一种车辆行驶方向识别方法及系统与流程

本发明涉及电子控制技术领域，特别涉及一种车辆行驶方向识别方法及系统。

背景技术：

识别车辆处于前进还是后退中是汽车研究的重要一部分，为汽车的主动安全性能开发必不可少的一部分。

现有技术的车辆目前还无法快速自动识别出自身是处于前进还是后退中，尤其是精准的判断极其微小的前进与后退。例如，车辆在坡道上发生溜坡现象，车辆如果能自动进行识别出自身正在后退，就可以为开发干预系统提供支持。

技术实现要素：

本发明提供了一种车辆行驶方向识别方法及系统，解决现有技术的车辆无法快速自动识别出自身是处于前进状态还是后退状态的问题。

本发明提供了一种车辆行驶方向识别方法，包括：

预先进行行驶方向标识位标定，标定过程包括：

提供齿圈和霍尔传感器，齿圈包括圈体和均匀分布在圈体上的齿部；

霍尔传感器上电后，调整齿圈和霍尔传感器之间的距离，使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平和低电平的方波信号；

增加霍尔传感器输出端与接地之间的电阻值，使得高电平和低电平之间的差值变大，且霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，其中，相邻的两个高电平之间存在数个中电平；

从数个中电平的位置处选取一个与车辆行进方向对应的中电平位置作为行驶方向标识位；

在车辆行驶过程中，根据行驶方向标识位的电平的高低确定车辆的行驶方向。

优选地，所述方法还包括：

在调试出中电平之后，调整齿部的形状使得中电平与高电平、低电平之间的差值变大。

优选地，调整后的齿部的形状为：顺时针方向的表面形状和逆时针方向的表面形状不相同。

优选地，调整后的齿部的形状为：

顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面；或者

顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者

顺时针方向的表面形状为平面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者

顺时针方向的表面形状为s形弧面，逆时针方向的表面形状为平面。

优选地，所述齿部的形状为：顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面；

所述从数个中电平的位置处选取一个与车辆行进方向对应的中电平位置作为行驶方向标识位包括：

确定相邻的两个高电平之间的中电平的个数；

设定通信协议，每一个中电平位置的电平对应通信协议中的一个字节，每个字节表示该电平位置的电平的高低，其中，中电平对应1，低电平对应0；

转动齿圈，比对传感器输出的信号中各字节和齿圈转动的方向；

如果某个中电平位置对应字节在齿圈转动方向为顺时针时为0，并且该字节在齿圈转动方向为逆时针时为1，则该字节可作为行驶方向标识位；

从可作为行驶方向标识位的字节中选取一个作为行驶方向标识位。

相应地，本发明还提供了一种车辆行驶方向识别系统，包括：

齿圈、霍尔传感器、电容、电阻、电子控制单元、和调节电阻，霍尔传感器的探头的径向延长线穿过齿圈的圆心、且与齿圈位于同一平面，霍尔传感器的电源端和输出端之间并联一电容，霍尔传感器的输出端还分别接地和与电子控制单元相连，电阻串联在霍尔传感器的输出端与接地之间；

调节电阻，串联在霍尔传感器的输出端与接地之间，用于增加霍尔传感器输出端与接地之间的电阻值，使得高电平和低电平之间的差值变大，且使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，电容起滤波作用，其中，相邻的两个高电平之间存在数个中电平；

电子控制单元从接收的方波信号的数个中电平对应的位置，选取一个与车辆行进方向对应的中电平位置作为行驶方向标识位，然后根据行驶方向标识位的电平的高低确定车辆的行驶方向。

优选地，所述齿圈包括：圈体和均匀分布在圈体上的齿部；

该齿部的形状使得中电平与高电平、低电平之间的差值变大。

优选地，所述齿部的形状为：顺时针方向的表面形状和逆时针方向的表面形状不相同。

优选地，所述齿部的形状为：

顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面；或者

顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者

顺时针方向的表面形状为平面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者

顺时针方向的表面形状为s形弧面，逆时针方向的表面形状为平面。

优选地，所述齿部的形状为：顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面；

所述电子控制单元具体用于：

在通信协议的设定过程中：确定相邻的两个高电平之间的中电平的个数；为每一个中电平位置设置一个字节，每个字节表示该电平位置的电平的高低，其中，中电平对应1，低电平对应0；在齿圈转动时，比对霍尔传感器输出的信号中各字节和齿圈转动的方向的一致性，确定行驶方向标识位；其中，行驶方向标识位至少满足以下条件：字节在齿圈转动方向为顺时针时为0，并且在齿圈转动方向为逆时针时为1；

