CN103234504B - 一种误差标定、补偿方法及其计算机程序、可读介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种方向盘转角传感器误差标定方法及补偿方法，该误差标定方法包括：控制驱动齿轮转动；通过编码器测量驱动齿轮的转动角度，得到其测量值，同时通过测量传感器对测量齿轮的转动角度进行测量，根据传动比计算得到驱动齿轮转动角度的标准值；根据所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表。该误差补偿方法包括：根据所述测量误差表对所述测量传感器的当前测量信号进行补偿，生成本次测量结果并输出。由于本申请的误差补偿对象是最终的测量信号，且补偿、输出过程不会引入其他由方向盘传感器的硬件本身造成的误差，因此，本申请从根本上解决了现有技术的问题。另外，本申请还公开了相应的计算机程序和计算机可读介质。
Description
技术领域
本申请涉及传感器应用技术领域，尤其涉及一种方向盘转角传感器误差标定方法、补偿方法及其计算机程序和可读介质。
背景技术
方向盘转角传感器，用于测量汽车等交通工具的方向盘的转动角度和转动速度。方向盘转角传感器由驱动齿轮、测量齿轮和测量传感器组成；驱动齿轮与方向盘同步转动，测量齿轮与驱动齿轮啮合，测量齿轮上设置有磁铁，当测量齿轮转动时，穿过测量齿轮的磁场的方向相应发生变化；测量传感器通过测量磁场方向的变化角度，得到相应的测量齿轮的转动角度；进而根据传动比的测量时间计算得到方向盘的转动角度的转动速度。
由于磁铁齿轮、磁铁磁化的非对称性、齿轮的齿形及齿隙等多种原因，方向盘角度传感器的测量值将存在很大的误差。为减小测量误差，现有技术尽在方向盘转角传感器生产过程中对其单个零部件的参数和质量进行严格监控，不仅增加了生产成本，还由于无法保证各个零部件组装而成的转角传感器是否满足误差要求，从而无法从根本上解决测量误差的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请目的在于提供一种方向盘转角传感器误差标定方法、补偿方法及其计算机程序和可读介质，以解决方向盘转角传感器存在测量误差的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种方向盘转角传感器误差标定方法，所述方向盘转角传感器包括驱动齿轮、测量齿轮和测量传感器；
所述误差标定方法包括：
控制所述驱动齿轮按预设速度和预设方向转动；
通过终端检测设备的编码器对所述驱动齿轮的转动角度进行测量，得到所述驱动齿轮转动角度的测量值，同时通过所述测量传感器对所述测量齿轮的转动角度进行测量，根据所述驱动齿轮和测量齿轮的传动比计算得到所述驱动齿轮转动角度的标准值；
根据同一采样时刻的所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表。
优选地，所述测量传感器的测量信号的取值范围为[0,360)，所述根据同一采样时刻的所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表，包括：
以n0=360/n为标定基值，对所述测量值与所述标定基值的比值取整，得到所述测量值对应的标定坐标值；其中，n为正整数；
对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定测量值；
对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值与相应标准值的差值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定误差；
将所述标定坐标值、标定测量值和标定误差进行对应存储，得到所述测量误差表。
优选地，当所述驱动齿轮累计转动时间达到预设时间时，开始获取所述测量值和标准值；当所述驱动齿轮的累计转动角度达到1800deg时，停止获取所述标准值和测量值；其中，所述预设时间在200毫秒～300毫秒内取值。
一种方向盘转角传感器误差补偿方法，基于一种方向盘转角传感器误差标定方法；
所述误差标定方法包括：控制所述驱动齿轮按预设速度和预设方向转动；通过终端检测设备的编码器对所述驱动齿轮的转动角度进行测量，得到所述驱动齿轮转动角度的测量值，同时通过所述测量传感器对所述测量齿轮的转动角度进行测量，根据所述驱动齿轮和测量齿轮的传动比计算得到所述驱动齿轮转动角度的标准值；根据同一采样时刻的所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表；
所述误差补偿方法包括：根据所述测量误差表对所述测量传感器的当前测量信号进行补偿；
根据所述驱动齿轮的转动圈数和所述补偿结果，生成本次测量结果并输出。
