滑动开关的开关位置检测装置及方法与流程

1.本公开涉及检测领域，更具体地，涉及一种滑动开关的开关位置检测装置及方法。


背景技术：

2.在汽车中，常用到滑动开关技术，例如，变速器选择杆(transmission selection lever， tsl)或者驻车-倒车-空档-前进档(prnd)杆。
3.这些滑动开关一般具有多个开关位置，通过弹片在多个开关位置之间滑动，而可以控制不同的操作。例如，对于应用到prnd杆中的滑动开关，当该滑动开关处于不同的开关位置时，可以选择不同的档位，从而根据所选择的是驻车、倒车、空档、或前进档而进行车辆控制操作。


技术实现要素：

4.根据本公开的一方面，提供了一种滑动开关的开关位置检测装置，其中滑动开关包括弹片以及至少两个开关位置区域，且相邻开关位置区域之间存在间隔区域。该开关位置检测装置包括：测量模块，被配置为输出用于确定滑动开关的开关位置的电参数测量值；控制器，被配置为：以预定采样频率从测量模块获取电参数测量值；基于当前采样点之前的预设时间段内的电参数测量值序列生成待检测轨迹，确定基准曲线轨迹中与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹；以及基于特定部分轨迹确定开关位置。基准曲线轨迹上的每个轨迹点的坐标指示：该轨迹点在至少两个开关位置区域和间隔区域上的位置点、以及该位置点处的基准电参数测量值。
5.根据本公开的另一方面，提供了一种滑动开关的开关位置检测方法，其中滑动开关包括弹片以及至少两个开关位置区域且相邻开关位置区域之间存在间隔区域。该开关位置检测方法包括：以预定采样频率从测量模块获取电参数测量值；基于当前采样点之前的预设时间段内的电参数测量值序列生成待检测轨迹，确定基准曲线轨迹中与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹；以及基于特定部分轨迹确定开关位置，其中，基准曲线轨迹上的每个轨迹点的坐标指示：该轨迹点在至少两个开关位置区域和间隔区域上的位置点、以及该位置点处的基准电参数测量值。
附图说明
6.图1a-1b示出了根据本公开实施例的用于滑动开关的开关位置检测装置(一并示出了滑动开关)的结构。
7.图2a示意性地示出了滑动开关的各个开关位置区域发生磨损或划痕的示例。
8.图2b-2c示意性地示出了随着磨损或杂质堆积的程度变化，弹片与开关位置区域之间的接触电阻值的变化情况。
9.图3a-3c示意性地示出了在开关位置区域上存在磨损区域或杂质堆积区域时，弹片位于滑动区域上的各个位置点时的电参数测量值的示意变化曲线。
10.图4a-4d示出了根据本公开实施例的开关位置检测装置而进行开关检测的几种示例。
11.图5示出了根据本公开的实施例的用于滑动开关的开关位置检测方法的流程图。
具体实施方式
12.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
13.图1a-1b示出了根据本公开实施例的用于滑动开关的开关位置检测装置(为了便于描述，一并示出了滑动开关)的结构。
14.如图1a所示，开关位置检测装置100由测量模块101以及控制器102构成。
15.滑动开关s可以在多个开关位置之间切换，即在多个开关位置区域之间滑动，并且当滑动开关s处于不同的开关位置时，开关位置检测装置100中的测量模块101会向控制器102输出属于不同电参数测量值阈值范围的电参数测量值，控制器102根据属于不同的电参数测量值阈值范围的电参数测量值而确定出开关所处的不同开关位置。控制器包括但不限于微控制器单元(micro control unit，mcu)。
16.更具体地，控制器102根据测量模块的结构以及参数和经验数据，首先分别为滑动开关s的每个开关位置预先设置与该开关位置对应的电参数测量值阈值范围，得到多个电参数测量值阈值范围，并且不同开关位置对应的电参数测量值阈值范围彼此不重叠，具有预定间隙范围，在该预定间隙范围中的电参数测量值被认为是无效的电参数测量值，不用于判断开关位置。控制器可以以特定频率实时地从测量模块获取在滑动开关进行切换操作过程中的电参数测量值，并且由于mcu或其他处理模块构成的控制器通常只能处理数字信号，因此为了便于控制器运行，通常还需额外地通过模数转换(adc)过程将获取的电参数测量值转换为数字电参数测量值(后文为了便于描述，均称为电参数测量值)。然后，将电参数测量值与预先设置的多个电参数测量值阈值范围进行比较，从而确定出该获取的电参数测量值在哪个开关位置所对应的电参数测量值阈值范围内，进而确定出滑动开关处于的开关位置。此外，如果确定该获取的电参数测量值不属于预先设置的多个电参数测量值阈值范围中的任何一个，即控制器102不能基于该获取的电参数测量值确定滑动开关切换到了哪个位置，则此时控制器102可以确定开关检测系统中存在错误，例如切换操作不当、开关短路、接触不良、外界干扰等，并可选地进行提醒和/或使开关位置检测装置停止工作。