在车辆行驶方向识别过程中：电子控制单元根据行驶方向标识位的值确定车辆的行驶方向，其中，行驶方向标识位为0时，车辆行驶方向为向前行驶；行驶方向标识位为1时，车辆行驶方向为向后行驶。

本发明提供的一种车辆行驶方向识别方法及系统，利用齿圈和霍尔传感器判断整车是否处于前进或后退的状态。具体地，在行驶方向标识位标定过程中：提供齿圈和霍尔传感器，齿圈包括圈体和均匀分布在圈体上的齿部；霍尔传感器上电后，调整齿圈和霍尔传感器之间的距离，使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平和低电平的方波信号；增加霍尔传感器输出端与接地之间的电阻值，使得高电平和低电平之间的差值变大，且霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，其中，相邻的两个高电平之间存在数个中电平；从数个中电平的位置处选取一个与车辆行进方向对应的中电平位置作为行驶方向标识位。在车辆行驶方向识别过程中：根据行驶方向标识位的电平的高低确定车辆的行驶方向。现有技术通常采用齿圈和霍尔传感器采集转速信息，但是并不能采集方向信息，本发明通过调整霍尔传感器输出端与接地之间的电阻值使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，而中电平可以用来表征车辆的行驶方向。利用本发明有效地解决现有技术的车辆无法快速自动识别出自身是处于前进状态还是后退状态的问题。

进一步地，本发明提供的车辆行驶方向识别方法及系统，还可以通过调整齿部的形状使得中电平与高电平、低电平之间的差值变大。这样便于区分高电平和低电平的差异，尤其当还存在中电平时，使得中电平与高电平、低电平之间的差异更明显，提高中电平的稳定性。

进一步地，本发明提供的车辆行驶方向识别方法及系统，还提供了具体的齿部的形状：顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面等。这样的齿部形状能更好的调试出中电平，以便于根据中电平快速自动识别出自身是处于前进状态还是后退状态。

进一步地，本发明提供的车辆行驶方向识别方法及系统，还提供了具体地行驶方向标识位选取方式：设定通信协议，每一个中电平位置的电平对应通信协议中的一个字节，根据各字节与齿圈转动方向是否一致确定各字节是否可作为行驶方向标识位，如果是，则从中选取一个字节作为行驶方向标识位。这样可以简单准确的选取出行驶方向标识位，以便于后续根据行驶方向标识位的值判断当前车辆是处于前进状态还是后退状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的主动式轮速传感器的一种结构示意图；

图2为现有技术的主动式轮速传感器输出的方波图；

图3为根据本发明实施例提供的车辆行驶方向识别方法的第一种流程图；

图4为根据本发明实施例提供的霍尔传感器输出的方波图；

图5为根据本发明实施例提供的车辆行驶方向识别方法的第二种流程图；

图6为根据本发明实施例提供的行驶方向标识位的确定方法的一种流程图；

图7为根据本发明实施例提供的车辆行驶方向识别系统的一种结构示意图。

附图标记：

在图1-图7中：

1齿圈6调节电阻

2霍尔传感器

3电容1’齿圈

4电阻2’霍尔传感器

5电子控制单元

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的参数或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，为现有技术的主动式轮速传感器的一种结构示意图，该主动式轮速传感器通过霍尔效应产生的霍尔电势差产生了两个电平：高电平与低电平。这样就可以根据单位时间内高电平或低电平发送的次数计算轮速。其原理为齿圈1’不停的转动，当齿圈1’的齿部靠近霍尔传感器2’时，霍尔传感器2’输出一个高电平，当齿槽靠近霍尔传感器2’时，霍尔传感器2’产生一个低电平。如图2所示，为现有技术的主动式轮速传感器输出的方波图，其中，电路输出两个电平：高电平i1与低电平i2，该波形图为方波波形图。其中，电容起到滤波的作用，即当电平在i1值上下一定范围内时，只输出一个高电平i1，当电平在i2值上下一定范围内时，只输出一个低电平i2。例如，高电平为2.2ma，低电平为i2为1.1ma，则当电平≤1.6ma范围内均输出1.1ma的低电平，电平＞1.6ma均输出2.2ma的高电平。

本发明通过调整电阻的大小使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，而中电平可以用来表征车辆的行驶方向。利用本发明有效地解决现有技术的车辆无法快速自动识别出自身是处于前进状态还是后退状态的问题。