优选地，所述测量传感器的测量信号的取值范围为[0,360)，所述根据同一采样时刻的所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表，包括：
以n0=360/n为标定基值，对所述测量值与所述标定基值的比值取整，得到所述测量值对应的标定坐标值；其中，n为正整数；对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定测量值；对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值与相应标准值的差值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定误差；将所述标定坐标值、标定测量值和标定误差进行对应存储，得到所述测量误差表；
所述根据所述测量误差表对所述测量传感器的当前测量信号进行补偿，包括：
对所述当前测量信号Ax与所述标定基值的比值进行去尾运算，得到所述前测量信号的补偿下限值N1；
对所述当前测量信号与所述标定基值的比值进行进一运算，得到所述前测量信号的补偿上限值N2；
查询所述测量误差表，得到所述补偿下限值N1对应的标定测量值AN1和标定误差EN1，以及所述补偿上限值N2对应的标定测量值AN2和标定误差EN2；
根据公式计算得到所述前测量信号Ax对应的当期测量误差Ex；
将所述当前测量信号与当前测量误差相减，得到所述补偿结果。
一种计算机程序，当运行时，用于执行上述任一种误差标定方法。
一种计算机程序，当运行时，用于执行上述任一种误差补偿方法。
一种计算机可读介质，存储有计算机可执行指令，当计算机运行所述可执行指令时，执行上述任一种误差标定方法。
一种计算机可读介质，存储有计算机可执行指令，当计算机运行所述可执行指令时，执行上述任一种误差补偿方法。
从上述的技术方案可以看出，本申请在方向盘转角传感器生产完成时，以其测量传感器的测量结果为测量值、以终端检测设备的编码器的测量结果为标准值，通过相应的数据处理得到该方向盘转角传感器的测量误差表；在方向盘转角传感器使用过程中，通过该测量误差表对当前测量信号进行误差补偿。由于本申请的误差补偿对象是最终的测量信号，且补偿、输出过程不会引入其他由方向盘传感器的硬件本身造成的误差，因此，本申请可从根本上减小甚至消除方向盘转角传感器的测量误差，且成本低，解决了现有技术的问题。
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为本申请实施例一提供的方向盘转角传感器误差标定方法的流程图；
图2为本申请实施例二提供的方向盘转角传感器误差补偿方法的流程图；
图3为本申请实施例三提供的方向盘转角传感器误差标定方法的流程图；
图4为本申请实施例四提供的方向盘转角传感器误差补偿方法的流程图。
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作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。
本申请实施例公开了一种方向盘转角传感器误差标定方法、补偿方法及其计算机程序和可读介质，以解决方向盘转角传感器存在测量误差的问题。
本申请实施例一提供了一种方向盘转角传感器误差标定方法。其中，该方向盘转角传感器包括驱动齿轮、测量齿轮和测量传感器。参照图1，该误差标定方法包括如下步骤：
S101、控制驱动齿轮按预设速度和预设方向转动；
预设速度和预设方向视实际应用情况而定，一般的，预设速度可为500deg/s，预设方向可以为逆时针方向。
S102、通过终端检测设备的编码器对驱动齿轮的转动角度进行测量，得到所述驱动齿轮转动角度的测量值，同时通过所述测量传感器对测量齿轮的转动角度进行测量，根据所述驱动齿轮和测量齿轮的传动比计算得到所述驱动齿轮转动角度的标准值；
S103、根据同一采样时刻的所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表。
需要说明的是，上述误差标定过程的执行时间为该方向盘转角传感器生产完成时，得到的测量误差表可存储在该方向盘转角传感器的电可擦只读存储器EEPROM中。
另外，上述实施例所述的标定方法中，由于终端检测设备的启动过程是一个逐渐加速、稳定的过程，为避免测量错误，可限定当所述驱动齿轮累计转动时间达到预设时间时，开始获取所述测量值和标准值；该预设时间在200毫秒～300毫秒内取值。同时考虑到方向盘转角传感器的测量范围，限定当所述驱动齿轮的累计转动角度达到1800deg时，停止获取所述标准值和测量值，避免增加不必要的数据。
对应于上述实施例一所述的方向盘转角传感器误差标定方法，本申请实施例二提供了一种方向盘转角传感器误差补偿方法，包括：
S201、根据测量误差表对所述测量传感器的当前测量信号进行补偿；
上述测量误差表由方向盘转角传感器的存储介质（如EEPROM）中读取得到。该测量误差表可根据上述实施例一所述的误差标定方法确定。