17.为了更清楚地描述本公开，图1b还示意性地示出了滑动开关s和开关位置检测装置100的具体结构。然而，本领域技术人员将理解的是，滑动开关s和开关位置检测装置100的其他结构也是可行的，只要满足滑动开关s具有多个开关位置并且开关位置检测装置100中的测量模块101在滑动开关s处于不同的开关位置时能输出属于不同的电参数测量值阈值范围的电参数测量值即可。
18.如图1b所示，滑动开关s可以包括弹片、相互之间存在物理间隔的多个焊盘(图中为第一焊盘pad 1、第二焊盘pad 2和第三焊盘pad 3)以及一个共用的接地焊盘pad g，一个焊盘对应一个开关位置区域。弹片停留在一个焊盘处时可以将该个焊盘和该接地焊盘电连
接，其中弹片连接在第一焊盘pad 1、第二焊盘pad 2或第三焊盘pad 3和接地焊盘之间时形成的路径存在电阻(包括弹片与焊盘/接地焊盘的接触电阻以及弹片自身的导通电阻)。此外，在弹片滑动经过两个焊盘之间的间隔区域期间，弹片不与第一焊盘pad 1、第二焊盘pad 2或第三焊盘pad 3中的任何一个电接触，此时测量模块会输出一个恒定的电信号，该电信号的值不属于任何电参数测量值阈值范围。
19.可选地，开关位置检测装置100中的测量模块101包括串联电阻支路以及模数转换模块(图1b中省略了模数转换部分)，串联电阻支路的一端连接电源，另一端接地，串联电阻支路中的电阻之间除从上到下第一个节点作为测量模块101的输出端输出电参数测量值(电压值)之外，其余的节点分别连接到各个焊盘(例如第一焊盘pad 1、第二焊盘pad 2和第三焊盘pad 3)，在弹片在不同焊盘上时，测量模块101可以向控制器输出属于各个焊盘(开关位置)所对应的预先设置的各个电压阈值范围之一的电压测量值。控制器能从测量模块101获取属该电压测量值，并根据各个电压测量值阈值范围而确定开关所处的不同开关位置。在弹片不与第一焊盘pad 1、第二焊盘pad 2或第三焊盘pad 3中的任何一个电接触时，测量模块会输出一个恒定的电压测量值(后文也称为开路电压)，并且该恒定的电压测量值不属于任何电压阈值范围。应理解，焊盘(开关位置)的数量不限于图1b中所示的三个，可以根据实际情况而进行设置。
20.然而，滑动开关s的每个开关位置区域(例如第一-第三焊盘区域)上在开关切换多次之后会出现磨损或划痕，并可能进一步形成坑穴(pit)，或者可能会有杂质堆积在每个开关位置区域上。磨损或划痕的出现可能是由于开关位置区域的导电材料(例如，金或镍)自身的磨损导致。堆积在开关位置区域上的杂质可以是灰尘中的二氧化硅。随着焊盘的磨损或划痕的严重程度逐渐增加或者杂质堆积的严重程度逐渐增加，弹片与每个开关位置区域中出现磨损或划痕以及杂质堆积的部分区域之间的接触电阻值也逐渐增加。
21.图2a示意性地示出了与图1b所示的开关位置检测装置相关联的滑动开关的滑动区域发生磨损或划痕的实例。图2b-2c示意性地示出了随着磨损或杂质堆积的程度变化，弹片与开关位置区域之间的接触电阻值的变化情况。
22.在图2a中，(1)示出了接地焊盘pad g和其余三个焊盘(每个焊盘区域对应一个开关位置区域)上存在由于磨损或划痕而形成的多个坑穴(磨损区域)，并且(2)和(3)示出了在分别对磨损区域1和磨损区域2进行放大后，磨损区域1的磨损或划痕比磨损区域2更严重。
23.假设弹片从第一开关位置区域的起点处滑动到第三开关位置区域的终点处，且每个开关位置区域上均存在磨损区域或存在杂质堆积区域，图2b示出了沿水平方向在滑动区域(包括第一-第三开关位置区域以及间隔区域)上的各个位置点处弹片与滑动区域之间的接触电阻值的示意变化情况。
24.更进一步，图2c以一个开关位置区域(例如第一焊盘pad 1对应的第一开关位置区域)为例，假设该开关位置区域上存在三处磨损区域或杂质堆积区域，示出了随着磨损区域或杂质堆积区域上存在的磨损或杂质堆积的程度，在该开关位置区域上的各个位置点处弹片与该开关位置区域之间的接触电阻值的变化情况。从图2c中可以看出，磨损或杂质堆积的程度越高，则弹片与该磨损区域或杂质堆积区域之间的接触电阻值就越大。
25.同时，弹片与磨损区域或杂质堆积区域之间的接触电阻值增加会导致当弹片位于
该磨损区域或杂质堆积区域上的各个位置点处时所测得的电参数测量值相应地变化。例如，当基于图1b所示的开关位置检测装置的结构来进行开关位置检测时，弹片与开关位置区域上的磨损区域或杂质堆积区域之间的接触电阻值增加，对于磨损区域或杂质堆积区域上的某个特定位置点，在弹片位于该位置点时测量模块输出的电参数测量值(电压值)也会随之增加。
26.图3a-3c示意性地示出了基于图1b所示的开关位置检测装置，在开关位置区域上存在磨损区域或杂质堆积区域时，弹片位于滑动区域上的各个位置点时的电参数测量值(电压测量值)的示意变化曲线。