为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合流程示意图对具体的实施例进行详细的描述。如图3所示，为根据本发明实施例提供的车辆行驶方向识别方法的第一种流程图，该方法可以包括以下步骤：

预先进行行驶方向标识位标定，标定过程包括：

步骤s01，提供齿圈和霍尔传感器，齿圈包括圈体和均匀分布在圈体上的齿部。

在本实施例中，齿圈包括圈体和均匀分布在圈体上的齿部，当齿圈不停的转动时，如果齿圈的齿部靠近霍尔传感器，则霍尔传感器输出一个高电平，如果齿槽靠近轮速传感器时，则霍尔传感器输出一个低电平。

步骤s02，霍尔传感器上电后，调整齿圈和霍尔传感器之间的距离，使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平和低电平的方波信号。

在本实施例中，通过调整齿圈和霍尔传感器之间的距离，使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平和低电平的方波信号。该步骤的方案可以同现有技术的车轮转速传感器的调试方法，具体不再详述。

步骤s03，增加霍尔传感器输出端与接地之间的电阻值，使得高电平和低电平之间的差值变大，且霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，其中，相邻的两个高电平之间存在数个中电平。

在本实施例中，当电阻值越大时，霍尔传感器输出的电平范围值就越大，即可便于在获取高低电平外再得到一个中间电平，例如，通过增大电阻值，使得霍尔传感器输出一个1.2ma的低电平、一个4.8ma的高电平、一个2.4ma的中电平。其中，增加电阻后的阻值大小可以为80ω、100ω、120ω、150ω等。如图4所示，为根据本发明实施例提供的霍尔传感器输出的方波图。其中，高电平之间存在8个中电平：b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8。该中电平中存在于车辆行进方向具有一致性的部分。

步骤s04，从数个中电平的位置处选取一个与车辆行进方向对应的中电平位置作为行驶方向标识位

在本实施例中，由于齿圈的转动方向和车辆的行进方向是有对应关系的，例如，车辆向前行驶时齿圈逆时针转动，或者车辆向前行驶时齿圈顺时针转动，然后根据齿圈的转动方向和各中电平的对应关系，当某个中电平位置的电平的高低和齿圈的转动方向存在一致性时，则可以根据该具有一致性的中电平判断齿圈的转动方向，进而根据齿圈的转动方向确定车辆的行驶方向。

需要说明的是，步骤s01至步骤s03可以是一次标定后，在后续使用时，根据本次标定结果使用即可，无需每次使用时都重新标定。

在车辆行驶方向识别过程中：

步骤s05，在车辆行驶过程中，根据行驶方向标识位的电平的高低确定车辆的行驶方向。

在本实施例中，由于行驶方向标识位的电平的高低与车辆的行驶方向存在一致性，因此，可以根据行驶方向标识位的电平的高低确定车辆的行驶方向。例如，当行驶方向标识位的电平为低电平时，则可以判断车辆为前进状态，当行驶方向标识位的电平为高电平时，则可以判断车辆为后退状态。当然，车辆的行驶方向需要根据实际的齿圈的转动方向和整车行驶方向的对应关系进行调整。

本发明通过齿圈和霍尔传感器判断自身是否处于前进或后退的状态，同时还可以实现现有技术的转速信息采集。本发明通过调整电阻的大小使得霍尔传感器在齿圈转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，而中电平可以表征车辆的行驶方向。利用本发明有效地解决现有技术的车辆无法快速精确，且自动识别出自身是处于前进状态还是后退状态的问题。

如图5所示，为根据本发明实施例提供的车辆行驶方向识别方法的第二种流程图。所述方法还包括：步骤s56，在调试出中电平之后，调整齿部的形状使得中电平与高电平、低电平之间的差值变大。

在本实施例中，可以将齿部的形状调整成台阶状、两边非对称状以及其他能想到的形状，只要该齿部的形状能使得中电平与高电平、低电平之间的差值变大，且该中电平和齿圈的转向相关即可。

在一个具体实施例中，齿部的形状为：顺时针方向的表面形状和逆时针方向的表面形状不相同。这样可以使得齿圈朝不同的方向转动时，霍尔传感器输出不同的方波，这样就可以根据该方波确定齿圈的转动方向。

进一步地，齿部的形状为：顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面；或者顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者顺时针方向的表面形状为平面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者顺时针方向的表面形状为s形弧面，逆时针方向的表面形状为平面。这样可以形成高电平、中电平和低电平三种电平，中电平可以用来表征齿圈的转动方向，高电平可以用来表征齿圈的转动速度，一种传感器可以同时实现转动速度和转动方向的采集。

