一种手动挡机动车档位的自动检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种手动挡机动车档位的自动检测方法及装置，包括对机动车档位相对空间姿态最大分布范围进行标定及档位检测，先采集机动车的空间姿态，再采集操纵杆的空间姿态；进行条件滑窗滤波处理后相减得到此时档位的初步空间姿态数值；与步骤标定的操纵杆在各档位内的相对空间姿态最大分布范围进行比较，得到档位状态的检测值；进行评估得到档位状态评估值；显示并同时送到上位机中，则完成一次档位状态的检测。本发明专利技术通过算法对可能出现的干扰和噪声进行剔除和滤波处理，提高档位检测结果的可靠性；在检测时把操纵杆的自由行程考虑在内，并对档位检测值进行二次评估，提高档位检测的准确性，使之不受机动车新旧磨损的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种手动挡机动车档位的自动检测方法及装置
本专利技术涉及机动车状态自动检测
，具体涉及一种机动车驾驶人驾驶技能培训和考核用的手动挡机动车档位的自动检测方法及装置。
技术介绍
档位是机动车速度控制的关键执行机构，能否根据道路交通的实际状况合理控制档位，进而合理控制车速，是机动车驾驶技能中的一项重要内容。所以，在机动车驾驶技能的规范化培训和自动化考核中，为了准确、科学地评价驾驶人的驾驶技能，对机动车档位的自动检测成为一项重要的前提和基础。传统上，对机动车档位的检测方法是制作一套粗大、笨重的机械结构件套在档位操纵杆上，结构件在对应每个档位位置上安装有霍尔传感器或光电传感器，利用安装在操纵杆上的磁铁或操纵杆的遮挡效应来检测档位状态；这种结构件制作复杂，安装工作量大，安装后结构件和传感器容易脱落和损坏；并且在机动车操纵杆使用一段时间后，各个档位状态间存在较大的空隙，操纵杆便具有了一定的自由行程，在机动车行驶过程中会出现晃动，导致档位检测出现错判。随着机动车加工工艺的改进，档位操纵机构精密度越来越高，留给档位检测机构安装的空间越来越小，使得这种方法越来越难以满足档位检测的要求。为了克服上述方法中因操纵杆晃动导致的检测误判，另外一种档位检测的方法是拆开变速机箱，在换档机构的挡拨叉轴上镶嵌安装上永久磁铁，同时在每个档位挡拨叉轴对应的箱体位置镶嵌安装霍尔传感器，以此实现档位状态的可靠检测；但这种方法安装工作量更大，且由于对变速箱进行了拆解和改动，容易出现机动车动力传递故障，在机动车行驶时可能会因机动车故障导致交通事故，为行车安全埋下了隐患。还有一种利用机动车的传动比来检测档位状态的方法，即通过检测机动车发动机转速和机动车行驶速度，用软件计算出机动车的传动比，并根据传动比的数值大小间接检测出机动车档位状态；这种方法易受离合器处于松开或半联动状态的影响而使传动比发生改变，使档位检测在离合器踩下时出现错误，所以在使用时存在很大局限性。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中出现的问题，本专利技术的目的在于提供一种手动挡机动车档位的自动检测方法及装置。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种手动档机动车档位的自动检测方法，其包括以下步骤：(1)对机动车档位相对空间姿态最大分布范围进行标定：分别采集操纵杆在1档、2档、3档、4档、5档、倒档或空档内，操纵杆处于该档位的前、后、左、右四个方向的最大自由行程时的空间姿态；同时通过采集此时机动车的空间姿态；然后将操纵杆的空间姿态减去机动车的空间姿态，从而计算出操纵杆在此档位的前、后、左、右四个方向的最大自由行程时的相对空间姿态；则以其为边界而标定出操纵杆在该档位内的相对空间姿态最大分布范围；根据此方法，依次标出操纵杆在各档位的相对空间姿态最大分布范围；(2)档位检测：a.先采集机动车的空间姿态，再采集操纵杆的空间姿态；b.将步骤a中采集到的机动车的空间姿态和操纵杆的空间姿态数值分别进行条件滑窗滤波处理，以消除采集过程中外部干扰和噪声的影响；c.将经步骤b处理后的操纵杆的空间姿态数值减去处理后的机动车空间姿态数值，得到此时档位的初步空间姿态数值；d.把档位的初步空间姿态数值与步骤(1)标定的操纵杆在各档位内的相对空间姿态最大分布范围进行比较，得到档位状态的检测值；e.对步骤d得出的档位状态的检测值进行评估，以消除相邻档位之间重叠范围的影响，得到档位状态评估值；f.把档位状态评估值作为实际状态显示出来，并同时送到上位机中，则完成一次档位状态的检测。进一步方案，步骤(1)、(2)中空间姿态的采集都是通过陀螺仪采集的。进一步方案，步骤(1)中空间姿态采用东北天坐标系的坐标(α，β，γ)来表示，该坐标系以指向正东方的坐标轴为X轴，以指向正北方的坐标轴为Y轴，以垂直向上的坐标轴为Z轴；在物体发生绕X轴偏转时，其偏转角称为俯仰角，用α表示；绕Y轴偏转时，其偏转角称为横滚角，用β表示；绕Z轴偏转时，其偏转角称为偏航角，用γ表示。