一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法及系统与流程

本申请涉及机动车挡位识别技术领域，尤其涉及一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别法及系统。

背景技术：

随着机动车的广泛应用，在机动车的使用过程中，需要对机动车的挡位进行识别。

目前，机动车挡位识别的方法及系统，普遍存在成本较高、元器件存在磨损、安装困难、系统复杂等缺点。

因此，如何能够实时、准确的识别出机动车挡位，而且能够安装方便、非接触式没有元器件的磨损、成本低廉、系统简单可靠，是一项亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法及系统，能够实时、准确的识别出机动车挡位，而且能够安装方便、非接触式没有元器件的磨损、成本低廉、系统简单可靠。

本申请提供了一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法，包括：

采集三轴加速度计的数据，其中，所述三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

对采集到的所述三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

优选地，所述采集三轴加速度计的数据包括：

采集重力加速度在所述三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量。

优选地，所述对采集到的所述三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位包括：

对采集到的所述三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理；

根据所述重力加速度在所述三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

优选地，所述方法还包括：

发送所述选换挡轴当前所处的挡位至移动终端。

优选地，所述发送所述选换挡轴当前所处的挡位包括：

通过蓝牙获取所述选换挡轴当前所处的挡位；

通过蓝牙将获取到的所述选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端。

一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别系统，包括：

数据采集模块，用于采集三轴加速度计的数据，其中，所述三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

微控制器，用于对采集到的所述三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

优选地，所述数据采集模块具体用于：

采集重力加速度在所述三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量。

优选地，所述微控制器具体用于：

对采集到的所述三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理；

根据所述重力加速度在所述三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

优选地，所述系统还包括：

发送模块，用于发送所述选换挡轴当前所处的挡位至移动终端。

优选地，所述发送模块包括：蓝牙发送模块和蓝牙接收模块，其中：

所述蓝牙发送模块，用于从所述微控制器获取所述选换挡轴当前所处的挡位，并将所述选换挡轴当前所处的挡位发送至所述蓝牙接收模块；

所述蓝牙接收模块，用于将获取到的所述选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端。

综上所述，本申请公开了一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法，当需要对机动车的挡位进行识别时，首先采集三轴加速度计的数据，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动，然后对采集到的三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位。本申请能够实时、准确的识别出机动车挡位，而且能够安装方便、非接触式没有元器件的磨损、成本低廉、系统简单可靠。

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，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法实施例1的方法流程图；

图2为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法实施例2的方法流程图；

图3为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法实施例3的方法流程图；

图4为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别系统实施例1的结构示意图；

图5为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别系统实施例2的结构示意图；

图6为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别系统实施例3的结构示意图；

图7为本申请公开的三轴加速度计的安装位置示意图；

图8为本申请公开的重力加速度g分解的模型图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法实施例1的流程图，所述方法可以包括以下步骤：

s101、采集三轴加速度计的数据，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

当需要对机动车的挡位进行识别时，将三轴加速度计紧贴选换挡轴，使得三轴加速度计随选换挡轴的移动而移动。然后，采集机动车在工作时，三轴加速度计的数据。

s102、对采集到的三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

然后，将采集到的三轴加速度计的数据，并对数据进行处理，将采集到的数据与预存的数据对比，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

综上所述，在上述实施例中，当需要对机动车的挡位进行识别时，首先采集三轴加速度计的数据，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动，然后对采集到的三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位。本申请能够实时、准确的识别出机动车挡位，而且能够安装方便、非接触式没有元器件的磨损、成本低廉、系统简单可靠。

如图2所示，为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法实施例2的流程图，所述方法可以包括以下步骤：

s201、采集重力加速度在三轴加速度计的轴、y轴和z轴上的分量，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

当需要对机动车的挡位进行识别时，如图7所示，将三轴加速度计紧贴选换挡轴，使得三轴加速度计随选换挡轴的移动而移动。然后，采集机动车在工作时，重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量。

s202、对采集到的三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理；

当采集到重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量后，进一步对采集到的数据进行预处理，预处理包括：异常值剔除和均值滤波，异常值剔除用于过滤那些明显错误的数据，均值滤波用于进一步降低噪声影响。

