用于训练模拟器操纵装置的角度传感器免标定方法与流程
本发明属于角度传感器测定技术领域，特别是涉及用于训练模拟器操纵装置的角度传感器免标定方法。
背景技术：
装甲车辆训练模拟器是一种较大型的装备，通常机械系统的设计、加工和电气系统的设计、加工是分离的；并且各型车辆的操纵装置的阻尼和行程差别较大。因此模拟器的操纵装置难以像民用车辆一样做成一体式形式，通常都是在机械系统装配完毕后再加装角度传感器，这就造成了角度传感器安装后其初始位置和终点位置的不一致，导致角度传感器输出数据不确定。
目前各模拟器厂商所采取的都是人工标定的方法，即人为地分别将操纵装置分别置于初始位置和终点位置，通过操作标定软件分别记录其最小值和最大值，将该值写入配置文件中，训练软件运行后从配置文件读取该值用于计算。这种人工标定的方法缺点是：
1)每台模拟器都需要做标定；
2)更换传感器需重新标定；
3)使用一段时间后需重新标定(长时间使用可能造成传感器位置偏移)；
4)传感器安装位置有约束，必须保证旋转过程不能经过传感器零点；
5)标定是一种较繁琐、专业的工作，需对模拟器受训或组训人员进行专门培训。
本发明提出一种基于时间片段的模拟量增量计算方法，可以免于标定避免了传感器旋转过程不能经过零点的缺点同时方便操作、提高工作效率。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供用于训练模拟器操纵装置的角度传感器免标定方法，通过采用基于时间片段的模拟量增量计算方法，通过计算传感器的输出增量来衡量操纵装置的状态；通过单位时间测量值变化幅度判断传感器旋转方向，以及传感器旋转过程中是否经过零点，根据是否经过零点确定单位时间内的增量，根据旋转方向确定对单位增量值进行累加或递减，得出总增量(即传感器有效值)；由于增量是相对值，不依赖于传感器安装位置，因此可以做到免于标定，解决了传统模拟器因测量绝对值而需要标定带来了旋转不能过零点、反复标定等问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为用于训练模拟器操纵装置的角度传感器免标定方法，包括如下：
步骤一：对角度传感器每隔一个单位时间t0采样；并记scur为角度传感器当前采样值，记spro为角度传感器上一时间单位t0采样值；
步骤二：计算角度传感器的实际旋转值scal也即操纵装置实际有效旋转值；
具体计算过程如下：
(1)当角度传感器不经过零点且正向旋转，同时角度传感器零点位于回转行程之外时，
也即：a<|scur-spro|<＝a且spro>scur；
则令：
(2)当角度传感器不经过零点且反向旋转时，
也即：a<|scur-spro|<＝a且spro<scur；
则令：
(3)当角度传感器经过零点且传感器正向旋转，同时角度传感器零点位于回转行程之内时：
也即：a<|scur-spro|<＝(fs-a)，scur<spro；
则令：
(4)当角度传感器经过零点且反向旋转时，
也即：a<|scur-spro|<＝(fs-a)，scur>spro；
则令：
其中，a为角度传感器的波动误差，为消除传感器信号自身的波动和采样误差，忽略单位时间内的极小的数据变化；
a为一个单位时间内角度传感器的平均旋转阈值a＝fs/10，其中，fs为角度传感器量程；
当机械装置触发零位开关时，scal置0，也即scal＝0。
优选地，在步骤一前，通过实际测量和验证操纵装置操作下，角度传感器从零位旋转至满刻度即旋转一个量程fs的最短用时时间为周期t；并规定周期的十分之一为一个单位时间t0。
本发明的技术原理为：设置合理的假定条件，在此条件基础上可以判定出传感器的旋转方向以及旋转过程中是否经过零点；在传感器的旋转方向以及旋转过程中是否经过零点的基础上，可以计算出单位时间的增量，以及总增量(对单位时间增量进行累加或递减)。利用增量的不依赖于传感器安装位置的相对性的特征，实现免标定的目的。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明由于增量是相对值，不依赖于传感器安装位置；模拟器从出厂到使用全过程免于标定，简化了生产流程，提升了使用效率，降低了维护难度；同时传感器安装位置不再受限，可以任意角度安装，降低了装配要求，提升了装配效率；