进一步方案，步骤b中所述条件滑窗滤波处理是对采集到的机动车的空间姿态和操纵杆的空间姿态数值分别按下面公式进行平均值验算：前N次检测数值的平均值：当前检测数值的绝对误差：σi＝|xi-av(xi)|前N次检测误差的平均值：则空间姿态数值为：当式中xi为当前检测得到的数值，xi+1为前一次检测得到的数值，xi+2为前面第二次检测得到的数值，……，以此类推，xi+N为前面第N次检测得到的数据值。进一步方案，步骤e中对档位状态的检测值进行评估，其步骤如下：(1)将检测得到的当前档位状态的检测值与上一个档位状态的检测值进行比较，如果二者相等，则表明没有换档操作，将该档位状态的检测值输出为档位评估值；如果二者不相等，则表明进行了换档操作，然后将该档位状态的检测值与空档相对空间姿态最大分布范围进行比较，来判断其是否为空档？(2)若该档位状态的检测值在空档相对空间姿态最大分布范围内，则认定为当前档位为空档并输出，同时更新上一个档位状态也为空档；否则，则判断上一个档位状态是否为空档？(3)若上一个档位状态为空档，则将当前档位状态的检测值作为档位评估值并输出，同时更新上一个档位状态为当前档位状态的检测值；若上一个档位状态不是空档，则需判断当前检测档位状态是否为倒档？(4)若当前档位状态的检测值在倒档相对空间姿态最大分布范围内，则需判断上一个档位状态是否为1档；若上一个档位状态为1档，则将当前档位状态的检测值评估为倒档并输出，同时更新上一个档位状态为倒档；若上一个档位状态不是1档，则报告换挡错误，再将该档位状态的检测值评估为倒档并输出，同时更新上一个档位状态为倒档；(5)若当前档位状态的检测值不在倒档相对空间姿态最大分布范围内，则需判断上一个档位是否为倒档？若上一个档位是倒档，则需判断该检测档位是否为1档；若是，则将当前档位状态评估为1档输出，同时更新上一个档位为1档；若不是，则报告换挡错误，再将当前档位状态的检测值评估为倒档并输出，同时更新上一个档位也为当前档位状态的检测值；(6)若上一个档位不是倒档，则需判断是否发生跳档？若发生跳档，报告换挡错误，并将当前档位状态的检测值直接输出，同时更新上一个档位状态也为当前档位状态的检测值；若没有发生跳档，则将当前档位状态的检测值直接输出，同时更新上一个档位状态也为当前档位状态的检测值。本专利技术的另一个专利技术目的是提供实现上述一种手动挡机动车档位的自动检测方法的检测装置，包括操纵杆和安装在车内的检测盒；所述操纵杆上套设有紧固件，所述紧固件的内部水平固设有第二陀螺仪，所述第二陀螺仪的Y轴与车身中轴线保持平行；所述检测盒里水平安装有第一陀螺仪，所述第一陀螺仪的Y轴与车身中轴线保持平行；所述第二陀螺仪通过电缆与检测盒交互式连接，所述检测盒与上位机通讯。进一步方案，所述检测盒内设有单片机，所述单片机分别与第一陀螺仪、第二陀螺仪、存储器进行交互式连接，单片机的输出端通过串/并转换电路与数码管连接用于显示。进一步方案，所述单片机依次通过串口/USB口转换器、USB插座与上位机通讯，或依次通过电平转换电路、串口插座与上位机通讯。优选的，所述第一陀螺仪和第二陀螺仪选用MPU6050陀螺仪，单片机的CPU选用STM32F103，存储器选用Flash芯片W25Q64，串/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手动挡机动车档位的自动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对机动车档位相对空间姿态最大分布范围进行标定：分别采集操纵杆在1档、2档、3档、4档、5档、倒档或空档内，操纵杆处于该档位的前、后、左、右四个方向的最大自由行程时的空间姿态；同时采集此时机动车的空间姿态；然后将操纵杆的空间姿态减去机动车的空间姿态，从而计算出操纵杆在此档位的前、后、左、右四个方向的最大自由行程时的相对空间姿态；则以其为边界而标定出操纵杆在该档位内的相对空间姿态最大分布范围；根据此方法，依次标出操纵杆在各档位的相对空间姿态最大分布范围；(2)档位检测：a.先采集机动车的空间姿态，再采集操纵杆的空间姿态；b.将步骤a中采集到的机动车的空间姿态和操纵杆的空间姿态数值分别进行条件滑窗滤波处理，以消除采集过程中外部干扰和噪声的影响；c.将经步骤b处理后的操纵杆的空间姿态数值减去处理后的机动车空间姿态数值，得到此时档位的初步空间姿态数值；d.把档位的初步空间姿态数值与步骤(1)标定的操纵杆在各档位内的相对空间姿态最大分布范围进行比较，得到档位状态的检测值；e.对步骤d得出的档位状态的检测值进行评估，以消除相邻档位之间重叠范围的影响，得到档位状态评估值；f.把档位状态评估值作为实际状态显示出来，并同时送到上位机中，则完成一次档位状态的检测。...