27.图3a-3b分别示意性地示出了开关位置区域上的磨损区域或杂质堆积区域中磨损或杂质堆积的程度较低和较高时，弹片位于滑动区域的各个位置点对应的电压测量值的变化曲线。在图3a所示的情况中，即使各个开关位置区域上的磨损区域或杂质堆积区域中的各个位置点对应的电压测量值相对于其他区域的各个位置点处对应的电压测量值有一定偏移，但是偏移量较小，仍然不会导致电压测量值偏移出该开关位置区域的开关位置对应的电压测量值阈值范围。而在图3b所示的情况中，各个开关位置区域上的磨损区域或杂质堆积区域中的一些位置点处对应的电压测量值相对于其他区域的各个位置点对应的电压测量值大幅度偏移，并且偏移出该开关位置区域的开关位置对应的电压测量值阈值范围(例如第一开关位置区域和第二开关位置区域上的某些位置点所对应的电压值分别超出了对应的第一电压值范围和第二电压值范围)。
28.图3c示出了基于图1b所示的开关位置检测装置，在开关位置区域上存在磨损区域或杂质堆积区域时，弹片位于滑动区域上的各个位置点时的电压测量值的具体变化曲线。
29.在图3c中，水平坐标为滑动区域(图中以第一-第三开关位置区域以及相邻焊盘之间的间隔区域为例)上的各个位置点，竖直坐标为当弹片位于各个位置点时测量模块输出的电压测量值。当弹片在第一焊盘的各个位置点时，控制器获取的电压测量值包括如图3c中圆圈1和圆圈2所示的范围内的电压测量值。对于属于圆圈1的电压测量值，按照一种检测方法，控制器会将该电压测量值作为无效值，并可选地确定开关位置检测装置中存在错误。对于属于圆圈2的电压测量值，控制器会根据该电压测量值而确定滑动开关目前已经切换到第二开关位置区域。此外，当弹片在向第二开关位置区域切换过程中，控制器获取的电压测量值可能包括如图3c中圆圈3所示的范围内的电压测量值，此时弹片恰好位于两个开关位置区域之间的间隔区域。对于属于圆圈3的电压测量值，按照一种检测方法，由于该电压测量值为开路电压且持续一段时间，因此控制器会将该电压测量值作为无效值，并可选地确定开关位置检测装置中存在错误，但是这样可能会频繁报错。或者，如果控制器不将电压测量值为开路电压的情况视为开关位置检测装置中存在错误，可能会在开关位置检测装置中确实存在错误的情况下而不能准确确定，从而影响安全性和可靠性。
30.此外，由于弹片在滑动过程中一般还伴随着抖动，所以在弹片滑动到新的开关位置时，即控制器在开始获取到属于新的电压测量值范围内的电压测量值时，通常等待一段用于滤波或去抖的附加时间，在该时间之后控制器再基于所获得的电压测量值进行开关位置的确定。
31.因此，如果采用上述检测方法，控制器可能会频繁地报错，并且在确定新的开关位置时可能会有附加的延时，还可能确定出错误的开关位置。
32.为了解决上述问题，本公开提出一种改进的开关位置检测装置及方法，其能够在各个开关位置区域的至少部分区域上存在磨损或杂质堆积的情况下，仍然能够正确且快速地检测开关位置，同时增加开关位置检测的准确性和可靠性。存在磨损或杂质堆积的部分区域在后文也称为磨损或杂质堆积区域。
33.根据本公开的实施例，提供了一种开关位置检测装置。该开关位置检测装置可以具有与参考图1a-1b描述的开关位置检测装置100相同的物理结构，这里省略对其详细描述。
34.本技术提供的开关位置检测装置可以基于弹片在滑动过程中测量模块所测量到的多个电参数测量值来进行位置确定，从而提高开关位置检测的准确性以及改善确定过程的延时。
35.为此，开关位置检测装置100中的控制器102被配置为执行以下操作。
36.首先，控制器102以预定采样频率从测量模块101获取电参数测量值。
37.可选地，电参数测量值为电阻测量值、电压测量值、电流测量值中的至少一个。
38.可选地，随着弹片与各个开关位置区域上的磨损或杂质堆积区域之间的接触电阻值增大，磨损或杂质堆积区域中的各个位置点处的电参数测量值也随着接触电阻值的增大而变化。
39.然后，控制器102基于当前采样点之前的预设时间段内的电参数测量值序列生成待检测轨迹。
40.电参数测量值序列是指在该预设时间段内的各个采样点所获取的电参数测量值按采样时间顺序排列的序列。
41.接着，控制器102确定基准曲线轨迹中与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹，并基于该特定部分轨迹确定开关位置。
42.基准曲线轨迹上的每个轨迹点的坐标指示：该轨迹点在滑动区域(即各个开关位置区域和间隔区域)上的位置点、以及该位置点处的基准电参数测量值。
43.可选地，将基准曲线轨迹按离散轨迹点存储，例如每两个相邻离散轨迹点的水平坐标等距，且最小水平坐标与最大水平坐标之间的总长度小于等于滑动区域的长度，每个离散轨迹点的竖直坐标为相应位置点对应的基准电参数测量值。例如，按照水平坐标等距的方式将基准曲线轨迹存储为离散轨迹点：(x1，vr1)，(x2，vr1)，(x3，vr1)，(x4，vr2)，(x5，vr2)，(x6，vr3)，(x7，vr4)，...，其中相邻的两个水平坐标等距。
