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CN111811829B - 一种方向盘离手检测装置及方法 - Google Patents

一种方向盘离手检测装置及方法 Download PDF

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CN111811829B
CN111811829B CN202010561192.9A CN202010561192A CN111811829B CN 111811829 B CN111811829 B CN 111811829B CN 202010561192 A CN202010561192 A CN 202010561192A CN 111811829 B CN111811829 B CN 111811829B
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steering wheel
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hands
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周立功
陈逢坛
杨冠宁
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Shenzhen Zhouligong Scm Co ltd
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Shenzhen Zhouligong Scm Co ltd
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Abstract

本申请实施例公开了一种方向盘离手检测装置及方法。本申请实施例提供的技术方案通过基于IQ调制的阻抗测量传感器对方向盘上的加热装置和驾驶员的阻抗值进行测量进行测量并生成阻抗信息，并根据阻抗信息对方向盘离手检测结果进行判断，采用基于IQ调制的阻抗测量传感器可以有效地消除外界寄生电容和杂散磁场的干扰，并得到精准的外部传感器的阻抗值，有效解决了HOD易受环境干扰的问题，可为系统提供分辨率高，可靠性高和准确性高的数据，并且不受驾驶员握持力度的影响，提高对方向盘离手检测的准确度，并且利用方向盘上的加热装置作为检测电极，可有效减少对车辆改装的成本。

Description

一种方向盘离手检测装置及方法
技术领域
本申请实施例涉及车辆安全技术领域，尤其涉及一种方向盘离手检测装置及方法。
背景技术
随着科技的发展，方向盘作为汽车转向系统中的重要部件，不仅仅是转向的部件，还兼具更多种功能，如音响控制、定速巡航、蓝牙、行车电脑等功能都能通过方向盘实现。
为了保证行车安全，在ADAS(高级驾驶辅助系统)中一般设置有HOD(Hand OffDetection，离手检测)功能，在识别到驾驶员处于离手状态时进行方向盘离手提醒。
HOD一般采用在方向盘上加装压力传感器的方式进行检测，并根据压力传感器检测到的压力变化，判断驾驶员是否处于离手状态。但是基于压力变化的HOD检测方案受驾驶员握持方向盘的力大小影响较大，容易造成离手检测的误判，影响方向盘离手检测的准确度。
发明内容
本申请实施例提供一种方向盘离手检测装置及方法，以提高对方向盘离手检测的准确度。
在第一方面，本申请实施例提供了一种方向盘离手检测装置，包括基于IQ调制的阻抗测量传感器和主处理模块，所述阻抗测量传感器的检测端连接于方向盘的加热装置上，所述阻抗测量传感器的数据输出端连接于所述主处理模块，其中：
所述阻抗测量传感器对加热装置的阻抗值进行检测并生成阻抗信息，并由所述主处理器模块对其进行阻抗信息读取，主处理模块根据所述阻抗信息确定方向盘离手检测结果。
进一步的，所述加热装置包括设置在方向盘正面和侧面的第一加热组件和第二加热组件，所述阻抗测量传感器的检测端设置有多个检测通道，所述检测通道分别连接于第一加热组件和第二加热组件；
所述阻抗测量传感器对第一加热组件和第二加热组件的阻抗值进行检测并生成第一阻抗信息和第二阻抗信息，所述主处理模块根据所述第一阻抗信息和所述第二阻抗信息确定方向盘离手检测结果。
进一步的，所述加热装置连接有用于控制其工作的加热控制模块，所述方向盘离手检测装置还包括隔离选择模块，所述隔离选择模块连接于所述加热装置、所述加热控制模块和所述阻抗测量传感器之间，所述隔离选择模块受控于所述主处理模块以控制所述加热装置连接于所述加热控制模块或所述阻抗测量传感器。
进一步的，所述方向盘离手检测装置还包括连接于所述主处理模块的生物特征传感器，所述生物特征传感器设置有ECG检测组件和PPG检测组件，所述ECG检测组件和所述PPG检测组件设置于方向盘上；
所述生物特征传感器根据所述ECG检测组件和所述PPG检测组件的检测信号生成HRM检测信息，并由所述主处理模块读取HRM检测信息；所述主处理模块根据所述HRM检测信息确定健康检测结果。
进一步的，所述ECG检测组件设置于方向盘常握位置的正面，所述PPG检测组件设置于方向盘常握位置的侧面。
在第二方面，本申请实施例提供了一种方向盘离手检测方法，应用于如第一方面所述的方向盘离手检测装置，包括：
基于从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化情况，对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值；
