[发明专利]一种方向盘转动角度的检测方法及系统

权利要求书

1.一种方向盘转动角度的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

Step1、系统初始化，建立空间直角坐标系A、B1、B2、C；第二单片机通过第二蓝牙模块向第一单片机发送同步时间数据，第二单片机在接收第二重力加速度传感器和第三重力加速度传感器的检测数据、第一单片机在接收第一重力加速度传感器的检测数据后能够按同一时间进行数据处理；

第一重力加速度传感器位于车身上靠近方向盘处，建立以车前进方向为x轴正方向、以垂直车身向下为z轴正方向且y轴与z轴正交在垂直车身平面的符合右手螺旋法则的空间直角坐标系A；

第二重力加速度传感器装在方向盘未转动时方向盘中心轴上部，建立以方向盘中心轴向内为z轴正方向、以垂直方向盘轴线正向上为x轴正方向且y轴与x轴正交在方向盘平面的符合右手螺旋法则的空间直角坐标系B1；第三重力加速度传感器与第二重力加速度传感器互相垂直装在方向盘未转动时方向盘中心轴左部，建立以方向盘中心轴向内为z轴正方向、以垂直方向盘轴线正向上为y轴正方向且x轴与y轴正交在方向盘平面的符合右手螺旋法则的空间直角坐标系B2；空间直角坐标系B1、B2的原点与两个重力加速度传感器重合，并随着两个重力加速度传感器与方向盘固联转动；

建立以方向盘中心轴向内为z轴正方向、以垂直方向盘轴线正向上为x轴正方向且y轴与x轴正交在方向盘平面的符合右手螺旋法则的空间直角坐标系C；

Step2、在车辆处于静止状态时，第一重力加速度传感器检测得到重力加速度在空间直角坐标系A中z轴方向上的数值是a_1z，按平行四边形法则进行分解，得到数学关系式a_1z＝gcosθ，计算得到车辆与水平路面之间的夹角θ，即路面坡度；

Step3、在车辆处于静止状态时，驾驶员操纵方向盘顺时针缓慢旋转一圈，再逆时针缓慢旋转一圈，第二和第三重力加速度传感器检测车辆加速度，当第二重力加速度传感器检测到其x轴上数值最大点，第三重力加速度传感器检测到其y轴上数值最大点时，规定该位置为方向盘的初始位置S，第二和第三重力加速度传感器所在的点分别为原点o、o'；

Step4、当车辆行驶时，车辆产生总的加速度第一、第二和第三重力加速度传感器检测到各轴的加速度；

Step5、第二单片机获取第二和第三重力加速度传感器检测的数据，进行数据处理，通过第二蓝牙模块将加速度数据和时间数据发送给第一单片机，第一单片机通过第一蓝牙模块接收数据，第一单片机同时接收第一重力加速度传感器传送的数据；

Step6、第一单片机按时间数据对同一时刻的检测数据进行处理，当方向盘位于初始位置S时，将车辆加速度分解到空间直角坐标系C的各个轴上，此时设各个轴上数值为a_cx、a_cy、a_cz；当驾驶员操纵方向盘旋转一个角度γ，第二和第三重力加速度传感器会在其x轴上检测到加速度数值为a_2x'、a_3x'，在y轴上检测到加速度数值为a_2y'、a_3y',在z轴上检测到加速度数值为a_2z'、a_3z'，此时第二和第三重力加速度传感器检测到的是车辆整体加速度在空间直角坐标系B1、B2对各轴进行分解后的数值，可以求解出方向盘旋转角度γ₁₁、γ₁₂，公式为：

式中：a_1x为第一重力加速度传感器检测得到加速度在空间直角坐标系A中x轴方向上的数值；a_1y为第一重力加速度传感器检测得到加速度在空间直角坐标系A中y轴方向上的数值；

则方向盘转向角度γ₁的计算公式为：

以空间直角坐标系C为基准，由第三重力加速度传感器测得的数据可以求解出方向盘旋转角度γ₂₁、γ₂₂，公式为：

则方向盘转向角度γ₂的计算公式为：

故方向盘转向角度γ的计算公式为：

Step7、第一单片机计算出方向盘转角后，将数据进行滤波处理，按JC通讯协议转化成串口数据后通过串口通讯模块输出数据。