如图6所示，为根据本发明实施例提供的行驶方向标识位的确定方法的一种流程图。

在本实施例中，以所述齿部的形状为：顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面为例进行说明。所述从数个中电平的位置处选取一个与车辆行进方向对应的中电平位置作为行驶方向标识位包括：

步骤s61，确定相邻的两个高电平之间的中电平的个数。

步骤s62，设定通信协议，每一个中电平位置的电平对应通信协议中的一个字节，每个字节表示该电平位置的电平的高低，其中，中电平对应1，低电平对应0。

步骤s63，转动齿圈，比对传感器输出的信号中各字节和齿圈转动的方向。

步骤s64，如果某个中电平位置对应字节在齿圈转动方向为顺时针时为0，并且在齿圈转动方向为逆时针时为1，则该字节可作为行驶方向标识位。

步骤s65，从可作为行驶方向标识位的字节中选取一个作为行驶方向标识位。

在一个具体实施例中，i0为中电平，在通信协议中，每一个中电平都对应一个bit(字节)，每一个bit均可以通过其电平的有无对应为0或1的二进制代码，根据各中电平位置的电平高低与齿圈转动方向的一致性，确定其中的一位bit用于表征轮速传感器的方向性。例如，图4中的第3个bitb3用于表征整车的行驶方向，前进时b3发出代码0，后退时发出代码1。即车辆前进时b3电平为i0，后退时b3电平为i2。

相应地，本发明还提供了与上述方法对应的车辆行驶方向识别系统，如图7所示，为根据本发明实施例提供的车辆行驶方向识别系统的一种结构示意图，包括：

齿圈1、霍尔传感器2、电容3、电阻4、电子控制单元5、和调节电阻6，霍尔传感器2的探头的径向延长线穿过齿圈1的圆心、且与齿圈1位于同一平面，霍尔传感器2的电源端和输出端之间并联一电容3，霍尔传感器2的输出端还分别接地和与电子控制单元5相连，电阻4串联在霍尔传感器2的输出端与接地之间；

调节电阻6，串联在霍尔传感器2的输出端与接地之间，用于增加霍尔传感器2输出端与接地之间的电阻值，使得高电平和低电平之间的差值变大，且使得霍尔传感器2在齿圈1转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，电容3起滤波作用，其中，相邻的两个高电平之间存在数个中电平；

电子控制单元5从接收的方波信号的数个中电平对应的位置，选取一个与车辆行进方向对应的中电平位置作为行驶方向标识位，然后根据行驶方向标识位的电平的高低确定车辆的行驶方向。

进一步地的，为了使得高电平、中电平、与低电平之间的区别更明显，所述齿圈1包括：圈体和均匀分布在圈体上的齿部。该齿部的形状使得中电平与高电平、低电平之间的差值变大。

其中，所述齿部的形状为：顺时针方向的表面形状和逆时针方向的表面形状不相同。

优选地，所述齿部的形状为：顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为平面；或者顺时针方向的表面形状为凹面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者顺时针方向的表面形状为平面，逆时针方向的表面形状为凸面；或者顺时针方向的表面形状为s形弧面，逆时针方向的表面形状为平面。需要说明的是，以上所举例子，仅为示例性举例，并不能理解为对本发明的限定。

在另一个实施例中，所述电子控制单元5具体用于：

在通信协议的设定过程中：确定相邻的两个高电平之间的中电平的个数；为每一个中电平位置设置一个字节，每个字节表示该电平位置的电平的高低，其中，中电平对应1，低电平对应0；在齿圈1转动时，比对霍尔传感器2输出的信号中各字节和齿圈1转动的方向的一致性，确定行驶方向标识位；其中，行驶方向标识位至少满足以下条件：字节在齿圈1转动方向为顺时针时为0，并且在齿圈1转动方向为逆时针时为1。

在车辆行驶方向识别过程中：电子控制单元5根据行驶方向标识位的值确定车辆的行驶方向，其中，行驶方向标识位为0时，车辆行驶方向为向前行驶；行驶方向标识位为1时，车辆行驶方向为向后行驶。

本发实施例明提供的车辆行驶方向识别系统，通过齿圈1和霍尔传感器2判断车辆是否处于前进或后退的状态。由于本发明通过调整电阻的大小使得霍尔传感器2在齿圈1转动时输出具有高电平、中电平和低电平的方波信号，而中电平可以表征车辆的行驶方向。利用本发明有效地解决现有技术的车辆无法快速自动识别出自身是处于前进状态还是后退状态的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。