根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新；
根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果。
进一步的，所述基于从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化情况，对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值，包括：
判断从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化方向是否一致；
若所述变化方向不一致，则将滤波计数器和滤波系数重置；
若所述变化方向一致，则根据阻抗信息相对于上一个采样值的变化幅度更新滤波计数器的累计数，并在滤波计数器的累计数达到计数阈值时，增大所述滤波系数；
根据所述阻抗信息和所述滤波系数计算本次的采样值。
进一步的，所述根据所述阻抗信息和所述滤波系数计算本次的采样值，包括：
判断所述阻抗信息是否小于上一个采样值；
若所述阻抗信息小于上一个采样值，则确定本次的采样值为：Yn＝Yn-1-(Yn-1-Xn)×a/C，其中，Yn为本次的采样值，Yn-1为上一个采样值，Xn为阻抗信息，a为滤波系数，C为系数端点值，并且所述滤波系数小于所述系数端点值；
若所述阻抗信息大于或等于上一个采样值，则确定本次的采样值为：Yn＝Yn-1+(Xn-Yn-1)×a/C。
进一步的，所述根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新，包括：
判断当前主处理模块是否为第一次上电；
若当前主处理模块为第一次上电，则将所述采样值作为基准值；
若当前主处理模块不是第一次上电，则判断方向盘是否在离手状态；
若方向盘不在离手状态，则维持当前基准值；
若方向盘处于离手状态，则判断所述采样值是否大于基准值；
若所述采样值大于或等于基准值，则对所述基准值执行增大操作；
若所述采样值小于基准值，则对所述基准值执行减小操作。
进一步的，所述根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果，包括：
基于所述基准值确定接触阈值和离手阈值，并根据所述接触阈值和所述离手阈值确定所述采样值的对应范围；
基于所述采样值位于所述接触阈值和所述离手阈值之间的对应范围，维持方向盘离手检测结果不变；
基于所述采样值大于所述接触阈值或小于所述离手阈值的对应范围，分别确定反映方向盘握持或方向盘离手的方向盘离手检测结果。
在第三方面，本申请实施例提供了一种方向盘离手检测模块，包括采样滤波模块、基准更新模块和离手检测模块，其中：
采样滤波模块，用于基于从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化情况，对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值；
基准更新模块，用于根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新；
离手检测模块，用于根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果。
在第四方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，包括：存储器以及一个或多个处理器；
所述存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第二方面所述的方向盘离手检测装置。
在第五方面，本申请实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第二方面所述的方向盘离手检测装置。
本申请实施例通过基于IQ调制的阻抗测量传感器对方向盘上的加热装置和驾驶员的阻抗值进行测量进行测量并生成阻抗信息，并根据阻抗信息对方向盘离手检测结果进行判断，采用基于IQ调制的阻抗测量传感器可以有效地消除外界寄生电容和杂散磁场的干扰，并得到精准的外部传感器的阻抗值，有效解决了HOD易受环境干扰的问题，可为系统提供分辨率高，可靠性高和准确性高的数据，并且不受驾驶员握持力度的影响，提高对方向盘离手检测的准确度，并且利用方向盘上的加热装置作为检测电极，可有效减少对车辆改装的成本。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种方向盘离手检测装置的结构框图；
图2是本申请实施例提供的隔离选择模块和主处理模块的连接示意图；
图3是本申请实施例提供的一种选择隔离电路的电路连接示意图；
图4是本申请实施例提供的加热装置在方向盘上的布置示意图；
图5是本申请实施例提供的ECG检测组件和PPG检测组件在方向盘上的布置示意图；
图6是本申请实施例提供的一种方向盘离手检测方法的流程图；
图7是本申请实施例提供的另一种方向盘离手检测方法的流程图；
图8是本申请实施例提供的对滤波系数进行更新的流程图；
图9是本申请实施例提供的对采样值进行计算的流程图；
图10是本申请实施例提供的一种方向盘离手检测模块的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
附图标记：1、阻抗测量传感器；2、主处理模块；3、加热装置；31、第一加热组件；32、第二加热组件；4、加热控制模块；5、隔离选择模块；6、生物特征传感器；7、ECG检测组件；8、PPG检测组件；9、按键模块；10、指示灯模块；11、供电模块；12、显示模块；13、接口模块。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