44.可选地，确定基准曲线轨迹中与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹包括：对于待检测轨迹中的每个电参数测量值，确定基准曲线轨迹中与该电参数测量值相匹配的至少一个离散轨迹点；基于分别与待检测轨迹中的每个电参数测量值相匹配的离散轨迹点，获得与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹。
45.可选地，匹配算法采用隐马尔科夫模型算法。在这种情况下，将在预设时间段内的电参数测量值序列作为观测序列，电参数测量值序列中的每个电参数测量值作为观测状态，而弹片在预设时间段内经过的多个位置点作为隐藏序列，每个位置点为隐藏状态。
46.具体地，对于待检测轨迹中的每个电参数测量值，确定基准曲线轨迹中与该电参数测量值相匹配的至少一个离散轨迹点包括：对于每个电参数测量值，确定基准电参数测量值与该电参数测量值的偏离(例如偏差或偏差百分比)在第一阈值范围(例如在电参数测
量值的30％)内的至少一个离散轨迹点，并且将至少一个离散轨迹点对应的位置点的集合作为该电参数测量值的候选位置点集，其中每个候选位置点的发射概率随着对应的基准电参数测量值与该电参数测量值的偏离增大而减小。此外，基于分别与待检测轨迹中的每个电参数测量值相匹配的离散轨迹点，获得与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹包括：计算相邻电参数测量值的候选位置点集之间的状态转移概率矩阵，其中分别属于两个相邻电参数测量值的候选位置点集的两个候选位置点的距离越近，该两个候选位置点的状态转移概率越大；以及基于每个候选位置点集中的每个候选位置点的发射概率以及相邻电参数测量值的候选位置点集之间的状态转移概率矩阵，确定与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹。
47.更进一步，基于每个候选位置点集中的每个候选位置点的发射概率以及各个状态转移概率矩阵确定与待检测轨迹匹配的特定部分轨迹包括：将待检测轨迹中的第一个电参数测量值的候选位置点集中的每个候选位置点的发射概率作为状态概率；对于待检测轨迹中的第i个电参数测量值，根据第i-1个电参数测量值的候选位置集中的每个候选位置点的状态概率、第i-1个电参数测量值的候选位置集到第i个电参数测量值的候选位置集的状态转移概率矩阵、以及第i个电参数测量值的候选位置集中的每个候选位置点的发射概率，来确定第i个电参数测量值的候选位置集中的每个候选位置点的状态概率；以及基于第n个电参数测量值的候选位置点集中具有最高状态概率的候选位置点，确定待检测轨迹匹配的特定部分轨迹，其中，i大于等于2，且小于等于n，n为待检测轨迹中的电参数测量值的总数量。
48.以下通过一简单示例来更详细地描述采用隐马尔科夫模型算法的匹配过程。
49.已知基准曲线轨迹，且如前面所述，该基准曲线轨迹可以以离散的方式进行存储，即可以将位置点与对应的基准电参数测量值以(xi，vri)的离散点的形式存储在内部存储中。
50.在预设时间段内获得的电参数测量值序列为(v1，v2，v3....vn)，这是观测序列，v1、v2、
…
、vn为观测状态，这些是控制器通过采样而获取的。
51.电参数测量值序列(v1，v2，v3....vn)中的每个电参数测量值vi都可以与滑动区域上的一个位置点xi相对应，而对应的位置点是未知的。此外，每个电参数测量值vi(i＝1...n)最终要匹配到一个离散轨迹点，并且可能两个以上的离散轨迹点具有相同基准电参数测量值，即，一个电参数测量值可能与两个以上的离散轨迹点最接近。与电参数测量值序列(v1，v2，v3....vn)匹配的多个离散轨迹点对应的位置点的序列为隐藏序列。
52.基准电参数测量值与电参数测量值vi的偏离在第一阈值范围内的离散轨迹点对应的位置点的集合可以被视为电参数测量值vi的第i候选位置点集，并且第i候选位置点集中每个候选位置点的发射概率相关于其基准电参数测量值与电参数测量值vi的偏离，该偏离越大，发射概率越小，反之该位置点的发射概率越大。在一些实施例中，可以根据正态分布来为每个候选位置点集中的每个候选位置点确定发射概率。
53.然后，计算相邻的电参数测量值的候选位置点集之间的状态转移概率矩阵。可以根据多种算法来得到状态转移概率矩阵，这些算法都基于这样的思想来设计：分别属于不同候选位置点集的两个候选位置点的距离越近，这两个候选位置点之间的状态转移概率越大。
54.接着，基于维特比算法来得到与电参数测量值序列对应的、位置点构成的概率最高的最优路径。具体步骤如下：
55.1.将电参数测量值v1的第一候选位置点集中每个候选位置点的发射概率作为起始状态概率。
56.2.从前往后遍历每一个电参数测量值对应的候选位置点集中的每个候选位置点，对于每个候选位置点，用以下方法计算当前电参数测量值的所有候选位置点的状态概率：
57.a.遍历当前电参数测量值的所有候选位置点；
