[發明專利]一種方向自判斷里程計

有效

• 申請號: 201310418249.X
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103453916A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 宋高順;于占海
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G01C22/02
• 分類號: G01C22/02
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

技術領域

本發明涉及一種里程計，特別是一種方向自判斷里程計。?

背景技術

在車載導航應用中經常采用里程計作為載體的速度傳感器，用于載體的速度估計。現有的里程計由多個磁鋼與一個霍爾傳感器構成，多個磁鋼均勻分布在車輪軸中心圓周上，霍爾傳感器與分布磁鋼的圓周相對，用于感知車輪的轉動，輸出脈沖數。但現有的里程計不能夠判斷車輪的轉動方向，難以確定載體的運動狀態是前進還是后退，給導航推算帶來了難度。在實際應用中，需要依賴車輛的檔位信號用于判斷車輛的前進還是后退，不能實現里程計方向的自判斷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方向自判斷里程計，解決了現有里程計只能輸出脈沖數，需要依賴檔位信號判別車輛前進或后退的運動狀態，不能夠自判斷車輪的轉動方向的問題。

一種方向自判斷里程計，包括：霍爾傳感器和磁鋼，還包括：與門芯片、單片機、中斷響應模塊、方向判別模塊、計數模塊和通信模塊。中斷響應模塊，方向判別模塊，計數模塊和通信模塊置于單片機內部。中斷響應模塊的功能為：對外部中斷和通訊中斷進行判斷并調用方向判別模塊、計數模塊或通信模塊進行處理；方向判別模塊的功能為：對車輪的前進或者后退進行判別；計數模塊的功能為：依據車輪的運動情況對脈沖進行累計計算；通信模塊的功能為：將里程計脈沖數發送給導航計算機。

多個霍爾傳感器均勻分布在車輪軸中心的圓周上；磁鋼安裝在霍爾傳感器所在圓周的正對面，安裝距離的要求為使正對磁鋼的霍爾傳感器處在磁場區域范圍內；對霍爾傳感器按照順時針或者逆時針方式進行編號，霍爾傳感器的輸出端與與門芯片的輸入端連接；與門芯片的輸出端與單片機的中斷響應輸入端連接；霍爾傳感器按照標號順序依次接入單片機對應的I/O口上，用于檢測脈沖變化順序。

方向自判斷里程計工作時，霍爾傳感器隨著車輪轉動。當某個霍爾傳感器經過磁鋼附近時，霍爾傳感器處在磁場區域范圍內，產生電平變化，就輸出數字脈沖信號。數字脈沖信號觸發單片機的中斷，中斷響應模塊判別出是外部中斷后，調用方向判別模塊對端口電平檢測，確定處于磁場范圍內的霍爾傳感器編號。車輪每轉動一周，磁場將發生周期性變化，使霍爾傳感器的輸出也發生周期性變化。通過對霍爾傳感器編號變化的順序，確定載體的運動狀態是前進還是后退，實現運動方向的自判斷。之后，單片機中的計數模塊根據運動方向對脈沖數進行計數累加。單片機工作在定時發送模式或者中斷查詢模式下，通過通信模塊控制RS232或者SPI總線，將里程計的脈沖數和載體運動方向信息發送給導航計算機。

本發明解決了車載里程計不能自主提供載體運動方向的問題，實現了載體運動方向的自判斷，原理簡單、易于實現、成本低廉、工作方式靈活，可以應用于車載導航定位系統中。

附圖說明

圖1?一種方向自判斷里程計的原理圖。

1.車輪???2.霍爾傳感器???3.磁鋼???4.與門芯片???5.單片機???6.中斷響應模塊?

7.方向判別模塊??8.計數模塊??9.通信模塊。

具體實施方式

一種方向自判斷里程計，包括：霍爾傳感器（2）和磁鋼（3），還包括：與門芯片（4）、單片機（5）、中斷響應模塊（6）、方向判別模塊（7）、計數模塊（8）和通信模塊（9）。中斷響應模塊（6），方向判別模塊（7），計數模塊（8）和通信模塊（9）置于單片機（5）內部。中斷響應模塊（6）的功能為：對外部中斷和通訊中斷進行判斷并調用方向判別模塊（7）、計數模塊（8）或通信模塊（9）進行處理；方向判別模塊（7）的功能為：對車輪（1）的前進或者后退進行判別；計數模塊（8）的功能為：依據車輪（1）的運動情況對脈沖進行累計計算；通信模塊（9）的功能為：將里程計脈沖數發送給導航計算機。

多個霍爾傳感器（2）均勻分布在車輪（1）軸中心的圓周上；磁鋼（3）安裝在霍爾傳感器（2）所在圓周的正對面，安裝距離的要求為使正對磁鋼（3）的霍爾傳感器（2）處在磁場區域范圍內；對霍爾傳感器（2）按照順時針或者逆時針方式進行編號：???????????????????????????????????????????????、、、，霍爾傳感器（2）的輸出端與與門芯片（4）的輸入端連接；與門芯片（4）的輸出端與單片機（5）的中斷響應輸入端連接；霍爾傳感器（2）按照標號順序依次接入單片機（5）對應的I/O口上，用于檢測脈沖變化順序。

方向自判斷里程計工作時，霍爾傳感器（2）隨著車輪（1）轉動。當某個霍爾傳感器（2）經過磁鋼（3）附近時，霍爾傳感器（2）處在磁場區域范圍內，產生電平變化，就輸出數字脈沖信號。數字脈沖信號觸發單片機（5）的中斷，中斷響應模塊（6）判別出是外部中斷后，調用方向判別模塊（7）對端口電平檢測，確定處于磁場范圍內的霍爾傳感器（2）編號。車輪（1）每轉動一周，磁場將發生周期性變化，使霍爾傳感器（2）的輸出也發生周期性變化。通過對霍爾傳感器（2）編號變化的順序，確定載體的運動狀態是前進還是后退，實現運動方向的自判斷。當編號為的霍爾傳感器（2）進入磁場時，單片機（5）的I/O口上電平為“1110”。以此類推，若單片機（5）的I/O口上電平變化依次為“1110”、“1101”、“1011”、“0111”時，可以判斷車輪（1）為逆時針轉動；若單片機（5）的I/O口上電平變化依次為“1110”、“0111”、“1011”、“1101”時，可以判斷車輪（1）為順時針轉動，從而實現里程計的方向自判斷。之后，單片機（5）中的計數模塊（8）根據運動方向對脈沖數進行計數累加。單片機（5）工作在定時發送模式或者中斷查詢模式下，通過通信模塊（9）控制RS232或者SPI總線，將里程計的脈沖數和載體運動方向信息發送給導航計算機，實現方向自判斷里程計的全部功能。