图1给出了本申请实施例提供的一种方向盘离手检测装置的结构框图，如图1所示，该方向盘离手检测装置包括主处理模块2、阻抗测量传感器1和生物特征传感器6，其中，阻抗测量传感器1和生物特征传感器6的数据输出端均电连接于主处理模块2。
其中，主处理模块2、阻抗测量传感器1和生物特征传感器6的型号选择可根据实际配置需要进行，本申请不做限定。在本实施例中，选用微处理器MCU作为主处理模块2为例进行描述。
进一步的，阻抗测量传感器1通过SPI接口连接于主处理模块2，实现阻抗测量传感器1和主处理模块2之间的数据传输。其中，阻抗测量传感器1阻抗测量的方式基于IQ调制原理，其收发模拟前端(AFE，Analog Front End)用来实现基本的负载阻抗检测功能，它包括发射和接收模块，发射模块产生正弦波驱动负载，接收模块检测负载的电流，然后将电流转换成电压，并解调为同相(I，In-phase)和正交相位(Q，Quadrature)，I和Q经过滤波和ADC后转化为10位的数据(阻抗信息)。
阻抗测量传感器1通过多路模拟复用器可测量10路传感器，外部处理器(主处理模块2)通过SPI接口可以读出每个传感器的I和Q值，并计算出对应的阻抗大小。它可以有效地消除外界寄生电容和杂散磁场的干扰，并得到精准的外部传感器的阻抗值(阻抗信息)。
具体的，阻抗测量传感器1的检测端连接于方向盘的加热装置3上。其中，加热装置3为安装于汽车方向盘上，用于为方向盘进行加热的加热线圈。在其他实施例中，加热装置3也可以是安装在方向盘上的金属条或金属线圈(如铜箔等金属材料)。
阻抗测量传感器1的两个检测端(发射端和接收端，发射模块和接收模块对应的端点)分别连接于加热装置3的两端。可以理解的是，阻抗测量传感器1利用人的等效寄生电容实现阻抗测量，即当人体接触方向盘的检测区域时，根据阻抗测量传感器1采集到的I和Q分量数据推导出的电容值比无接触时的大，这种测量方式消除了环境中等效并联电阻的影响，直接计算出最准确的电容或阻抗值。
其中，阻抗测量传感器1对加热装置3的阻抗值进行检测并生成阻抗信息，并由主处理器模块2对其进行阻抗信息读取，主处理模块2根据阻抗信息确定方向盘离手检测结果。
图2为本申请实施例提供的隔离选择模块5和主处理模块2的连接示意图。如图1和图2所示，加热装置3连接有用于控制其工作的加热控制模块4，其向加热装置3提供发热所需要的电源。加热系统通过向加热装置3提供电源以及通过调节电源的电压或电流的大小控制加热装置3的加热时间以及加热功率。
进一步的，本实施例提供的方向盘离手检测装置还包括隔离选择模块5，隔离选择模块5电连接于加热装置3、加热控制模块4和阻抗测量传感器1之间，同时，隔离选择模块5还电连接于主处理模块2。隔离选择模块5受控于主处理模块2以控制加热装置3连接于加热控制模块4或阻抗测量传感器1。
图3为本申请实施例提供的一种选择隔离电路的电路连接示意图。本实施例以开关器件作为选择隔离电路为例进行描述，图3中开关器件以MOS管为例进行描述，在其他实施例中可以使用三极管作为开关器件，其电路连接方式做适应性调整即可。
如图3所示，开关器件包括NMOS管Q1-4，其中，Q1-4的栅极均电连接于主处理模块2，Q1和Q3的漏极均电连接于加热装置3的第一端(a1)，Q2和Q4的源极均电连接于加热装置3的第二端(a2)，Q1的源电极连接于阻抗测量传感器1的发射端，Q2的漏极电连接于阻抗测量传感器1的接收端，Q3的源电极连接于加热控制模块4的正极端，Q4的漏极电连接于加热控制模块4的负极端。其中，主处理模块2向NMOS管的栅极发出高电平信号时，对应NMOS管的源极和漏极导通，发出低电平信号时，对应NMOS管的源极和漏极断开。可以理解的是，主处理模块2对开关器件的控制信号可根据具体开关器件进行确定。
在需要利用加热装置3进行离手检测时，主处理模块2控制阻抗测量传感器1对应的开关器件(Q1和Q2)导通，并控制加热控制模块4对应的开关器件(Q3和Q4)断开，将加热器件接入阻抗测量传感器1中，避免加热对数据检测造成影响。而在需要利用加热装置3对方向盘进行加热时，主处理模块2控制阻抗测量传感器1对应的开关器件(Q1和Q2)断开，并控制加热控制模块4对应的开关器件(Q3和Q4)导通，将加热器件接入加热控制模块4中，避免加热时的大电流烧坏阻抗测量传感器1。
在其他实施例中，还可利用开关或拨码开关等手动切换开关作为选择隔离电路，从而手动对阻抗测量传感器1和加热控制模块4进行隔离。
图4为本申请实施例提供的加热装置3在方向盘上的布置示意图。如图4所示，在本实施例中，加热装置3包括设置在方向盘正面的第一加热组件31和方向盘侧面的第二加热组件32。其中第一加热组件31设置有多个，并且多个第一加热组件31在方向盘的正面环形均匀分布。第二加热组件32呈环形设置，并沿方向盘的外侧边沿设置。多个第一加热组件31和第二加热组件32之间相互独立(相互并联)。本实施例以设置5个第一加热组件31和1个第二加热组件32为例进行描述。
进一步的，阻抗测量传感器1的检测端设置有多个检测通道，检测通道分别连接于第一加热组件31和第二加热组件32。在本实施例中，阻抗测量传感器1设置有10个检测通道，本实施例应用到其中5个检测通道，这5个检测通道分别连接于其中一个第一加热组件31或第二加热组件32，5个检测通道单独接收对应加热组件的阻抗检测信息，同时阻抗测量传感器1分别根据每个检测通道检测到的阻抗检测信息生成阻抗信息，并且主处理模块2可根据每个通道对应的阻抗信息判断对应加热组件上是否有被人手接触。即阻抗测量传感器1对第一加热组件31和第二加热组件32的阻抗值进行检测并生成第一阻抗信息和第二阻抗信息，主处理模块2根据第一阻抗信息和第二阻抗信息确定方向盘离手检测结果。
