一种用于方向盘系统的无线通讯方法与流程

1.本公开涉及车内通讯技术领域，具体涉及一种用于方向盘系统的无线通讯方法。


背景技术：

2.方向盘是汽车、轮船、飞机等交通工具的操纵行驶方向的轮状装置。为了实现操纵行驶方向，方向盘通常与支撑臂及转向柱等结构一起构成方向盘系统。另外，为了让用户更方便操作，方向盘上还通常设置有各种功能键，用于控制音响、接打电话等等。
3.由于功能键及电子助力转向系统等的存在，方向盘需要与车载电控系统进行数据通讯。传统上，这种数据通讯一般通过有线的方式实现，如游丝或导电滑环。游丝是连接方向盘与转向柱的螺旋形电缆，缠绕在方向盘上，随方向盘转动而转动。导电滑环(集电环)是一个可以从固定装置传输电流、数据信号到旋转装置的机电部件，核心部件是相互接触的固定部分和旋转部分。然而，游丝存在被扯断的风险，导电滑环则有易磨损、易发热、易碳粉堆积等缺陷。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述问题，本公开提出了一种用于方向盘系统的无线通讯方法，以在方向盘与车载电控系统之间进行低故障、高可靠的数据通讯。
5.本公开实施例提供了一种用于方向盘系统的无线通讯方法，包括：
6.一种用于方向盘系统的无线通讯方法，所述方向盘系统包括方向盘和支撑臂，所述方向盘可相对所述支撑臂作旋转运动，其特征是：
7.所述支撑臂和所述方向盘分别包括第一通讯单元和第二通讯单元，所述第一通讯单元和所述第二通讯单元之间通过多个数据传输通道，以不同的频点在不同的时序进行无线通讯。
8.在一些实施例中，所述数据传输通道为2个。
9.在一些实施例中，所述第一通讯单元和所述第二通讯单元根据占空比为50％的时钟进行通讯。
10.在一些实施例中，所述时钟的周期为500ms。
11.在一些实施例中，所述频点包括315mhz和433mhz。
12.在一些实施例中，所述第一通讯单元发送车辆状态信息到所述第二通讯单元；
13.所述第二通讯单元发送按键值到所述第一通讯单元。
14.在一些实施例中，所述支撑臂包括沿所述旋转运动的轴线叠置的第一印刷电路板和第一隔磁板，所述方向盘包括沿所述轴线叠置的第二印刷电路板和与所述第一隔磁板相对的第二隔磁板，其中，所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板相邻。
15.在一些实施例中，所述第一印刷电路板和所述第二印刷电路板相距1-5cm。
16.在一些实施例中，所述第一通讯单元包括所述第一印刷电路板上的第一线圈；
17.所述第二通讯单元包括所述第二印刷电路板上的第二线圈；
18.其中，所述第一线圈和所述第二线圈均以所述轴线为轴。
19.在一些实施例中，所述第一印刷电路板上还包括第三线圈；
20.所述第二印刷电路板上还包括第四线圈；
21.其中，所述第三线圈和所述第四线圈均以所述轴线为轴，所述第三线圈与车载电源电连接，所述第四线圈从所述第三线圈获取能量；
22.所述第三线圈在所述第一线圈之内，所述第四线圈在所述第二线圈之内。
23.本公开通过分别安装在支撑臂和方向盘里的通讯单元，以不同频点在不同时序进行无线数据通讯，从而实现了方向盘与车载电控系统之间的低故障、高可靠的数据通讯。
附图说明
24.通过参考附图会更加清楚的理解本公开的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本公开进行任何限制，在附图中：
25.图1是根据本公开的一些实施例所示的一种方向盘系统示意图；
26.图2是图1中130的示意图；
27.图3是图2中230的示意图；
28.图4是根据本公开的一些实施例所示的无线通讯方法的时序图
29.图中：
30.100、方向盘，
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200、支撑臂，
31.300、转轴，
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110、第一印制板，
32.120、能量接收单元，
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130、第一信号收发单元，
33.160、第三印制板，
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170、功能模块，
34.190、第一隔磁板，
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210、第二印制板，
35.220、能量发送单元，
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230、第二信号收发单元，
36.240、数据传输电路
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244、接口
37.260、第二隔磁板
具体实施方式
38.在下面的详细描述中，通过示例阐述了本公开的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本公开显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本公开中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。
39.应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在
……
上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。
40.本公开所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本公开范围。如本公开说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特
征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。
41.参看下面的说明以及附图，本公开的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本公开的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。
42.本公开中使用了多种结构图用来说明根据本公开的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本公开。本公开的保护范围以权利要求为准。