S202、根据驱动齿轮转动圈数和所述补偿结果，生成本次测量结果并输出。
由于测量传感器的测量信号取值范围为[0,360)，例如，若驱动齿轮转动500deg，则相应的测量信号为500-360=140deg，故根据当前测量信号和测量误差表得到的补偿结果，是驱动齿轮实际转动角度对360取余得到的相对转动角度。而方向盘转角传感器的输出信号应当为驱动齿轮的实际转动角度，因此，需根据驱动齿轮转动圈数，将补偿结果换算为相应的驱动齿轮的实际转动角度，即本次测量结果。
由上述误差标定及补偿方法可知，本申请实施例在方向盘转角传感器生产完成时，以其测量传感器的测量结果为测量值、以终端检测设备的编码器的测量结果为标准值，通过相应的数据处理得到该方向盘转角传感器的测量误差表；在方向盘转角传感器使用过程中，通过该测量误差表对当前测量信号进行误差补偿。由于本申请实施例的误差补偿对象是最终的测量信号，且补偿、输出过程不会引入其他由方向盘传感器的硬件本身造成的误差，因此，本申请实施例可从根本上减小甚至消除方向盘转角传感器的测量误差，且成本低，解决了现有技术的问题。
进一步的，本申请上述实施例中，可通过定时器中断实现测量传感器的测量操作和编码器的测量操作的同时性。具体的，为定时器设定定时时长，启动定时器并循环计时；定时器每溢出一次，则触发一次测量传感器和编码器，使其同时对相应数据进行测量，从而保证了测量值和标准值的对应性。
本申请实施例三提供了一种方向盘转角传感器误差标定方法。其中，该方向盘转角传感器包括驱动齿轮、测量齿轮和测量传感器。参照图3，该误差标定方法包括如下步骤：
S301、控制驱动齿轮按预设速度和预设方向转动；
预设速度和预设方向视实际应用情况而定，一般的，预设速度可为500deg/s，预设方向可以为逆时针方向。
S302、通过终端检测设备的编码器对驱动齿轮的转动角度进行测量，得到驱动齿轮转动角度的测量值，同时通过测量传感器对所述测量齿轮的转动角度进行测量，根据驱动齿轮和测量齿轮的传动比计算得到驱动齿轮转动角度的标准值；
S303、以n0=360/n为标定基值，对所述测量值与所述标定基值的比值取整，得到所述测量值对应的标定坐标值；其中，n为正整数；
n的具体值可根据实际应用情况而定。综合考虑误差标定及补偿的有效性和测量误差表所占用内存空间，下文以n=32为例对本实施例进行详细阐述。
假设有测量值x1=120deg、x2=180deg、x3=240deg，由n0=360/n=360/32=11.25可得：x1的标定坐标值N(x1)=[120/n0]=[120/11.25]=10，x2的标定坐标值N(x2)=[180/n0]=[180/11.25]=16，x3的标定坐标值N(x3)=[120/n0]=[240/11.25]=21。
S304、对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定测量值；
由于测量传感器及编码器测量信号的取值范围均在[0,360)内，转动角度每满360deg（一圈）则归零重新计数（同时记录当前的圈数），故步骤S303计算得到的不同时刻的测量值对应的标定坐标值可能相同，即同一标定坐标值对应多个测量值，对这多个测量值求平均值即可得到与每个标定坐标值唯一对应的标定测量值。
S305、对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值与相应标准值的差值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定误差；
对同一标定坐标值对应的多个测量值的测量误差求平均值，得到与每个标定坐标唯一对应的标定误差。其中，测量值的测量误差即该测量值和与其相应的标准值之间的差值。
S306、将所述标定坐标值、标定测量值和标定误差进行对应存储，得到所述测量误差表。
对应于上述实施例三所述的方向盘转角传感器误差标定方法，本申请实施例还提供了一种方向盘转角传感器误差补偿方法。参照图4，该误差补偿方法包括如下步骤：
S401、对方向盘转角传感器中测量传感器的当前测量信号Ax与标定基值n0的比值进行去尾运算，得到所述前测量信号的补偿下限值N1；
S402、对所述当前测量信号Ax与所述标定基值n0的比值进行进一运算，得到所述前测量信号的补偿上限值N2；
上述标定基值n0=360/n，与上文实施例三相应的，下文仍以n=32，n0=11.25为例对本实施例进行叙述。
假设当前测量信号Ax=243，则其补偿下限值N1=21，补偿上限值N2=22。
S403、查询所述测量误差表，得到补偿下限值N1对应的标定测量值AN1和标定误差EN1，以及补偿上限值N2对应的标定测量值AN2和标定误差EN2；
上述测量误差表由方向盘转角传感器的存储介质（如EEPROM）中读取得到。该测量误差表可根据上述实施例三所述的误差标定方法确定。