可以理解的是，附图中展示的加热装置3和阻抗测量传感器1的连接关系是阻抗传感器中的一路检测通道与加热装置3(其中一个第一加热组件31或第二加热组件32)的连接示意图，不同加热组件和阻抗测量传感器1的连接方式类似，图中不再重复进行显示。
可以理解的是，驾驶员在握持方向盘时，会同时接触到方向盘的侧面和正面，所以在判断方向盘离手检测结果时，在第二加热组件32和至少一个第一加热组件31对应的阻抗信息反映有人接触时，才生成反映方向盘握持的方向盘离手检测结果，否则生成反映方向盘离手的方向盘离手检测结果。
进一步的，生物特征传感器6通过I2C(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)接口连接于主处理模块2，实现生物特征传感器6和主处理模块2之间的数据传输。其中，生物特征传感器6设置有ECG检测组件7和PPG检测组件8，ECG检测组件7和PPG检测组件8设置于方向盘上。
其中，PPG(photoplethysmograph，光电容积脉搏波描记法)的测量原理为：当LED光射向皮肤，透过皮肤组织然后再反射到光敏传感器时光照有一定的衰减，由于动脉里有血液流动，对光的吸收自然会有所变化，把光信号转换成电信号时，可得到动脉对光的吸收有变化的直流DC信号和交流AC信号，提取其中的AC信号，就能反映出血液流动的特点。ECG(electrocardiogram，心电图)测量原理为：利用心脏在运动过程中，心肌细胞受到一定强度的刺激，细胞通透性发生改变，过程中会转移阳离子，导致ECG电极间出现电位差，通过该电位差可分析出心房的P波和心室的QRS波。
在本实施例中，生物特征传感器6根据ECG检测组件7和PPG检测组件8的检测信号生成HRM检测信息，并由主处理模块2读取HRM检测信息，主处理模块2根据HRM检测信息确定健康检测结果。其中，HRM(Heart RateMeasurement)，即心率测量功能。
图5为本申请实施例提供的ECG检测组件7和PPG检测组件8在方向盘上的布置示意图。如图5所示，ECG检测组件7设置于方向盘常握位置的正面，所述PPG检测组件8设置于方向盘常握位置的侧面。可以理解的是，方向盘常握位置为驾驶员在驾驶车辆时，方向盘上经常放置手的位置，一般的，常握位置在方向盘的左右两部分(方向盘的3点和9点位置)，ECG检测组件7设置有4个ECG电极(镀铬金属垫片)，在两个常握位置各设置两个ECG电极，PPG检测组件8包括用于发出LED光的LED灯和接收反射的LED光的光敏传感器，PPG检测组件8安装在方向盘轮辋的外侧，驾驶员在握持方向盘时会盖住PPG检测组件8，可减少环境杂光对PPG检测组件8的影响。
进一步的，生物特征传感器6利用光电容积脉搏波描记(PPG)技术进行人体运动心率监测和心电图(ECG)的实现。PPG是最常用的HRM方法，其通过对由血管调制的光进行采样来测量脉搏率，心脏收缩和扩张时流经血管血量的变化会引起血管的扩张及收缩从而对光产生调制，通过测量该调制光可计算出心率。
进一步的，本申请实施例提供的方向盘离手检测装置还包括电连接于按键模块9、指示灯模块10、供电模块11、显示模块12和接口模块13。
其中，供电模块11用于向方向盘离手检测装置各用电器件提供合适电压的电源。其中，供电模块11包括12V转5V电压转换电路和5V转3.3V电压转换电路，为各用电器件提供不同电压的电源。其中12V电源由外界供电器件(例如电源适配器)提供。
按键模块9用于向主处理模块2发送控制指令，主处理模块2根据控制指令执行相应动作(例如显示加热和离手检测之间的切换)。指示灯模块10用于指示方向盘离手检测装置的工作状态，例如利用不同LED灯的亮灭或闪烁实现对工作状态的指示。显示模块12用于显示方向盘离手检测装置的工作状态及参数信息。接口模块13用于向外界终端(例如ADAS辅助系统)提供接入接口，本实施例以CAN收发器作为接口模块13为例进行描述。
上述，通过基于IQ调制的阻抗测量传感器1对方向盘上加热装置3的阻抗值进行测量并生成阻抗信息，并根据阻抗信息对方向盘离手检测结果进行判断，采用基于IQ调制的阻抗测量传感器1可以有效地消除外界寄生电容和杂散磁场的干扰，并得到精准的外部传感器的阻抗值，有效解决了HOD易受环境干扰的问题，可为系统提供分辨率高，可靠性高和准确性高的数据，并且不受驾驶员握持力度的影响，提高对方向盘离手检测的准确度，并且利用方向盘上的加热装置3作为检测电极，可有效减少对车辆改装的成本。同时，采用PPG结合ECG双模式进行HRM测量，不仅提供根据准确的心率数据，还解决了单个模式存在容易受环境光干扰，无法判断驾驶员当前心率数据是否正常的问题。
图6给出了本申请实施例提供的一种方向盘离手检测方法的流程图，应用于如上述实施例提供的方向盘离手检测装置，本申请实施例提供的方向盘离手检测方法可以由方向盘离手检测模块(如上述实施例提供的主处理模块)来执行，该方向盘离手检测模块可以通过硬件和/或软件的方式实现，并集成在计算机设备(如上述实施例提供的主处理模块)中。
下述以方向盘离手检测装置执行方向盘离手检测装置为例进行描述。参考图6，该方向盘离手检测装置包括：
S101：基于从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化情况，对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值。
