基于旋转变压器计算车辆转弯速度的实现方法

摘要

本发明公开了一种基于旋转变压器计算车辆转弯速度的实现方法。该实现方法先通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器先计算出车辆的左前轮偏转角，然后结合车辆的重心转速计算方法计算出车辆的转弯速度，从而真实反映车辆的转弯车速。实现方法包是通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器计算出车辆的左前轮偏转角θ

说明书

技术领域

本发明涉及采用旋转变压器的软件解码来计算车辆转弯速度的技术领 域，尤其涉及一种基于旋转变压器计算车辆转弯速度的实现方法。

背景技术

车辆转弯速度目前一般采用电子车速表直接测得，但电子车速表的转 子是固定在变速器的主轴上，让电子车速表的转子与变速器的主轴一起旋 转，每当转子转过电子车速表的传感器探头时，传感器就会输出一个低电 平脉冲信号，根据这个脉冲信号的频率计算出变速器输出主轴旋转的角速 度，再根据主轴旋转的角速度和车轮的半径计算出车辆目前行使的转弯速 度。由于车辆在转弯时车辆的重心转速才是车辆的转弯速度，所以，设计 一种计算简单，且能真实反映车辆转弯速度的实现方法显得非常必要。

发明内容

本发明是为了解决现有车辆的转弯速度是直接由电子车速表测得，由 于电子车速表直接测得的车辆转弯速度并不能真实反映车辆的转弯车速的 不足，提供一种基于旋转变压器计算车辆转弯速度的实现方法，该实现方 法先通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器先计算出车辆的左前轮偏转角 θ₁，然后结合车辆的重心转速计算方法计算出车辆的转弯速度，从而真实 反映车辆的转弯车速。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于旋转变压器计算车辆转弯速度的实现方法，实现方法包括如 下步骤：

步骤(1-1)，通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器计算出车辆的左 前轮偏转角θ₁；

步骤(1-1-1)，设sin为旋转变压器的正弦信号，设cos为旋转变压 器的余弦信号，设sin1为正弦信号sin的正向峰值检波，设cos1为余弦 信号cos的正向峰值检波，设sin2为正弦信号sin的反向峰值检波，设 cos2为余弦信号cos的反向峰值检波；

步骤(1-1-2)，旋转变压器在半个周期检波内的检波信号满足规律一：

∑sin1+∑sin2＝0(1.5)；

∑cos1+∑cos2＝0(1.6)；

步骤(1-1-3)，左前轮在低转速下有如下规律二：

sin1与sin2的相邻值之和近似为零(1.7)；

cos1与cos2的相邻值之和也近似为零(1.8)；

步骤(1-1-4)，利用上述规律一与规律二对旋转变压器的正弦信号和 余弦信号进行中心点电压漂移诊断，若∑sin1+∑sin2的值与∑cos1+∑cos2 的值均在误差允许范围内，则认为所述中心点电压漂移诊断为正常，反之 则认为所述中心点电压漂移诊断为异常；

步骤(1-1-5)，左前轮在低转速下有：

sin≈sin1-sin2；cos≈cos1-cos2(1.9)；

若设旋转变压器的旋变角度为θ₁，则

θ₁＝arctan(sin/cos)≈arctan[(sin1-sin2)/(cos1-cos2)](1.10)；

步骤(1-1-6)，由于旋转变压器的过零点电平一般为Vadref/2，而旋 转变压器的过零点也就是旋转变压器的中心点，所以旋转变压器的中心点 电平一般也为Vadref/2，则式(1.5)、(1.6)、(1.7)、(1.8)分别依次变 为：

∑sin1+∑sin2＝Vadref(1.11)；

∑cos1+∑cos2＝Vadref(1.12)；

sin1与sin2的相邻值之和近似为Vadref(1.13)；

cos1与cos2的相邻值之和也近似为Vadref(1.14)；

步骤(1-1-7)，结合式(1.11)、(1.12)、(1.13)、(1.14)和(1.10) 通过微处理器调用解码器和计时器即可直接计算出旋转变压器的旋变角度 θ₁的角度值；

步骤(1-2)，计算车辆的转弯速度；

由于车辆在转弯时车辆的重心转速才是车辆的转弯速度，因此，结合 旋变角度θ₁的角度值，车辆的转弯速度由下列算法得出：

${\theta }_G={\tan }^{-1}\left(\frac{L-b}{B-a+r_{1}cos\left({\theta }_1\right)}\right)---\left(1.1\right);$

$r_1=\frac{L}{sin\left({\theta }_1\right)}---\left(1.2\right);$

$r_G=\frac{L-b}{sin\left({\theta }_G\right)}---\left(1.3\right);$

$v_G=\frac{v_1}{r_1}{r}_G---\left(1.4\right);$

式中：

v_G表示车辆的转弯速度，即车辆的重心转速，

v₁表示车辆的左前轮速度，由安装在车辆左前轮上的转速测量仪测得，

r₁表示转弯圆心O到左前轮中心的距离，

r_G表示转弯圆心O到车辆重心的距离，

L为车辆的右前轮中心到车辆的右后轮中心之间的距离，

b为车辆的重心到车辆的两个前轮中心之间的连线的垂直距离，

θ_G为转弯圆心O到车辆重心之间连线与车辆的两后轮中心之间的连线 的延长线的夹角，

θ₁为车辆的左前轮偏转角，即为转弯圆心O到左前轮心之间连线与车 辆的两后轮中心之间的连线的延长线的夹角，θ₁直接由安装在车辆左前轮 上的旋转变压器的旋变角度计算获得，

