y1(x)修正后的曲线，将所述曲线y2(x)与平均偏移量之差定为曲线y2(x)修正后的曲线；
49.需要注意的是：通过步骤s1-s3获取的平均偏移量修正顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)，可使两根曲线更贴近目标角度值，并且使两根曲线的平均迟滞指标降为
50.s4、设置直行容差角度和转向角度阈值，基于修正后的曲线确定方向盘转动角度，基于方向盘转动角度和转向灯的开关量判断当前驾驶员的驾驶意向，当转向灯与驾驶意向不符时，控制器控制相应转向灯开启或熄灭。
51.本实施例的有益效果为：基于平均偏移量修正顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)，可使两根曲线更贴近目标角度值，并且使两根曲线的平均迟滞指标降为
52.实施例3
53.基于实施例2所述方向盘角度计算过程中，需要基于某一个基点，一般定义为方向盘的机械零点，即方向盘静态状态对应的角度，该角度理论值为0。但是磁传感器在安装过程中或使用过程中可能会导致方向盘在静态时存在偏转角，导致计算的方向盘转动角度大于实际角度，即使采用实施例2所述方法也无法消除该误差。因此，为了解决上述问题，本实施例提供了一种传感器零点标定的方法，首先标定磁传感器的零点角度值，在计算方向盘转动角度时减掉零点角度值即可消除方向盘在零点位置产生角度对测量结果的影响。具体实施过程如下：
54.s1、获取永磁铁静态状态时第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器输出的感应信号以及计算所述感应信号对应的静态角度；
55.s2、以0.1
°
为步长，角度检测范围为
±
360
°
，分别顺时针和逆时针转动方向盘，获取第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器输出的感应信号及其对应的角度，并建立顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)；
56.s3、分别计算曲线y1(x)和曲线y2(x)的平均线，以及两平均线的均值，所述均值记
为平均偏移量；
57.s4、将所述曲线y1(x)与平均偏移量之差定为曲线y1(x)修正后的曲线，将所述曲线y2(x)与平均偏移量之差定为曲线y2(x)修正后的曲线；
58.需要注意的是s2-s4与实施例2的步骤相同，在此不再累述。
59.s5、设置直行容差角度和转向角度阈值，基于修正后的曲线确定的转动角度减去静态角度为最终方向盘转动角度，基于方向盘转动角度和转向灯的开关量判断当前驾驶员的驾驶意向，当转向灯与驾驶意向不符时，控制器控制相应转向灯开启或熄灭。
60.需要注意的是：本步骤与实施例2中的步骤s4不同，本步骤基于修正后的曲线确定的转动角度还需要减去静态角度才为方向盘实际转动角度。
61.本实施例的有益效果为：通过对磁传感器机械零点对应的静态角度进行标定，在计算方向盘转动角度时通过减去静态角度可以消除方向盘在零点位置产生角度对测量结果的影响，降低检测误差。
62.实施例4
63.实施例2-3中获取的顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)与各自修正后的曲线之间成一一对应关系，此时，在每一个位置点消除非线性度偏移量后即可对修正后的曲线y1(x)和修正后的曲线y2(x)进行非线性度补偿。但是实施例2-3以0.1
°
为步长，角度检测范围为
±
360
°
，因此，需要对721个位置点进行数据补偿，补偿数据量大。因此，为了降低补偿数据量，本实施例在实施例3的基础上提供一种快速进行非线性度补偿的方法，具体包括以下步骤：
64.s1、获取永磁铁静态状态时第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器输出的感应信号以及计算所述感应信号对应的静态角度；
65.s2、以0.1
°
为步长，角度检测范围为
±
360
°
，分别顺时针和逆时针转动方向盘，获取第一磁传感器、第二磁传感器和第三磁传感器输出的感应信号及其对应的角度，并建立顺时针输出角度误差曲线y1(x)和逆时针输出角度误差曲线y2(x)；
66.s3、分别计算曲线y1(x)和曲线y2(x)的平均线，以及两平均线的均值，所述均值记为平均偏移量；
67.s4、将所述曲线y1(x)与平均偏移量之差定为曲线y1(x)修正后的曲线，将所述曲线y2(x)与平均偏移量之差定为曲线y2(x)修正后的曲线；
68.将角度检测范围分为若干个单元，对每个单元内对局部数据进行直线拟合，确定其平均误差值；将平均误差值与实际角度之间的偏移量作为该单元的角度补偿量；
69.优选的，本实施例取200个单元，每个单元长度为3.6
°
，即本实施例以3.6
°
范围内的数据做一次直线拟合，只需要做200次数据补偿即可。
70.s5、设置直行容差角度和转向角度阈值，基于修正后的曲线确定的转动角度减去静态角度后再减去角度补偿量为最终方向盘转动角度，基于方向盘转动角度和转向灯的开关量判断当前驾驶员的驾驶意向，当转向灯与驾驶意向不符时，控制器控制相应转向灯开启或熄灭。
71.需要注意的是：本步骤与实施例3中的步骤s5不同，本步骤基于修正后的曲线确定的转动角度减去静态角度后再减去角度补偿量为方向盘实际转动角度。
72.本实施例的有益效果为：通过将角度检测范围划分为若干个单元，每个单元内对
局部数据进行直线拟合，确定其平均误差值，将平均误差值与实际角度之间的偏移量作为该单元的角度补偿量，可以进行非线性度补偿，保证修正后的曲线y1(x)和曲线y2(x)的平滑度，减小非线性度偏差降低导致磁传感器输出角度跳变的概率。
73.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。