示例性的，在从阻抗测量传感器获取到阻抗信息后，对阻抗信息进行解析得到阻抗值，并将该阻抗值与上一个采样值进行比较，并根据比较结果对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值。
其中，对阻抗信息进行滤波更新具体为：在阻抗值小于上一个采样值(且上一个采样值小于上上一个采样值)时，将阻抗值往靠近上一个采样值的方向增大，在阻抗值大于上一个采样值(且上一个采样值大于上上一个采样值)时，将阻抗值往靠近上一个采样值的方向减小，即将阻抗值向上一个采样值靠近，并将更新后的阻抗值作为本次的采样值。对阻抗信息进行滤波更新的目的在于减少阻抗测量传感器监测数据的波动从而对测量数据造成的波动，提高离手检测的准确度。
可以理解的是，阻抗值的确定可以是对阻抗信息进行解析后得到的I分量和Q分量，可将I分量或Q分量对应的数值作为阻抗值，或者根据I分量和Q分量的权重(例如各占50％)进行结合得到阻抗值。
S102：根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新。
示例性的，在得到本次的采样值后，并在上一次判断方向盘为离手状态时，判断采样值和基准值之间的大小，并在采样值大于基准值时，增大基准值，否则减小基准值，从而使基准值适应环境的变化。若上一次判断方向盘为握持状态，则保持基准值不变。
其中，初始的基准值可根据预先设定的数值进行确定，并在装置(或者主处理器)第一次上电时将初始的基准值确定为预先设定的数值。其中，初始的基准值可保存在主处理器的存储模块(例如EEPROM)中。
S103：根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果。
示例性的，在完成采样值的确定以及基准值的更新后，根据基准值确定用于判断方向盘被握持的握持判断值(例如在基准值的基础上加上设定的数值作为握持判断值)，根据采样值和握持判断值确定本次的方向盘离手检测结果。例如，将采样值和握持判断值进行比较，在采样值大于或等于握持判断值时，确定方向盘处理握持状态，并生成反映方向盘的握持状态的方向盘离手检测结果；在采样值小于握持判断值时，确定方向盘处理离手状态，并生成反映方向盘的离手状态的方向盘离手检测结果。
在其他实施例中，还可根据基准值确定一个过渡范围，采样值在这个过渡范围以内的认为数据处于波动中，保持本次的方向盘离手检测结果为上一个方向盘离手检测结果，采样值在这个以下或以上的确定反映方向盘的离手或握持状态的方向盘离手检测结果。
上述，通过基于IQ调制的阻抗测量传感器对方向盘上的加热装置和驾驶员的阻抗值进行测量进行测量并生成阻抗信息，并根据阻抗信息对方向盘离手检测结果进行判断，采用基于IQ调制的阻抗测量传感器可以有效地消除外界寄生电容和杂散磁场的干扰，并得到精准的外部传感器的阻抗值，有效解决了HOD易受环境干扰的问题，可为系统提供分辨率高，可靠性高和准确性高的数据。并根据阻抗信息的波动情况确定采样值并对基准值进行更新，实现对环境变化的自适应，提高离手检测的准确度。
图7给出了本申请实施例提供的另一种方向盘离手检测方法的流程图，该方向盘离手检测方法是对上述方向盘离手检测方法的具体化。参考图7，该方向盘离手检测方法包括：
S201：判断从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化方向是否一致。若是，则跳转至步骤S203，否则跳转至步骤S202。
具体的，在从阻抗测量传感器获取到阻抗信息后，对阻抗信息进行解析得到阻抗值，并将该阻抗值与上一个采样值进行比较，根据比较结果设置本次变化方向标志。在阻抗值大于或等于上一个采样值时，将本次变化方向标志设置为增大方向，在阻抗值小于上一个采样值时，将本次变化方向标志设置为减小方向。
进一步的，在确定本次变化方向标志后，经本次变化方向标志与上一个变化方向标志进行对比，若两次变化方向标志一致，则认为阻抗信息相对于上一个采样值的变化方向一致，并跳转至步骤S203，否则跳转至步骤S202。可以理解的是，本次变化方向标志可作为下一个循环中的上一个变化方向标志。
S202：将滤波计数器和滤波系数重置。
具体的，在变化方向不一致时，将滤波计数器和滤波系数重置，即将滤波计数器和滤波系数清零，并跳转至步骤S204。
S203：根据阻抗信息相对于上一个采样值的变化幅度更新滤波计数器的累计数，并在滤波计数器的累计数达到计数阈值时，增大所述滤波系数。
示例性的，在变化方向一致时，根据阻抗信息相对于上一个采样值的变化幅度更新滤波计数器的累计数，并在滤波计数器的累计数达到计数阈值时，增大所述滤波系数，并跳转至步骤S204。
图8给出了本申请实施例提供的对滤波系数进行更新的流程图。如图8所示，具体的，以上对滤波系数进行增大的步骤包括：
S2031：将滤波计数器的累计数按第一幅度进行增加。
具体的，第一幅度可根据实际需要进行设置，本实施例将第一幅度设置为“1”，即在变化方向一致时，对滤波计数器进行加1操作。
S2032：判断阻抗信息相对于上一个采样值的变化幅度是否达到变化阈值。若是，跳转至步骤S2033，否则，跳转至步骤S2034。
具体的，判断阻抗信息对应的阻抗值与上一个采样值的差值大小是否大于或等于变化阈值，若是，跳转至步骤S2033，否则，跳转至步骤S2034。
S2033：将滤波计数器的累计数按第二幅度进行增加。
具体的，在差值大小大于或等于变化阈值时，按第二幅度对滤波计数器的累计数进行增加。本实施例将第二幅度设置为“2”，即将滤波计数器进行加2操作。
S2034：判断滤波计数器的累计数是否达到计数阈值。若是，跳转至步骤S2035，否则，跳转至步骤S204。