43.本技术的一个实施例提供了一种用于方向盘系统的无线通信方法。如图1所示，所述方向盘系统包括方向盘100。所述方向盘100通过转轴300与支撑臂200连接并可相对支撑臂200作旋转运动。所述方向盘100设置有各种功能键以方便用户操作。由于功能键及电子助力转向系统等的存在，方向盘100需要通过支撑臂200与车载电控系统进行数据通讯。
44.如图2和图3所示，所述支撑臂包括沿所述旋转运动的轴线叠置的第一印制板110和第一隔磁板190，所述方向盘包括沿所述轴线叠置的第二印刷电路板210和与所述第一隔磁板相对的第二隔磁板260，其中，所述第一印刷电路板与所述第二印刷电路板相邻。所述第一印制板110和所述第二印制板210相距1-5cm。所述第一印制板110和所述第二印制板210分别包含信号收发单元(第一信号收发单元130和第二信号收发单元230)和能量传输单元(能量接收单元120和能量发送单元220)，所述信号收发单元和能量传输单元是在印制板的生产过程中印制在印制板上的线圈，其中能量传输线圈位于内圈，信号收发线圈位于外圈。所述能量发送单元220可以从车载电源获取能量并传输到能量接收单元120。具体的，能量以交流电的形式通过能量发送线圈产生磁场，接收端线圈感应到这个磁场产生交流电流，并通过整流电路转化为直流电压从而可以为方向盘100供电。所述第一隔磁板190和所述第二隔磁板260可以防止金属导体对磁场的衰减干扰从而防止能量浪费，提高充电效率。
45.所述支撑臂还包含数据传输电路240和接口244.所述接口244可以通过车身can总线获得车身状态信息并从车载电源获取能量以提供给所述能量发送单元220。数据传输电路240与接口244和第二信号收发单元230数据连接。可以将所述车身状态信息通过第二信号收发单元以无线的形式发送给所述第一信号收发单元130。在一些实施例中，数据传输电路240包含有微处理器，可以将车身状态信息编码后形成第一数据流并通过第二信号收发单元230发送。
46.所述方向盘100还包括功能模块170和第三印制板160.在一些实施例中，功能模块170包含用于响应用户操作的多功能键和用于提醒用户车身状态的状态显示单元，可采用led状态指示灯、数码管或液压屏等显示器件。所述第三印制板160与功能模块170和第一信号收发单元130数据连接。在一些实施例中，第三印制板160包含的低功耗处理器可以对第一信号收发单元130接收到的第一数据流解码以获得车身状态信息，并根据车身状态信息设置状态显示器件。所述低功耗处理器还可以将多功能键的按键值编码后形成第二数据流，并通过第一信号收发单元130以无线方式发送到第二信号收发单元230。数据传输电路240对第二信号收发单元230所接收到的第二数据流解码以获得多功能键按键值并控制车辆以响应所述按键值。
47.在一些实施例中，所述通信方法包括：
48.第二信号收发单元230以315mhz的频点将第一数据流发送，由第一信号收发单元130接收；第一信号收发单元130将第二数据流以433mhz的频点发送，由第二信号收发单元130接收。
49.数据传输电路240中的处理器依据一定的数据格式将要发送的数据帧软编码，通过第二信号收发单元230的315m数据发射端进行发射，发射频率是2hz，间隔500ms周期发送。发射端的时序分为时钟时序和数据时序，时钟时序是500ms周期，duty占空比为50％，在高电平期间315m连续发射4包数据帧，每包数据帧持续时间为49.2ms，4包数据发送时间为196.8ms，250ms高电平剩余时间为250ms-196.8ms＝53.2ms用于315m接收端的数据处理冗余时间。低电平250ms时间用于433m的同步接收解码。
50.高电平时序内通过315mhz频点发送数据时长为：
51.tsend＝tpack*i315m_num；
52.tsend:315m高电平时序内发送数据时间；
53.tpack：315m发送一包数据帧需要时间；
54.i315m_num：发送的数据帧个数，值为4。
55.315m接收端数据处理同步时间为：
56.trsync＝250
–
tsend；
57.trsyns：315m接收端数据处理同步时间
58.第一信号收发单元130的315m射频接收到空中的315m载波数据后发送到第三印制板160的低功耗处理器进行解码。从接收到315m数据帧的同步位开始记录启动时间t1，同时开始启动500ms周期时钟，在500ms周期时钟的占空比为50％的高电平期间进行315m数据解码；因为315m载波数据在空中传输的速率是光速；所以从第二信号收发单元230发送315m数据帧的同步位开始，到第三印制板160的低功耗处理器解码出同步位结束，这个滞后时间是一个微秒级别固定值为td；所以启动同步时间为ts＝t1
–
td，然后第二信号收发单元230发射端和第一信号收发单元130接收端可以进行时间同步，空中传输有干扰会导致315m接收端无法按照理论上的4包数据帧全部接收，因此需要通过一定的算法将时钟时序和发射端同步起来。在接收到理论上的4包315m数据帧后，根据数据计算逻辑处理时间进行数据处理。
59.综合以上，有如下公式：
60.ts＝t1
–
td；
61.tsync＝ty*n+te*(4-n)+tmax_delay＝196.8；
62.tcal＝250
–
tsync；
63.ts：315m接收数据启动时间
64.ty：接收有效数据理论时间
65.n：接收有效数据个数
66.te：接收错误数据理论时间
67.4-n：接收错误数据个数
68.tmax_delay：接收时序误差
69.196.8ms：理论的接收数据总共花费时间
70.tcal：数据计算逻辑处理时间
71.433m和315m通信原理一样，只不过是第一信号收发单元130发送433m数据，第二信号收发单元230接收433m数据；同步时序是在时钟沿250ms低电平期间。具体时序图如图4。
72.综上所述，本技术各实施例提供的方法通过分别安装在支撑臂和方向盘里的无线通讯装置以不同频点在不同时序进行无线数据传输从而可以提供方向盘与车载电控系统之间低故障、高可靠的数据传输方法。
73.应当理解的是，本公开的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本公开的原理，而不构成对本公开的限制。因此，在不偏离本公开的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。此外，本公开所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。