2、本发明中通过直接计算增量是相对值，受训和组训人员无需额外学习于自身专业无关的标定方法，只需关注训练本身，减少开支，适用于普通人，降低局限性，提高效率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明具体实施例一中模拟器制动踏板示意图；
图2为本发明中角度传感器旋转示意图(不经过零点)；
图3为本发明中角度传感器旋转示意图(经过零点)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为用于训练模拟器操纵装置的角度传感器免标定方法，包括如下：
步骤一：对角度传感器每隔一个单位时间t0采样；并记scur为角度传感器当前采样值，记spro为角度传感器上一时间单位t0采样值；
步骤二：计算角度传感器的实际旋转值scal也即操纵装置实际有效旋转值；训练模拟器操纵装置指：油门踏板、离合踏板、制动踏板、左(右)方向操纵杆、方向盘；
具体计算过程如下：
(1)当角度传感器不经过零点且正向旋转，同时角度传感器零点位于回转行程之外时，
也即：a<|scur-spro|<＝a且spro>scur；
则令：
(2)当角度传感器不经过零点且反向旋转时，
也即：a<|scur-spro|<＝a且spro<scur；
则令：
(3)当角度传感器经过零点且传感器正向旋转，同时角度传感器零点位于回转行程之内时：
也即：a<|scur-spro|<＝(fs-a)，scur<spro；
则令：
(4)当角度传感器经过零点且反向旋转时，
也即：a<|scur-spro|<＝(fs-a)，scur>spro；
则令：
其中，a为角度传感器的波动误差，为消除传感器信号自身的波动和采样误差，忽略单位时间内的极小的数据变化；
a为一个单位时间内角度传感器的平均旋转阈值a＝fs/10，其中，fs为角度传感器量程；
当机械装置触发零位开关时，scal置0，也即scal＝0。
优选地，在步骤一前，通过实际测量和验证操纵装置操作下，角度传感器从零位旋转至满刻度即旋转一个量程fs的最短用时时间为周期t；并规定周期的十分之一为一个单位时间t0。
具体实施例一：
如图1所示，为某型坦克模拟器的制动踏板的平面示意图，踏板1通过传动齿轮2带动磁敏角度传感器3旋转。初始位置设有轻触开关，装置归位时触发，即为零位开关。回转角度记为θ，我军目前陆战装甲车辆操纵装置回转角度θ不超过90°。按实际操作经验和实验验证，操纵装置从零位到满刻度至少需要100ms；在10ms内操纵装置传感器的变化值阈值不超过满量程的十分之一；将本算法计算周期设为10ms，记为本算法中的一个单位时间t，单位时间增量记为δ。
如图2和图3所示，满量程记为fs，a为单位时间变化阈值，a＝fs/10；为消除传感器信号自身的波动和采样误差，忽略单位时间内的极小的数据变化，波动误差记为a。
scur记为传感器实时(当前)采样值；
spro记为传感器上一时间单位采样值；
scal记为计算值，即操纵装置实际有效值。
当机械装置触发零位开关时，将scal置位0，即＝0。
实际操作中的4中情况：
(1)当角度传感器不经过零点且正向旋转(如：踩下踏板)如图2，同时角度传感器零点位于回转行程之外时，
也即：a<|scur-spro|<＝a且spro>scur；
则令：
2)当角度传感器不经过零点且反向旋转时(如：松开踏板)如图2，
也即：a<|scur-spro|<＝a且spro<scur；
则令：
(3)当角度传感器经过零点且传感器正向旋转，同时角度传感器零点位于回转行程之内时(如图3)：
也即：a<|scur-spro|<＝(fs-a)，scur<spro；
则令：
(4)当角度传感器经过零点且反向旋转时(如图3)，
也即：a<|scur-spro|<＝(fs-a)，scur>spro；
则令：
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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