S404、根据公式计算得到上述前测量信号Ax对应的当期测量误差Ex；
S405、将上述当前测量信号Ax与当前测量误差Ex相减，得到当前测量信号Ax的补偿结果；
S406、根据驱动齿轮转动圈数和步骤S405得到的补偿结果，生成本次测量结果并输出。
例如，当前测量信号Ax对应的驱动齿轮转动圈数为2圈，则Ax对应的驱动信号的转动角度，即本次测量结果Ax’=Ax+360*2。
相应于上述实施例一和实施例三，本申请实施例还提供了一种计算机程序，当运行该计算机程序时，上述实施例一或实施例三所述的误差标定方法即被执行，从而可通过微处理器等实现方向盘转角传感器的误差标定。另外，本实施例还提供了一种计算机可读介质，其中存储有上述实现误差标定的计算机程序（即计算机可执行指令）。该计算机可读介质可以为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
相应于上述实施例二和实施例四，本申请实施例还提供了一种计算机程序，当运行该计算机程序时，上述实施例二或实施例四所述的误差补偿方法即被执行，从而可通过微处理器等实现方向盘转角传感器的误差补偿。另外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，其中存储有上述实现误差误差补偿的计算机程序（即计算机可执行指令）。
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。
Claims (6)
1.一种方向盘转角传感器误差标定方法，其特征在于，所述方向盘转角传感器包括驱动齿轮、测量齿轮和测量传感器；
所述误差标定方法包括：
控制所述驱动齿轮按预设速度和预设方向转动；
通过终端检测设备的编码器对所述驱动齿轮的转动角度进行测量，得到所述驱动齿轮转动角度的测量值，同时通过所述测量传感器对所述测量齿轮的转动角度进行测量，根据所述驱动齿轮和测量齿轮的传动比计算得到所述驱动齿轮转动角度的标准值；
根据同一采样时刻的所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表；
其中，所述测量传感器的测量信号的取值范围为[0,360)时，所述根据同一采样时刻的所述标准值与测量值的差值，得到所述测量传感器的测量误差表，包括：
以n0＝360/n为标定基值，对所述测量值与所述标定基值的比值取整，得到所述测量值对应的标定坐标值；其中，n为正整数；
对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定测量值；
对数值相同的标定坐标值对应的多个测量值与相应标准值的差值求平均值，得到所述标定坐标值对应的标定误差；
将所述标定坐标值、标定测量值和标定误差进行对应存储，得到所述测量误差表。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述驱动齿轮累计转动时间达到预设时间时，开始获取所述测量值和标准值；当所述驱动齿轮的累计转动角度达到1800deg时，停止获取所述标准值和测量值；其中，所述预设时间在200毫秒～300毫秒内取值。
3.一种方向盘转角传感器误差补偿方法，其特征在于，基于权利要求1或2任意一项所述的方向盘转角传感器误差标定方法；
所述误差补偿方法包括：根据所述测量误差表对所述测量传感器的当前测量信号进行补偿；
根据所述驱动齿轮的转动圈数和所述补偿结果，生成本次测量结果并输出。
4.根据权利要求3所述的误差补偿方法，其特征在于，
所述根据所述测量误差表对所述测量传感器的当前测量信号进行补偿，包括：
对所述当前测量信号Ax与所述标定基值的比值进行去尾运算，得到所述前测量信号的补偿下限值N1；
对所述当前测量信号与所述标定基值的比值进行进一运算，得到所述前测量信号的补偿上限值N2；
查询所述测量误差表，得到所述补偿下限值N1对应的标定测量值AN1和标定误差EN1，以及所述补偿上限值N2对应的标定测量值AN2和标定误差EN2；
根据公式计算得到所述前测量信号Ax对应的当前测量误差Ex；
将所述当前测量信号与当前测量误差相减，得到所述补偿结果。
5.一种计算机可读介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，当计算机运行所述可执行指令时，执行如权利要求1或2任一项所述的误差标定方法。
6.一种计算机可读介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，当计算机运行所述可执行指令时，执行如权利要求3或4所述的误差补偿方法。
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| CN103234504A (zh) | 2013-08-07 |
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