本发明涉及一种驾考技术领域，尤其涉及一种应用于驾考考试的桩杆检测装置及方法。
背景技术：
目前，车辆考试领域使用的电子桩考系统在桩杆检测上，通常采用红外线方式或者霍尔开关方式来检测桩杆是否被撞击。以上两种传统的检测方法受雨水、污泥等环境因素影响，数据可靠性不高，灵敏度较差，经常性出现数据误判，同时在安装方面，限于设备结构本身较为复杂，安装布线成本较高，不容易施工维护，不利于考试系统长期稳定的使用。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种应用于驾考考试的桩杆检测装置，其能检测在驾考过程中车辆是否撞杆。
本发明的目的之二在于提供一种应用于驾考考试的桩杆检测方法，其能检测在驾考过程中车辆是否撞杆。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种应用于驾考考试的桩杆检测装置，包括桩杆本体和检测电路；所述检测电路设置于桩杆本体上，所述检测电路包括通信模块、加速度计、陀螺仪和微处理器，所述通信模块、加速度计和陀螺仪均与微处理器电性连接；
所述加速度计用于将测量得到的桩杆的加速度传输至微处理器；
所述陀螺仪用于将测量得到的桩杆的角速度传输至微处理器；
所述微处理器根据接收到的加速度和角速度以得姿态角。
进一步地，还包括与微处理器电性连接的通信模块，所述通信模块用于接收微处理器传输的姿态角，并将该姿态角传输至上位机以判断桩杆本体的状态。
进一步地，还包括探头管连接件，所述检测电路设置于该探头管连接件内，所述探头管连接件与桩杆本体可拆卸连接。
进一步地，所述检测电路安装于PCB板上，所述PCB板设置于探头管连接件内。
进一步地，所述探头管连接件的中部设置有一腔体，所述PCB板设置于该腔体内，且所述腔体内填充有防水胶。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种应用于驾考考试的桩杆检测方法，包括以下步骤：
加速度获取步骤：通过加速度计获取桩杆本体处于载体水平坐标系的第一加速度和载体坐标系中的第二加速度；
第一计算步骤：根据第一加速度和第二加速度计算得到该桩杆本体的第一姿态角；
第二计算步骤：通过陀螺仪得到所述桩杆本体的角速度，并对该角速度进行积分以得到该桩杆本体的第二姿态角；
第三计算步骤：根据第一姿态角和第二姿态角进行插值以得到该桩杆本体的输出姿态角。
进一步地，在第三计算步骤中：所述第一姿态角和第二姿态角采用四元数的形式进行插值计算以得到该桩杆本体的输出姿态角。
进一步地，在第三计算步骤之后还包括第一判断步骤：将所述桩杆本体的输出姿态角传输至一上位机以判断是否擦碰桩杆。
进一步地，在第三计算步骤之后还包括以下步骤：
归一化步骤：将对该桩杆本体的输出姿态角进行角度归一化后以得到该桩杆本体的加速度和垂偏角；
第二判断步骤：根据该加速度和垂偏角来判断是否擦碰桩杆本体。
进一步地，在判断步骤中，当满足加速度大于5m/s2或者垂偏角大于3m/s2的时候，则判断擦碰到桩杆本体。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的应用于驾考考试的桩杆检测装置通过引入加速度计和陀螺仪这种惯性器件，来对桩杆的状态进行检测，进而判断车辆是否碰撞到桩杆；本发明的检测装置成本低，并且也更有利于考试系统的长期稳定使用。
附图说明
图1为实施例一的应用于驾考考试的桩杆检测装置的结构图；
图2为实施例一的应用于驾考考试的桩杆检测装置的电路原理图；
图3为实施例二的应用于驾考考试的桩杆检测方法的流程图；
图4为实施例二中车辆前进过程中碰杆时的桩杆状态变化图；
图5为实施例二中桩杆被撞回位过程中的桩杆状态变化图。
附图标记：1、探头管连接件；2、PCB板；3、防水胶；4、通信电缆。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一：
如图1和图2所示，本实施例提供了一种应用于驾考考试的桩杆检测装置，包括桩杆本体、探头管连接件1和检测电路；所述检测电路设置于该探头管连接件1内，所述探头管连接件1与桩杆本体可拆卸连接，设置可拆卸连接的目的是为了便于更换各个连接部件，因为可能存在有这样的情况，在车辆运行的过程中，不小心碰撞到桩杆，而把桩杆撞断了，这个时候如果检测电路都安装于桩杆上而不是通过探头管连接件1与桩杆连接的话，则需要整体更换，从而会增加更换成本，通过可拆卸连接的方式将二者连接，则会使得其更换起来更为的方便。
在进行桩杆安装的时候，可以有两种方式进行安装，一种是先将桩杆本体插设于考试点，然后将探头管连接件1安装于桩杆本体上，也就是探头管连接件1安装于桩杆本体的远离地面的一端；还有一种是将探头管连接件1安装于考试点，也就是插装与地下，然后将桩杆本体设置于该探头管连接件1上，这样的话，也可以对是否撞杆进行检测，更为优选地，采用第二种设置的方式，这样能够使得检测系统更为的稳定，因为如果安装在上方的话，出现大风天气的时候，很容易使得该桩杆左右晃动，然后就影响考试过程；
