[發(fā)明專利]一種方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度的檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910160489.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN109916362B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪昌;趙偉;郭軍;密興林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/22
• 分類號(hào): G01B21/22;B62D15/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

1.一種方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：

Step1、系統(tǒng)初始化，建立空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)、B1、B2、C；第二單片機(jī)通過第二藍(lán)牙模塊向第一單片機(jī)發(fā)送同步時(shí)間數(shù)據(jù)，第二單片機(jī)在接收第二重力加速度傳感器和第三重力加速度傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)、第一單片機(jī)在接收第一重力加速度傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)后能夠按同一時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

第一重力加速度傳感器位于車身上靠近方向盤處，建立以車前進(jìn)方向?yàn)閤軸正方向、以垂直車身向下為z軸正方向且y軸與z軸正交在垂直車身平面的符合右手螺旋法則的空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)；

第二重力加速度傳感器裝在方向盤未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方向盤中心軸上部，建立以方向盤中心軸向內(nèi)為z軸正方向、以垂直方向盤軸線正向上為x軸正方向且y軸與x軸正交在方向盤平面的符合右手螺旋法則的空間直角坐標(biāo)系B1；第三重力加速度傳感器與第二重力加速度傳感器互相垂直裝在方向盤未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)方向盤中心軸左部，建立以方向盤中心軸向內(nèi)為z軸正方向、以垂直方向盤軸線正向上為y軸正方向且x軸與y軸正交在方向盤平面的符合右手螺旋法則的空間直角坐標(biāo)系B2；空間直角坐標(biāo)系B1、B2的原點(diǎn)與兩個(gè)重力加速度傳感器重合，并隨著兩個(gè)重力加速度傳感器與方向盤固聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)；

建立以方向盤中心軸向內(nèi)為z軸正方向、以垂直方向盤軸線正向上為x軸正方向且y軸與x軸正交在方向盤平面的符合右手螺旋法則的空間直角坐標(biāo)系C；

Step2、在車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，第一重力加速度傳感器檢測(cè)得到重力加速度在空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)中z軸方向上的數(shù)值是a_1z，按平行四邊形法則進(jìn)行分解，得到數(shù)學(xué)關(guān)系式a_1z＝gcosθ，計(jì)算得到車輛與水平路面之間的夾角θ，即路面坡度；

Step3、在車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，駕駛員操縱方向盤順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)一圈，再逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)一圈，第二和第三重力加速度傳感器檢測(cè)車輛加速度，當(dāng)?shù)诙亓铀俣葌鞲衅鳈z測(cè)到其x軸上數(shù)值最大點(diǎn)，第三重力加速度傳感器檢測(cè)到其y軸上數(shù)值最大點(diǎn)時(shí)，規(guī)定該位置為方向盤的初始位置S，第二和第三重力加速度傳感器所在的點(diǎn)分別為原點(diǎn)o、o'；

Step4、當(dāng)車輛行駛時(shí)，車輛產(chǎn)生總的加速度第一、第二和第三重力加速度傳感器檢測(cè)到各軸的加速度；

Step5、第二單片機(jī)獲取第二和第三重力加速度傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過第二藍(lán)牙模塊將加速度數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)送給第一單片機(jī)，第一單片機(jī)通過第一藍(lán)牙模塊接收數(shù)據(jù)，第一單片機(jī)同時(shí)接收第一重力加速度傳感器傳送的數(shù)據(jù)；

Step6、第一單片機(jī)按時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)同一時(shí)刻的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)方向盤位于初始位置S時(shí)，將車輛加速度分解到空間直角坐標(biāo)系C的各個(gè)軸上，此時(shí)設(shè)各個(gè)軸上數(shù)值為a_cx、a_cy、a_cz；當(dāng)駕駛員操縱方向盤旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度γ，第二和第三重力加速度傳感器會(huì)在其x軸上檢測(cè)到加速度數(shù)值為a_2x'、a_3x'，在y軸上檢測(cè)到加速度數(shù)值為a_2y'、a_3y',在z軸上檢測(cè)到加速度數(shù)值為a_2z'、a_3z'，此時(shí)第二和第三重力加速度傳感器檢測(cè)到的是車輛整體加速度在空間直角坐標(biāo)系B1、B2對(duì)各軸進(jìn)行分解后的數(shù)值，可以求解出方向盤旋轉(zhuǎn)角度γ₁₁、γ₁₂，公式為：

式中：a_1x為第一重力加速度傳感器檢測(cè)得到加速度在空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)中x軸方向上的數(shù)值；a_1y為第一重力加速度傳感器檢測(cè)得到加速度在空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)中y軸方向上的數(shù)值；

則方向盤轉(zhuǎn)向角度γ₁的計(jì)算公式為：

以空間直角坐標(biāo)系C為基準(zhǔn)，由第三重力加速度傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)可以求解出方向盤旋轉(zhuǎn)角度γ₂₁、γ₂₂，公式為：

則方向盤轉(zhuǎn)向角度γ₂的計(jì)算公式為：

故方向盤轉(zhuǎn)向角度γ的計(jì)算公式為：

Step7、第一單片機(jī)計(jì)算出方向盤轉(zhuǎn)角后，將數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，按JC通訊協(xié)議轉(zhuǎn)化成串口數(shù)據(jù)后通過串口通訊模塊輸出數(shù)據(jù)。