58.b.对每个候选位置点(当前状态)，遍历所有上一状态，通过公式：当前状态概率＝上一状态概率*上一状态转移到当前状态的概率*当前状态发射概率来计算当前状态的概率。
59.3.当电参数测量值序列都遍历完之后，查找状态概率最大的当前状态，然后查找这个概率值对应的上一状态，就这样反向推导，所得到的位置点序列(倒序的)就是最大概率的隐藏序列，即最优路径，也是电参数测量值序列对应的位置点序列。
60.例如，作为示例而非限制，设电参数测量值序列为(v1，v2，v3)，且v1对应的第一候选位置点集为a＝(a1，a2，a3)，每个候选位置点的发射概率为p
e
(a)＝(0.2，0.3，0.7)，v2对应的第二候选位置点集为b＝(b1，b2，b3)，每个候选位置点的发射概率为p
e
(b)＝(0.4，0.2，0.1)，且a-b的状态转移概率矩阵为：
[0061][0062]
同时，v3对应的第二候选位置点集为c＝(c1，c2，c3)，每个候选位置点的发射概率为pe(c)＝(0.3，0.2，0.5)，且b-c的状态转移概率矩阵为：
[0063][0064]
对于电参数测量值v1，将发射概率p
e
(a)＝(0.2，0.3，0.7)作为起始状态概率p
s
(a)，并且可知候选位置点a3的状态概率最大。
[0065]
对于电参数测量值v2：
[0066]
1.针对候选位置点b1，可能有三种路径：a1-b1，a2-b1，a3-b1。选择路径a1-b1时b1的状态概率为：p
s
(b1)＝p
s
(a1)*p
s
(a1-b1)*p
e
(b1)＝0.2*0.2*0.4＝0.016；选择路径a2-b1时b1的状态概率为p
s
(b1)＝p
s
(a1)*p
s
(a2-b1)*p
e
(b1)＝0.3*0.5*0.4＝0.06；选择路径a3-b1时b1的状态概率为p
s
(b1)＝p
s
(a1)*p
s
(a3-b1)*p
e
(b1)＝0.7*0.1*0.4＝0.028。这三种路径中选择路径a2-b1时b1的状态概率最大，说明剩余两条路径不可能构成最终的最优路径的子路径。
[0067]
2.针对候选位置点b2，可能有三种路径：a1-b2，a2-b2，a3-b2。选择路径a1-b2时b2的状态概率为：p
s
(b2)＝p
s
(a1)*p
s
(a1-b2)*p
e
(b2)＝0.2*0.3*0.2＝0.012；选择路径a2-b2时b2的状态概率为p
s
(b2)＝p
s
(a2)*p
s
(a2-b2)*p
e
(b2)＝0.3*0.6*0.2＝0.036；选择路径a3-b2时b2的状态概率为p
s
(b2)＝p
s
(a1)*p
s
(a3-b2)*p
e
(b2)＝0.7*0.4*0.4＝0.112。这三种路径中选择路径a3-b2时b2的状态概率最大，说明剩余两条路径不可能构成最终的最优路径的一部分。
[0068]
3.针对候选位置点b3，可能有三种路径：a1-b3，a2-b3，a3-b3。选择路径a1-b3时b3
的状态概率为：p
s
(b3)＝p
s
(a1)*p
s
(a1-b3)*p
e
(b3)＝0.2*0.1*0.1＝0.002；选择路径a2-b3时b3的状态概率为p
s
(b3)＝p
s
(a2)*p
s
(a2-b3)*p
e
(b3)＝0.3*0.2*0.1＝0.006；选择路径a3-b3时b3的状态概率为p
s
(b3)＝p
s
(a3)*p
s
(a3-b3)*p
e
(b3)＝0.7*0.2*0.1＝0.014。这三种路径中选择路径a3-b3时b3的状态概率最大，说明剩余两条路径不可能构成最终的最优路径的一部分。
[0069]
通过上述对每个候选位置点的状态概率分析，可以确定路径a2-b1、a3-b2以及a3-b3可能为最终的最优路径的一部分。因此，路径a2-b1、a3-b2以及a3-b3被选择的概率，即b1，b2，b3的最大状态概率分别为0.06、0.112、0.014，用于下一个电参数测量值v3的概率相关计算。
[0070]
接下来对于电参数测量值v3，以类似的概率计算过程进行下列计算：
[0071]
1.针对候选位置点c1，可能有三种路径：b1-c1，b2-c1，b3-c1。选择路径b1-c1时c1的状态概率为：p
s
(c1)＝p
s
(b1)*p
s
(b1-c1)*p
e
(c1)＝0.06*0.3*0.3＝0.0054；选择路径b2-c1时c1的状态概率为p
s
(c1)＝p
s
(b2)*p
s
(b2-c1)*p
e
(c1)＝0.112*0.4*0.3＝0.01344；选择路径b3-c1时c1的状态概率为p
s
(c1)＝p
s
(b3)*p
s
(b3-c1)*p
e
(c1)＝0.014*0.4*0.3＝0.00168。这三种路径中选择路径b2-c1时c1的概率最大，说明剩余两条路径不可能构成最终的最优路径的一部分。
[0072]
2.针对候选位置点c2，可能有三种路径：b1-c2，b2-c2，b3-c2。选择路径b1-c2时c2的状态概率为：p