具体的，将累计数与计数阈值进行比较，在累计数大于或等于计数阈值时，认为本次阻抗值相对上一个采样值变化达到阈值，需要对滤波系数进行更新，并跳转至步骤S2035，否则，跳转至步骤S204。
S2035：对滤波系数和系数增量进行求和，得到更新后的滤波系数，并将滤波计数器重置。
具体的，在累计数大于或等于计数阈值时，将滤波系数加上系数增量，并将求和结果确定为更新后的滤波系数。其中系数增量可根据实际情况进行设定，本实施例不做限定。
进一步的，在完成滤波系数的更新后，将滤波计数器重置，即将累计数清零。
S204：根据所述阻抗信息和所述滤波系数计算本次的采样值。
在完成滤波系数的重置或滤波系数的更新后，根据阻抗信息和滤波系数计算本次的采样值。
图9给出了本申请实施例提供的对采样值进行计算的流程图。如图9所示，具体的，对采样值的计算具体包括步骤S2041-S2043：
S2041：判断所述阻抗信息是否小于上一个采样值。
具体的，将阻抗信息对应的阻抗值与上一个采样值进行比较，在阻抗值小于上一个采样值时，跳转至步骤S2042，否则，跳转至步骤S2043。
S2042：若所述阻抗信息小于上一个采样值，则确定本次的采样值为：Yn＝Yn-1-(Yn-1-Xn)×a/C。在得到本次的采样值后，跳转至步骤S205。
其中，Yn为本次的采样值，Yn-1为上一个采样值，Xn为阻抗信息，a为滤波系数，C为系数端点值，并且所述滤波系数小于所述系数端点值。本实施例C以256为例进行描述，可以理解的是，在步骤S2035中更新滤波系数时，若更新后的滤波系数大于系数端点值，则将滤波系数重新确定为比系数端点值的数值，如255。
S2043：若所述阻抗信息大于或等于上一个采样值，则确定本次的采样值为：Yn＝Yn-1+(Xn-Yn-1)×a/C。在得到本次的采样值后，跳转至步骤S205。
可以理解的是，对本次的采样值的确定是基于阻抗值和上一个采样值的占比进行确定的，即对本次采样值的确定可基于公式Yn＝a×Xn+(1-a)×Yn-1进行确定，上述公式是对本公式进行展开后得到的结果，可在得到更新的滤波系数后直接利用该公式计算本次的采样值。本实施例在判断阻抗值和上一个采样值的大小后在进行计算可减轻对主处理模块的计算能力要求，提高离手检测速度。
在其他实施例中，在对滤波系数进行重置后，认为本次的阻抗值可正确反映阻抗测量传感器对于人手的检测情况，并直接将该阻抗值作为本次的采样值。
S205：判断当前主处理模块是否为第一次上电。
具体的，在确定本次的采样值后，判断在本次循环中当前主处理模块是否为第一次上电，若是，则跳转至步骤S206，否则，跳转至步骤S207。
S206：将所述采样值作为基准值。
具体的，当前主处理模块为第一次上电时，将本次的采样值作为基准值。在确定基准值后，跳转至步骤S212。
S207：判断方向盘是否在离手状态。若是，则跳转至步骤S208，否则，跳转至步骤S209。
具体的，在当前主处理模块不是第一次上电时，对方向盘是否在离手状态进行判断。对方向盘是否在离手状态的判断可基于上一次离手检测得到的方向盘离手检测结果进行判断，即在上一次离手检测得到的方向盘离手检测结果为方向盘离手时，判断方向盘处于离手状态，在上一次离手检测得到的方向盘离手检测结果为方向盘握持时，判断方向盘不在离手状态。
S208：维持当前基准值。
具体的，方向盘不在离手状态时，维持当前基准值，并跳转至步骤S212。
S209：判断所述采样值是否大于基准值。若是，跳转至步骤S210，否则，跳转至步骤S211。
具体的，方向盘处于离手状态时，将采样值和当前缓存的基准值进行比较，在采样值大于或等于基准值时，跳转至步骤S210，否则，跳转至步骤S211。
S210：对所述基准值执行增大操作。
具体的，在采样值大于或等于基准值时，对基准值执行增大操作，得到更新后的基准值，并跳转至步骤S212。对基准值的增大操作可以是将基准值加上预设的基准增量，从而得到更新后的基准值。
S211：对所述基准值执行减小操作。
具体的，在采样值小于基准值时，对基准值执行减小操作，得到更新后的基准值。对基准值的增大操作可以是将基准值减去预设的基准增量，从而得到更新后的基准值。
S212：基于所述基准值确定接触阈值和离手阈值，并根据所述接触阈值和所述离手阈值确定所述采样值的对应范围。
其中，接触阈值和离手阈值应理解为人手在接触方向盘和离开方向盘时，在基准值的基础上增加接触增量和离手增量后对应的值，从而可判断的人手是否接触或离开方向盘。其中接触增量和离手增量可根据实际情况进行确定，本实施例不做限定。例如，将接触增量和离手增量分别确定为60和30，假设此时基准值为6000，可确定接触阈值和离手阈值分别为6060和6030，则采样值位于6030或以下时，可确定人手离开方向盘，而在采样值位于6060或以上时，确定人手接触方向盘。
具体的，在确定本次的基准值后，对基准值与接触增量和离手增量分别进行求和，得到接触阈值和离手阈值，并判断采样值与接触阈值和离手阈值之间的大小关系，从而确定样值的对应范围。
S213：根据所述采样值的对应范围确定本次的方向盘离手检测结果。
具体的，基于所述采样值位于所述接触阈值和所述离手阈值之间的对应范围，维持方向盘离手检测结果不变；基于所述采样值大于所述接触阈值或小于所述离手阈值的对应范围，分别确定反映方向盘握持或方向盘离手的方向盘离手检测结果。
具体的，在采样值位于接触阈值和离手阈值之间的对应范围时，认为阻抗测量传感器对于人手的检测处于波动状态，维持方向盘离手检测结果不变。例如，假设上次的方向盘离手检测结果为方向盘离手，则维持本次的方向盘离手检测结果为方向盘离手。
进一步的，在采样值大于或等于接触阈值的对应范围时，认为阻抗测量传感器检测到人手的等效电容，则确定本次的方向盘离手检测结果为反映方向盘握持的方向盘离手检测结果。