s203、根据重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位；

如图8所示，重力加速度g可以分解为三轴加速度计x,y,z三轴上的分量gx,gy,gz，且满足关系gx²+gy²+gz²＝g²，其中z轴与x,y轴组成的平面垂直。在机动车正常运行的情况下，三轴加速度计测量的是重力加速度g在其x轴、y轴和z轴上的分量，因此，选换挡轴处在不同挡位时对应的三轴加速度计的输出值gx,gy,gz，可以看作以(0,0,0)为球心，g为半径的球面上的一点，将(gx,gy,gz)与预存的六个选换挡轴处在不同挡位时的坐标向量计算欧式距离d，选取距离最近的坐标向量对应的挡位作为当前选换挡轴所处的挡位，比如：当前坐标向量与预存的一档的坐标向量最近，则选换挡轴处于一挡位置。

s204、发送选换挡轴当前所处的挡位至移动终端。

当确定出机动车选换挡轴当前所处的挡位后，将选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端，便于用户通过移动终端进行查看。其中，移动终端可以是手机、笔记本电脑等。

综上所述，在上述实施例中，当需要对机动车的挡位进行识别时，首先采集重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动，然后对对采集到的三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理，根据重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位，最后发送选换挡轴当前所处的挡位至移动终端。本申请能够实时、准确的识别出机动车挡位，而且能够安装方便、非接触式没有元器件的磨损、成本低廉、系统简单可靠。

如图3所示，为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别方法实施例3的流程图，所述方法可以包括以下步骤：

s301、采集重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

当需要对机动车的挡位进行识别时，如图7所示，将三轴加速度计紧贴选换挡轴，使得三轴加速度计随选换挡轴的移动而移动。然后，采集机动车在工作时，重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量。

s302、对采集到的三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理；

当采集到重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量后，进一步对采集到的数据进行预处理，预处理包括：异常值剔除和均值滤波，异常值剔除用于过滤那些明显错误的数据，均值滤波用于进一步降低噪声影响。

s303、根据重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位；

如图8所示，重力加速度g可以分解为三轴加速度计x,y,z三轴上的分量gx,gy,gz，且满足关系gx²+gy²+gz²＝g²，其中z轴与x,y轴组成的平面垂直。在机动车正常运行的情况下，三轴加速度计测量的是重力加速度g在其x轴、y轴和z轴上的分量，因此，选换挡轴处在不同挡位时对应的三轴加速度计的输出值gx,gy,gz，可以看作以(0,0,0)为球心，g为半径的球面上的一点，将(gx,gy,gz)与预存的六个选换挡轴处在不同挡位时的坐标向量计算欧式距离d，选取距离最近的坐标向量对应的挡位作为当前选换挡轴所处的挡位，比如：当前坐标向量与预存的一档的坐标向量最近，则选换挡轴处于一挡位置。

s304、通过蓝牙获取选换挡轴当前所处的挡位；

s305、通过蓝牙将获取到的选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端。

当确定出选换挡轴当前所处的挡位后，将选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端，便于用户通过移动终端进行查看。其中，移动终端可以是手机、笔记本电脑等。

综上所述，本申请提供的技术方案，相比于现有的通过霍尔式位移传感器、倾角传感器来检测选换挡轴位置变化的系统，该系统不仅安装方便，只需将系统安装于选换挡轴侧面，非接触式没有元器件磨损，而且成本低廉。

本申请对三轴加速度计的数据进行了预处理，用预处理后的数据识别选换挡轴的挡位，系统具有较高的识别准确度。

本申请采用蓝牙进行数据的无线传输，避免了导线缠绕对挡位操作产生干扰。

如图4所示，为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别系统实施例1的结构示意图，所述系统可以包括：

数据采集模块401，用于采集三轴加速度计的数据，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

当需要对机动车的挡位进行识别时，将三轴加速度计紧贴选换挡轴，使得三轴加速度计随选换挡轴的移动而移动。然后，采集机动车在工作时，三轴加速度计的数据。

微控制器402，用于对采集到的三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

然后，将采集到的三轴加速度计的数据，并对数据进行处理，将采集到的数据与预存的数据对比，确定出选换挡轴当前所处的挡位。

综上所述，在上述实施例中，当需要对机动车的挡位进行识别时，首先采集三轴加速度计的数据，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动，然后对采集到的三轴加速度计的数据进行处理，确定出选换挡轴当前所处的挡位。本申请能够实时、准确的识别出机动车挡位，而且能够安装方便、非接触式没有元器件的磨损、成本低廉、系统简单可靠。

如图5所示，为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别系统实施例2的结构示意图，所述系统可以包括：

数据采集模块501，用于采集重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

当需要对机动车的挡位进行识别时，如图7所示，将三轴加速度计紧贴选换挡轴，使得三轴加速度计随选换挡轴的移动而移动。然后，采集机动车在工作时，重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量。