所述检测电路安装于PCB板2上，所述PCB板2设置于探头管连接件1内。所述探头管连接件1的中部设置有一腔体，所述PCB板2设置于该腔体内，且所述腔体内填充有防水胶3，将PCB板2安装于该探头管连接件1中，并用防水胶3进行灌装，以达到防水防老化的要求；通过防水胶3灌装可以使得检测电路安装的更为稳定，不容易被外界环境进行干扰，从而可以进一步提高驾考过程中检测的稳定性。
所述检测电路包括通信模块、加速度计、陀螺仪和微处理器，所述通信模块、加速度计和陀螺仪均与微处理器电性连接；所述加速度计用于将测量得到的桩杆本体的加速度传输至微处理器；所述陀螺仪用于将测量得到的桩杆本体的角速度传输至微处理器；所述微处理器根据接收到的加速度和角速度以得姿态角，并将该姿态角传输至通信模块；所述通信模块将该姿态角传输至上位机以判断桩杆本体的状态。所述通信模块采用的是通信电缆4，通过该通信电缆4与外界进行通信，除了设置通信模块外还可以设置为其他形式上的结构，比如可以设置报警触发模块，这样就不需要将得到的数据传输至上位机等系统结构，而是可以直接对考试的状态进行预警。
本实施例的具体工作原理：
将探头管连接件1插设于需要进行监测的考试点，然后将探头管连接件1通过螺纹与桩杆本体连接；如果在考试的过程中，有车辆撞到该桩杆，那么探头管连接件1内的加速度计和陀螺仪则会测量得到是否是由于车辆擦碰而导致的，如果大于设定的阈值，则会发送相应的信号到考试系统，以使得该考试系统作出相应的反馈。
实施例二：
如图3所示，本实施例提供了一种应用于驾考考试的桩杆检测方法，包括以下步骤：
S1：通过加速度计获取桩杆本体处于载体水平坐标系的第一加速度和处于载体坐标系中的第二加速度；这一步主要是为获取到桩杆本体在各个坐标系下的加速度值；获取到的加速度后一般还会对该加速度进行滤波处理，使得得到的加速度能够滤除掉一定的噪音，从而更为的准确；这里将第一加速度记为第二加速度记为
S2：根据第一加速度和第二加速度计算得到该桩杆本体的第一姿态角；在进行姿态角计算的时候，不仅仅要将考虑加速度计得到的加速度还需要考虑载体坐标系下得到的比力，载体水平坐标系下的运动加速度加上重力等效加速度得到载体水平坐标系下的比力：同样的，除了得到载体水平坐标系下的比力，还可以根据加速度计，读出其处于载体坐标系下的比力该比力的计算方式与处于载体水平坐标系下的比力计算方式相同；
已知载体坐标系和载体水平坐标系的Y轴在水平面的投影方向相同，以及比力分别在两个坐标系下的表示，即和可以求得载体坐标系与载体水平坐标系之间的变换因此载体坐标系转地理坐标系的变换可得：
然后通过计算可以得到即为理论上所需的姿态。但因为桩杆被撞击晃动过程中，会有各种振动和冲击，直接用比力计算出的姿态有很大的噪声，不利于考试评判，因此需要以下几步，把陀螺仪的信息融合进来，以削弱振动和冲击的影响。
S3：通过陀螺仪得到所述桩杆本体的角速度，并对该角速度进行积分以得到该桩杆本体的第二姿态角；这一部分主要是获取得到的通过陀螺仪获取到桩杆本体的角速度，然后通过计算该角速度来消除由于桩杆在晃动过程中出现的振动和冲击；
S4：根据第一姿态角和第二姿态角进行插值以得到该桩杆本体的输出姿态角；所述第一姿态角和第二姿态角采用四元数的形式进行插值计算以得到该桩杆本体的输出姿态角；对比力计算的姿态和陀螺仪计算的姿态进行插值，调整插值权重α可以削弱比力振动和冲击的影响。姿态须以四元数的形式插值。
最终姿态以四元数形式表示，可用以下公式转成姿态角输出。
pitch＝asin(2wx+2yz)
至此算法计算姿态角完成。
S5：将所述桩杆本体的输出姿态角传输至一上位机以判断是否擦碰桩杆。一般的，会将该输出姿态角数据以5Hz报文数据通过CAN接口将该姿态信息输出至上位机；
但是仅仅根据计算得到姿态角去直接判断考生成绩还是会比较困难一些，并且得到的数据也不够精确，故而需要对姿态角进行变换从而得到更接近的数据，比如计算得到加速度和垂偏角，将对该桩杆本体的输出姿态角进行角度归一化后以得到该桩杆本体的加速度和垂偏角；但是仅有加速度和垂偏角还需要结合阈值进行判断；当满足加速度大于5m/s2或者垂偏角大于3m/s2的时候，则判断擦碰到桩杆本体。根据该判断结果对考生的成绩进行相应的结算。
在考生考试的过程中，当发生撞杆的时候，在考生系统上会得到如图4和图5所示的数据，图4是车辆前进过程中碰杆时的桩杆状态变化图，可以知道桩杆在被碰撞到的时候随着时间而产生的加速度与垂偏角的变化，图5为桩杆被撞回位过程中的桩杆状态变化图；通过在测试中进行数据回放，可以比较清晰的得到在该过程中出现的数据的变化，从而提高整体判断的灵敏度和准确性。在撞杆过程与回位过程中加速度与垂偏角变化明显，算法计算准确，考试评判软件对此项评判非常准确。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。