在采样值小于或等于离手阈值的对应范围时，认为阻抗测量传感器未检测到人手的等效电容，则确定本次的方向盘离手检测结果为反映方向盘离手的方向盘离手检测结果。
在其他实施例中，若在方向盘的正面和侧面分别设置第一加热组件和第二加热组件时，则在阻抗测量传感器对应第二加热组件和任意一个第一加热组件的检测通道反映的阻抗信息均确定有人手存在时(即这两个检测通道对应的采样值均大于或等于接触阈值的对应范围时)，在生成反映方向盘握持的方向盘离手检测结果。
上述，通过基于IQ调制的阻抗测量传感器对方向盘上的加热装置和驾驶员的阻抗值进行测量进行测量并生成阻抗信息，并根据阻抗信息对方向盘离手检测结果进行判断，采用基于IQ调制的阻抗测量传感器可以有效地消除外界寄生电容和杂散磁场的干扰，并得到精准的外部传感器的阻抗值，有效解决了HOD易受环境干扰的问题，可为系统提供分辨率高，可靠性高和准确性高的数据。并根据阻抗信息的波动情况确定采样值并对基准值进行更新，实现对环境变化的自适应，提高离手检测的准确度。同时，根据阻抗值相对于上一个采样值的变化幅度确定采样值时，提高对环境变化的自适应敏感度。
图10为本申请实施例提供的一种方向盘离手检测模块的结构示意图。参考图10，本实施例提供的方向盘离手检测模块包括采样滤波模块91、基准更新模块92和离手检测模块93。
其中，采样滤波模块91，用于基于从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化情况，对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值；基准更新模块92，用于根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新；离手检测模块93，用于根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果。
上述，通过基于IQ调制的阻抗测量传感器对方向盘上的加热装置和驾驶员的阻抗值进行测量进行测量并生成阻抗信息，并根据阻抗信息对方向盘离手检测结果进行判断，采用基于IQ调制的阻抗测量传感器可以有效地消除外界寄生电容和杂散磁场的干扰，并得到精准的外部传感器的阻抗值，有效解决了HOD易受环境干扰的问题，可为系统提供分辨率高，可靠性高和准确性高的数据。并根据阻抗信息的波动情况确定采样值并对基准值进行更新，实现对环境变化的自适应，提高离手检测的准确度。
本申请实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备可集成本申请实施例提供的方向盘离手检测装置。图11是本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。参考图11，该计算机设备包括：输入装置53、输出装置54、存储器52以及一个或多个处理器51；所述存储器52，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器51执行，使得所述一个或多个处理器51实现如上述实施例提供的方向盘离手检测方法。其中输入装置53、输出装置54、存储器52和处理器51可以通过总线或者其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。
存储器52作为一种计算设备可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请任意实施例所述的方向盘离手检测方法对应的程序指令/模块(例如，方向盘离手检测模块中的采样滤波模块91、基准更新模块92和离手检测模块93)。存储器52可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器52可进一步包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置53可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置54可包括显示屏等显示设备。
处理器51通过运行存储在存储器52中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方向盘离手检测方法。
上述提供的方向盘离手检测装置和计算机可用于执行上述实施例提供的方向盘离手检测方法，具备相应的功能和有益效果。
本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述实施例提供的方向盘离手检测方法，该方向盘离手检测方法包括：基于从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化情况，对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值；根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新；根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果。
存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方向盘离手检测装置，还可以执行本申请任意实施例所提供的方向盘离手检测装置中的相关操作。
上述实施例中提供的方向盘离手检测装置、设备及存储介质可执行本申请任意实施例所提供的方向盘离手检测装置，未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的方向盘离手检测装置。