s
(c2)＝p
s
(b1)*p
s
(b1-c2)*p
e
(c2)＝0.06*0.1*0.2＝0.0012；选择路径b2-c2时c2的状态概率为p
s
(c1)＝p
s
(b2)*p
s
(b2-c2)*p
e
(c2)＝0.112*0.3*0.2＝0.00672；选择路径b3-c2时c2的状态概率为p
s
(c2)＝p
s
(b3)*p
s
(b3-c2)*p
e
(c2)＝0.014*0.2*0.2＝0.00056。这三种路径中选择路径b2-c2时c2的状态概率最大，说明剩余两条路径不可能构成最终的最优路径的一部分。
[0073]
3.针对候选位置点c3，可能有三种路径：b1-c3，b2-c3，b3-c3。选择路径b1-c3时c3的状态概率为：p
s
(c3)＝p
s
(b1)*p
s
(b1-c3)*p
e
(c3)＝0.06*0.2*0.5＝0.006；选择路径b2-c3时c3的状态概率为p
s
(c1)＝p
s
(b2)*p
s
(b2-c3)*p
e
(c3)＝0.112*0.2*0.5＝0.0112；选择路径b3-c3时p(c3)的概率为p
s
(c3)＝p
s
(b3)*p
s
(b3-c3)*p
e
(c3)＝0.014*0.3*0.5＝0.0021。这三种路径中选择路径b2-c3时c3的状态概率最大，说明剩余两条路径不可能构成最终的最优路径的子路径。
[0074]
通过上述对每个候选位置点的路径分析，可以确定v3的候选位置点集中状态概率最高的为状态(候选位置点)c1对应的0.01344，c1是从状态(候选位置点)b2转移而来，即路径b2-c1是电参数测量值v2到v3匹配的最优子路径。而对于状态b2，基于前述分析，从状态a3转移到状态b2的概率最大，即a3-b2为电参数测量值v1到v2匹配的最优子路径。因此，可以确定与电参数测量值序列(v1，v2，v3)对应的状态序列为a3-b2-c1。从而，可以确定与电参数测量值v1对应的位置点为a3，与电参数测量值v2对应的位置点为b2，以及与电参数测量值v3对应的位置点为c1。
[0075]
因此，可以确定当前采样点对应的电参数测量值v3与位置点c1匹配，因此可以将位置点c1所位于的开关位置区域所对应的开关位置确定为当前开关位置。
[0076]
以上具体示出了基于隐马尔可夫模型算法针对包括三个电参数测量值的序列得到概率最高的最优路径，即匹配的轨迹点对应的位置点序列，当电参数测量值序列包括更
多的电参数测量值通过类似的操作来得到最优路径，从而得到与电参数测量值序列匹配的位置点序列以及匹配的多个离散轨迹点。此外，上述示例中所列出的具体数字也是为了更好地说明匹配过程，而不应被理解为对本公开的限制。
[0077]
可见，基于隐马尔科夫模型可以将电参数测量值序列中的电参数测量值的变化趋势用所存储的多个离散轨迹点对应的位置点序列来反映，而基于该多个离散轨迹点生成的特定部分轨迹与电参数测量值序列生成的待检测轨迹形状可能有差异。从单个电参数测量值所匹配的单个离散轨迹点来看，该离散轨迹点对应的位置点与获取该电参数测量值时弹片所位于的滑动区域上的实际位置点可能有一些差异，但是控制器输出的仅仅是开关位置信息，该离散轨迹点对应的位置点与弹片的实际位置点都在同一开关位置区域上(例如，在同一个焊盘区域上)，从而不影响最终确定的正确开关位置。
[0078]
应注意，虽然上述基于隐马尔科夫模型对可行的匹配算法进行了详细描述，但是这仅仅是为了更好地理解本技术而进行的说明，本领域技术人员可知，其他匹配算法，诸如几何形状匹配算法也是可行的。
[0079]
在一些情况下，在预设时间段内获取的电参数测量值序列可能与基准曲线轨迹中的多个特定部分轨迹匹配(例如，通过隐马尔科夫模型获取了相同概率的多条最优路径，考虑到误差，与最优路径的概率的差值对于最优路径的概率的百分比在例如2％以内的概率也被认为与最优路径的概率相同，其他匹配算法和下文也类似)，则基于每个特定部分轨迹来得到非最终开关位置，并且在基于每个特定部分轨迹所确定的非最终开关位置一致的情况下，将该非最终开关位置确定为当前的开关位置；在每个特定部分轨迹所确定的非最终开关位置不一致的情况下，可以i)将最多数特定部分轨迹所确定的非最终开关位置或概率总和最高的非最终开关位置(基于确定各个非最终开关位置的各个最优路径的概率的和)确定为当前的开关位置，或者ii)重新获取在当前采样点之前比预设时间段更长的时间段内的备选电参数测量值序列，或者此时不进行开关位置确定，并且继续在当前采样点之后的更多采样点获取额外的电参数测量值，以基于先前的电参数测量值序列以及额外的电参数测量值得到备选电参数测量值序列，然后将该备选电参数测量值序列生成的备选待检测轨迹与基准曲线轨迹进行匹配，以获得备选特定部分轨迹，再基于备选特定部分轨迹来得到当前开关位置。
[0080]