微控制器502，用于对采集到的三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理；

当采集到重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量后，进一步对采集到的数据进行预处理，预处理包括：异常值剔除和均值滤波，异常值剔除用于过滤那些明显错误的数据，均值滤波用于进一步降低噪声影响。

微控制器502，还用于根据重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位；

如图8所示，重力加速度g可以分解为三轴加速度计x,y,z三轴上的分量gx,gy,gz，且满足关系gx²+gy²+gz²＝g²，其中z轴与x,y轴组成的平面垂直。在机动车正常运行的情况下，三轴加速度计测量的是重力加速度g在其x轴、y轴和z轴上的分量，因此，选换挡轴处在不同挡位时对应的三轴加速度计的输出值gx,gy,gz，可以看作以(0,0,0)为球心，g为半径的球面上的一点，将(gx,gy,gz)与预存的六个选换挡轴处在不同挡位时的坐标向量计算欧式距离d，选取距离最近的坐标向量对应的挡位作为当前选换挡轴所处的挡位，比如：当前坐标向量与预存的一档的坐标向量最近，则选换挡轴处于一挡位置。

发送模块503，用于发送选换挡轴当前所处的挡位至移动终端。

当确定出机动车选换挡轴当前所处的挡位后，将选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端，便于用户通过移动终端进行查看。其中，移动终端可以是手机、笔记本电脑等。

综上所述，在上述实施例中，当需要对机动车的挡位进行识别时，首先采集重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动，然后对对采集到的三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理，根据重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位，最后发送选换挡轴当前所处的挡位至移动终端。本申请能够实时、准确的识别出机动车挡位，而且能够安装方便、非接触式没有元器件的磨损、成本低廉、系统简单可靠。

如图6所示，为本申请公开的一种基于三轴加速度计的机动车挡位识别系统实施例3的结构示意图，所述系统可以包括：

数据采集模块601，用于采集重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量，其中，三轴加速度计紧贴选换挡轴，随选换挡轴的移动而移动；

当需要对机动车的挡位进行识别时，如图7所示，将三轴加速度计紧贴选换挡轴，使得三轴加速度计随选换挡轴的移动而移动。然后，采集机动车在工作时，重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量。

微控制器602，用于对采集到的三轴加速度计的数据进行异常值剔除和均值滤波预处理；

当采集到重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量后，进一步对采集到的数据进行预处理，预处理包括：异常值剔除和均值滤波，异常值剔除用于过滤那些明显错误的数据，均值滤波用于进一步降低噪声影响。

微控制器602，还用于根据重力加速度在三轴加速度计的x轴、y轴和z轴上的分量与选换挡轴的位置关系，确定出选换挡轴当前所处的挡位；

如图8所示，重力加速度g可以分解为三轴加速度计x,y,z三轴上的分量gx,gy,gz，且满足关系gx²+gy²+gz²＝g²，其中z轴与x,y轴组成的平面垂直。在机动车正常运行的情况下，三轴加速度计测量的是重力加速度g在其x轴、y轴和z轴上的分量，因此，选换挡轴处在不同挡位时对应的三轴加速度计的输出值gx,gy,gz，可以看作以(0,0,0)为球心，g为半径的球面上的一点，将(gx,gy,gz)与预存的六个选换挡轴处在不同挡位时的坐标向量计算欧式距离d，选取距离最近的坐标向量对应的挡位作为当前选换挡轴所处的挡位，比如：当前坐标向量与预存的一档的坐标向量最近，则选换挡轴处于一挡位置。

蓝牙发送模块603，用于从微控制器获取选换挡轴当前所处的挡位，将所选换挡轴当前所处的挡位发送至蓝牙接收模块；

蓝牙接收模块604，用于将获取到的选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端。

当确定出选换挡轴当前所处的挡位后，将选换挡轴当前所处的挡位发送至移动终端，便于用户通过移动终端进行查看。其中，移动终端可以是手机、笔记本电脑等。

综上所述，本申请提供的技术方案，相比于现有的通过霍尔式位移传感器、倾角传感器来检测选换挡轴位置变化的系统，该系统不仅安装方便，只需将系统安装于选换挡轴侧面，非接触式没有元器件磨损，而且成本低廉。

本申请对三轴加速度计的数据进行了预处理，用预处理后的数据识别选换挡轴的挡位，系统具有较高的识别准确度。

本申请采用蓝牙进行数据的无线传输，避免了导线缠绕对挡位操作产生干扰。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。