上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。

Claims (6)

1.一种方向盘离手检测装置，其特征在于，包括基于IQ调制的阻抗测量传感器(1)和主处理模块(2)，所述阻抗测量传感器(1)的检测端连接于方向盘的加热装置(3)上，所述阻抗测量传感器(1)的数据输出端连接于所述主处理模块(2)，其中：
所述阻抗测量传感器(1)对加热装置(3)的阻抗值进行检测并生成阻抗信息，并由所述主处理模块(2)对其进行阻抗信息读取，主处理模块(2)根据所述阻抗信息确定方向盘离手检测结果，其中，所述阻抗测量传感器(1)的收发模拟前端用于实现负载阻抗检测功能，包括发射模块和接收模块，所述发射模块产生正弦波驱动负载，所述接收模块检测负载的电流，将电流转换成电压，并解调为I值和Q值，所述I值和所述Q值经过滤波和ADC后转化为阻抗信息，其中，所述阻抗测量传感器的两个检测端分别连接于加热装置的两端，基于人的等效寄生电容实现阻抗测量，用于直接计算电容或阻抗值；
所述方向盘离手检测装置还包括连接于所述主处理模块(2)的生物特征传感器(6)，所述生物特征传感器(6)设置有ECG检测组件(7)和PPG检测组件(8)，所述ECG检测组件(7)和所述PPG检测组件(8)设置于方向盘上；
所述生物特征传感器(6)根据所述ECG检测组件(7)和所述PPG检测组件(8)的检测信号生成HRM检测信息，并由所述主处理模块(2)读取HRM检测信息；所述主处理模块(2)根据所述HRM检测信息确定健康检测结果，其中所述ECG检测组件(7)设置于方向盘常握位置的正面，所述PPG检测组件(8)设置于方向盘常握位置的侧面；
方向盘离手检测装置还包括连接于所述主处理模块(2)的按键模块(9)、指示灯模块(10)、供电模块(11)、显示模块(12)和接口模块(13)。
2.根据权利要求1所述的方向盘离手检测装置，其特征在于，所述加热装置(3)包括设置在方向盘正面和侧面的第一加热组件(31)和第二加热组件(32)，所述阻抗测量传感器(1)的检测端设置有多个检测通道，所述检测通道分别连接于第一加热组件(31)和第二加热组件(32)；
所述阻抗测量传感器(1)对第一加热组件(31)和第二加热组件(32)的阻抗值进行检测并生成第一阻抗信息和第二阻抗信息，所述主处理模块(2)根据所述第一阻抗信息和所述第二阻抗信息确定方向盘离手检测结果。
3.根据权利要求1所述的方向盘离手检测装置，其特征在于，所述加热装置(3)连接有用于控制其工作的加热控制模块(4)，所述方向盘离手检测装置还包括隔离选择模块(5)，所述隔离选择模块(5)连接于所述加热装置(3)、所述加热控制模块(4)和所述阻抗测量传感器(1)之间，所述隔离选择模块(5)受控于所述主处理模块(2)以控制所述加热装置(3)连接于所述加热控制模块(4)或所述阻抗测量传感器(1)。
4.一种方向盘离手检测方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的方向盘离手检测装置，其特征在于，包括：
基于从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化情况，对阻抗信息进行滤波更新，得到本次的采样值，其中包括，判断从阻抗测量传感器获取到的阻抗信息相对于上一个采样值的变化方向是否一致；
若所述变化方向不一致，则将滤波计数器和滤波系数重置；
若所述变化方向一致，则根据阻抗信息相对于上一个采样值的变化幅度更新滤波计数器的累计数，并在滤波计数器的累计数达到计数阈值时，增大所述滤波系数；
根据所述阻抗信息和所述滤波系数计算本次的采样值，其中包括，判断所述阻抗信息是否小于上一个采样值；
若所述阻抗信息小于上一个采样值，则确定本次的采样值为：Yn=Yn-1-（Yn-1-Xn）×a/C，其中，Yn为本次的采样值，Yn-1为上一个采样值，Xn为阻抗信息，a为滤波系数，C为系数端点值，并且所述滤波系数小于所述系数端点值；
若所述阻抗信息大于或等于上一个采样值，则确定本次的采样值为：Yn=Yn-1+（Xn-Yn-1）×a/C；
根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新；
根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果。
5.根据权利要求4所述的方向盘离手检测方法，其特征在于，所述根据所述采样值和基准值的比较结果，对所述基准值进行更新，包括：
判断当前主处理模块是否为第一次上电；
若当前主处理模块为第一次上电，则将所述采样值作为基准值；
若当前主处理模块不是第一次上电，则判断方向盘是否在离手状态；
若方向盘不在离手状态，则维持当前基准值；
若方向盘处于离手状态，则判断所述采样值是否大于基准值；
若所述采样值大于或等于基准值，则对所述基准值执行增大操作；
若所述采样值小于基准值，则对所述基准值执行减小操作。
6.根据权利要求4所述的方向盘离手检测方法，其特征在于，所述根据所述采样值和所述基准值确定本次的方向盘离手检测结果，包括：
基于所述基准值确定接触阈值和离手阈值，并根据所述接触阈值和所述离手阈值确定所述采样值的对应范围；
基于所述采样值位于所述接触阈值和所述离手阈值之间的对应范围，维持方向盘离手检测结果不变；
基于所述采样值大于所述接触阈值或小于所述离手阈值的对应范围，分别确定反映方向盘握持或方向盘离手的方向盘离手检测结果。
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