在一些情况下，在当前采样点的预设时间段内获取的电参数测量值序列中的每个电参数测量值几乎不变，这可能是弹片静止在某一处的情况或者弹片在比较光滑(即磨损或杂质堆积影响很小可忽略)的开关区域上滑动的情况，该电参数测量值序列应该与基准曲线轨迹中的一个轨迹点或具有相同基准电参数测量值的多个轨迹点形成的轨迹相匹配，但是该轨迹点对应的位置点或该多个轨迹点对应的位置点序列可能位于不同的开关位置区域(例如，通过隐马尔科夫模型得到了不同的开关位置区域上相同最大概率的位置点，或不同的开关位置区域上相同最大概率的位置点序列)，因此可能无法确定正确的唯一开关位置。
[0081]
在上述情况下，可以基于先前最后一次确定开关位置时所基于的位置点来进行开关位置确定。例如，与包括几乎不变的电参数测量值的电参数测量值序列匹配的一个位置点或位置点序列可能为位于不同开关位置区域上的位置点x5、x50和x100之一或位置点序列(x5-x20)、(x50-x65)或(x100-x115)之一，而先前最后一次确定开关位置时所基于的位
置点为x3，因此可以确定目前与该电参数测量值序列匹配的位置点或位置点序列应该为x5或x5-x20(第一开关位置)，而不是距x3更远的x50或x50-x65(第二开关位置)以及x100或x100-x115(第三开关位置)。或者，如果确定存在多个可能的开关位置时，控制器还可以将确定的多个可能的开关位置发送到系统中的上层控制装置(例如汽车中的电子控制单元)，同时还向上层控制装置指示目前的开关位置信息的可信度较低，从而上层控制装置可以忽略该开关位置信息并等待，直到从控制器发送其他可靠的唯一开关位置信息。
[0082]
在本公开的实施例中，滑动弹片的速度一般考虑在人类用户能操作的常规速度范围内，例如，滑动速度过慢时弹片不与开关位置区域接触的时间可能相对较长，控制器在检测到电参数测量值为开路电压持续过长的时间时可以判断滑动速度过慢，从而报错。此外，要在其间获取电参数测量值的预设时间段的时长以及采样频率也可以基于该常规速度范围来进行选择。
[0083]
另一方面，根据本公开实施例，如前面分析，在开关多次切换之后或使用时间较长时，在滑动区域上会存在磨损或杂质堆积，并且磨损或杂质堆积的程度变化会使得弹片在磨损或杂质堆积区域中的各个位置点时所获取的电参数测量值也发生变化，因此，控制器还随着磨损或杂质堆积的程度变化而对基准曲线轨迹进行更新，从而提高匹配准确性以及匹配度。
[0084]
更新基准曲线轨迹包括：基于电参数测量值序列，更新基准曲线轨迹。
[0085]
可选地，将弹片位于至少两个开关位置区域以及间隔区域上的各位置点时电参数测量值的理论值作为该位置点的基准电参数测量值，以生成基准曲线轨迹。例如，可以基于测量电路的结构而计算在每个开关位置区域上时的电参数测量值的理论值，且每个开关位置区域上的各个位置点对应的电参数测量值的理论值基本上相等，并且当基于图1b所示的测量电路的结构时，基准曲线轨迹为具有不同电压值的台阶的阶梯形状的轨迹，并且不同电压值的相邻台阶之间由开路电压值间隔开。
[0086]
更具体地，一种更新方式可以包括：对于所述电参数测量值序列中的任一电参数测量值，在该电参数测量值与所匹配的对应轨迹点的基准电参数测量值的偏离超出偏离阈值(例如，10％)时，用该电参数测量值更新该对应轨迹点的基准电参数测量值。
[0087]
在某些情况下，如前面所述，如果采用离散轨迹点的存储方式时，一个电参数测量值序列中可能有两个以上的电参数测量值匹配到同一个离散轨迹点，此时可以基于该两个以上的电参数测量值来更新该对应离散轨迹点的基准电参数测量值，例如用它们的平均值、中值、它们当中最大的电参数测量值或最小的电参数测量值等等来更新。
[0088]
或者，另一种更新方式可以包括：对于所述电参数测量值序列中的任一电参数测量值，在该电参数测量值与所匹配的对应轨迹点的基准电参数测量值的偏离超出偏离阈值时，对针对该对应轨迹点的偏离次数进行累加(即加1)，并且在针对该对应轨迹点的偏离次数达到预定偏离次数的情况下，利用超出偏离阈值的预定偏离次数的偏离所对应的这些电参数测量值中的至少一部分来更新该对应轨迹点的基准电参数测量值，例如用它们或其一部分的平均值、中值、它们当中最大的电参数测量值或最小的电参数测量值等等来更新。这样可以使得系统不会频繁更新，从而以提高系统的可靠性和减小功耗。
[0089]
可选地，偏离为电参数测量值相对于对应轨迹点的基准电参数测量值的偏差，并且偏离阈值为偏差阈值，或者偏离为电参数测量值相对于对应轨迹点的基准电参数测量值
的偏离百分比，所述偏离阈值为百分比阈值。偏差阈值或百分比阈值可以根据实际设计和性能要求来进行设计。
[0090]
图4示出了根据本公开实施例的开关位置检测装置而进行开关检测的几种示例。
[0091]
如图4a所示，基于所获取的电参数测量值序列生成待检测轨迹，通过匹配算法而与基准轨迹图中的特定部分轨迹b1相匹配，可知该特定部分轨迹b1中与当前采样点tc的电参数测量值对应的轨迹点p1对应的是第一开关位置区域上的位置点px1，从而确定此时弹片位于第一开关位置区域，开关位置为第一开关位置。然而，如果按照一般的开关位置检测方法，当前采样点tc的电参数测量值位于第二开关位置区域所对应的电参数测量值阈值范围，因此会错误地确定弹片位于第二开关位置区域，开关位置为第二位置。