【技术特征摘要】
1.一种手动挡机动车档位的自动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对机动车档位相对空间姿态最大分布范围进行标定：分别采集操纵杆在1档、2档、3档、4档、5档、倒档或空档内，操纵杆处于该档位的前、后、左、右四个方向的最大自由行程时的空间姿态；同时采集此时机动车的空间姿态；然后将操纵杆的空间姿态减去机动车的空间姿态，从而计算出操纵杆在此档位的前、后、左、右四个方向的最大自由行程时的相对空间姿态；则以其为边界而标定出操纵杆在该档位内的相对空间姿态最大分布范围；根据此方法，依次标出操纵杆在各档位的相对空间姿态最大分布范围；(2)档位检测：a.先采集机动车的空间姿态，再采集操纵杆的空间姿态；b.将步骤a中采集到的机动车的空间姿态和操纵杆的空间姿态数值分别进行条件滑窗滤波处理，以消除采集过程中外部干扰和噪声的影响；c.将经步骤b处理后的操纵杆的空间姿态数值减去处理后的机动车空间姿态数值，得到此时档位的初步空间姿态数值；d.把档位的初步空间姿态数值与步骤(1)标定的操纵杆在各档位内的相对空间姿态最大分布范围进行比较，得到档位状态的检测值；e.对步骤d得出的档位状态的检测值进行评估，以消除相邻档位之间重叠范围的影响，得到档位状态评估值；f.把档位状态评估值作为实际状态显示出来，并同时送到上位机中，则完成一次档位状态的检测。2.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于：步骤(1)、(2)中空间姿态的采集都是通过陀螺仪采集的。3.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于：步骤(1)中空间姿态采用东北天坐标系的坐标(α，β，γ)来表示，该坐标系以指向正东方的坐标轴为X轴，以指向正北方的坐标轴为Y轴，以垂直向上的坐标轴为Z轴；在物体发生绕X轴偏转时，其偏转角称为俯仰角，用α表示；绕Y轴偏转时，其偏转角称为横滚角，用β表示；绕Z轴偏转时，其偏转角称为偏航角，用γ表示。4.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于：步骤b中所述条件滑窗滤波处理是对采集到的机动车的空间姿态和操纵杆的空间姿态数值分别按下面公式进行平均值验算：前N次检测数值的平均值：当前检测数值的绝对误差：σi＝|xi-av(xi)|前N次检测误差的平均值：则空间姿态数值为：当式中xi为当前检测得到的数值，xi+1为前一次检测得到的数值，xi+2为前面第二次检测得到的数值，……，以此类推，xi+N为前面第N次检测得到的数据值。5.根据权利要求1所述的自动检测方法，其特征在于：步骤e中对档位状态的检测值进行评估，其步骤如下：(1)将检测得到的当前档位状态的检测值与上一个档位状态的检测值进行比较，如果二者相等，则表明没有换档操作，将该档位状态的检测值输出为档位评估值；如果二者不相等，则表明进行了换档操作，然后将该档位状态的检测值与空档相对空间姿态最大分布范围进行比较，来判断其是否为空档？(2)若该档位状态的检测值在空档相对空间姿态最大分布范围内，则认定为当前档位为空...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏涛，赵峰，姚叶春，何颖，姜雨琴，
申请(专利权)人：无锡合壮智慧交通有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32