[0092]
如图4b所示，基于所获取的电参数测量值序列生成待检测轨迹，通过匹配算法而与基准轨迹图中的特定部分轨迹b2相匹配，可知该特定部分轨迹b2中与当前采样点tc对应的轨迹点p2对应的是第二开关位置区域上的位置点px2，从而确定此时弹片位于第二开关位置区域，开关位置为第二开关位置。然而，如果按照一般的开关位置检测方法，当前采样点tc的电参数测量值位于第三开关位置区域所对应的电参数测量值阈值范围，因此会错误地确定弹片位于第三开关位置区域，开关位置为第三位置。
[0093]
如图4c所示，基于所获取的电参数测量值序列生成待检测轨迹，通过匹配算法而与基准轨迹图中的特定部分轨迹b3相匹配，可知该特定部分轨迹b3中与当前采样点tc对应的轨迹点p3对应的是第一开关位置区域和第二开关位置区域之间的位置点px3，从而确定此时弹片位于第一开关位置区域和第二开关位置区域之间的间隔。然而，如果按照一般的开关位置检测方法，当前采样点tc的电参数测量值等于开路电压，因此会错误地确定开关位置检测装置存在开路错误。
[0094]
如图4d所示，基于所获取的电参数测量值序列生成待检测轨迹，通过匹配算法而与基准轨迹图中的特定部分轨迹b4相匹配，可知该特定部分轨迹b4中与当前采样点tc对应的轨迹点p4对应的是第二开关位置区域上的位置点px4，从而确定此时弹片位于第二开关位置区域，开关位置为第二开关位置。然而，如果按照一般的开关位置检测方法，如前面分析，在弹片滑动到新的开关位置时，需要一段附加时间来进行去抖或滤波操作才能得到稳定的电参数测量值，然后才能进行开关位置判断，因此开关位置的确定会延时。
[0095]
根据本公开的另一方面，还提供了一种滑动开关的开关位置检测方法。该滑动开关包括弹片以及至少两个开关位置区域且相邻开关位置区域之间存在间隔区域。
[0096]
图5示出了滑动开关的开关位置检测方法的流程图。
[0097]
在步骤510，以预定采样频率从测量模块获取电参数测量值。
[0098]
可选地，电参数测量值为电阻测量值、电压测量值、电流测量值中的至少一个。在滑动开关的至少一个开关位置区域上存在磨损或杂质堆积，并且随着磨损或杂质堆积程度的增大该弹片与至少一个开关位置区域上存在磨损或杂质堆积的区域之间的接触电阻值增大，获取的电参数测量值随着所述接触电阻值的增大而变化。
[0099]
在步骤520，基于当前采样点之前的预设时间段内的电参数测量值序列生成待检测轨迹。
[0100]
在步骤530，确定基准曲线轨迹中与所述待检测轨迹匹配的特定部分轨迹。基准曲线轨迹上的每个轨迹点的坐标指示：该轨迹点在所述至少两个开关位置区域和间隔区域上
的位置点、以及该位置点处的基准电参数测量值。
[0101]
在步骤540，基于所述特定部分轨迹确定开关位置。
[0102]
此外，为了得到基准曲线轨迹，该方法还可以包括将弹片位于所述至少两个开关位置区域以及间隔区域上的各位置点时电参数测量值的理论值作为该位置点的基准电参数测量值，以生成基准曲线轨迹。同时，为了提高匹配准确性以及匹配度，该方法还可以进一步包括对基准曲线轨迹进行更新，例如基于电参数测量值序列来更新基准曲线轨迹。
[0103]
通过本公开滑动开关的开关位置检测装置和方法，基于弹片在滑动过程中测量模块所测量到的多个电参数测量值来进行位置确定，可以提高开关位置检测的准确性以及改善确定过程的延时。
[0104]
虽然已经针对本公开的各种具体示例实施例详细描述了本公开，但是每个示例通过解释而不是限制本公开来提供。本领域技术人员在得到对上述内容的理解后，可以容易地做出这样的实施例的变更、变化和等同物。因此，本发明并不排除包括将对本领域普通技术人员显而易见的对本主题的这样的修改、变化和/或添加。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，意图是本公开覆盖这样的变更、变化和等同物。
[0105]
除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0106]
以上是对本公开的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本公开的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，可以对示例性实施例进行许多修改而不脱离本公开的范围。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本公开范围内。应当理解，上面是对本公开的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本公开由权利要求书及其等效物限定。