B为车辆的两后轮中心之间的连线的距离，

a为车辆的重心到车辆的右前轮中心与车辆的右后轮中心之间的连线 的垂直距离。

本方案先通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器先计算出车辆的左前 轮偏转角，然后结合车辆的重心转速计算方法计算出车辆的转弯速度，从 而真实反映车辆的转弯车速，免去了旋转变压器的信号在过零点电源电压 的判断，无需借助差分运放即可对信号进行解码，计算方法高效简单，对 设备的要求低，可靠性和准确性高。

作为优选，将正弦信号sin的波形和余弦信号cos的波形上移，并进 行比例缩放，使正弦信号sin的波形和余弦信号cos的波形在微控制器的 模数采集范围内。

作为优选，在通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器计算车辆的左前 轮偏转角θ₁时，将车辆放置在检测路面上，并使检测路面在纵向和横向两 个方向的最大倾斜角度不能超过±0.57°。

作为优选，在通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器计算车辆的左前 轮偏转角θ₁时，车辆的车速小于5千米每小时，车辆要由正确胎压的轮胎 自由支撑，车辆的电源模式处于点火状态。

本发明能够达到如下效果：

1、本发明基于旋转变压器计算车辆转弯速度的实现方法，先通过安装 在车辆左前轮上的旋转变压器先计算出车辆的左前轮偏转角θ₁，然后结合 车辆的重心转速计算方法计算出车辆的转弯速度，从而真实反映车辆的转 弯车速。

2、本发明免去了旋转变压器的信号在过零点电源电压的判断，无需借 助差分运放即可对信号进行解码，计算方法高效简单，对设备的要求低， 可靠性和准确性高。

附图说明

图1是本发明旋转变压器旋变角的激励信号、正弦信号、余弦信号的 一种波形演示示意图。

图2是本发明旋转变压器旋变角的激励信号、正弦信号、余弦信号的 一种波形分析示意图，其中，sin1、cos1分别为sin信号、cos信号的峰 值检波；sin2、cos2分别为sin信号、cos信号的反向峰值检波。

图3是本发明车辆在低转弯速度下sin1与sin2相邻值之和近似为零 的一种波形演示示意图。

图4为本发明计算车辆的转弯速度的一种演示示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的 说明。

实施例：基于旋转变压器计算车辆转弯速度的实现方法，参见图1、 图2、图3、图4所示，

实现方法包括如下步骤：

步骤(1-1)，通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器计算出车辆的左 前轮偏转角θ₁；

步骤(1-1-1)，设sin为旋转变压器的正弦信号，设cos为旋转变压 器的余弦信号，设sin1为正弦信号sin的正向峰值检波，设cos1为余弦 信号cos的正向峰值检波，设sin2为正弦信号sin的反向峰值检波，设 cos2为余弦信号cos的反向峰值检波；

步骤(1-1-2)，旋转变压器在半个周期检波内的检波信号满足规律一：

∑sin1+∑sin2＝0(1.5)；

∑cos1+∑cos2＝0(1.6)；

步骤(1-1-3)，左前轮在低转速下有如下规律二：

sin1与sin2的相邻值之和近似为零(1.7)；

cos1与cos2的相邻值之和也近似为零(1.8)；

步骤(1-1-4)，利用上述规律一与规律二对旋转变压器的正弦信号和 余弦信号进行中心点电压漂移诊断，若∑sin1+∑sin2的值与∑cos1+∑cos2 的值均在误差允许范围内，则认为所述中心点电压漂移诊断为正常，反之 则认为所述中心点电压漂移诊断为异常；

步骤(1-1-5)，左前轮在低转速下有：

sin≈sin1-sin2；cos≈cos1-cos2(1.9)；

若设旋转变压器的旋变角度为θ₁，则

θ₁＝arctan(sin/cos)≈arctan[(sin1-sin2)/(cos1-cos2)](1.10)；

步骤(1-1-6)，由于旋转变压器的过零点电平一般为Vadref/2，而旋 转变压器的过零点也就是旋转变压器的中心点，所以旋转变压器的中心点 电平一般也为Vadref/2，则式(1.5)、(1.6)、(1.7)、(1.8)分别依次变 为：

∑sin1+∑sin2＝Vadref(1.11)；

∑cos1+∑cos2＝Vadref(1.12)；

sin1与sin2的相邻值之和近似为Vadref(1.13)；

cos1与cos2的相邻值之和也近似为Vadref(1.14)；

步骤(1-1-7)，结合式(1.11)、(1.12)、(1.13)、(1.14)和(1.10) 通过微处理器调用解码器和计时器即可直接计算出旋转变压器的旋变角度 θ₁的角度值；

步骤(1-2)，计算车辆的转弯速度；

由于车辆在转弯时车辆的重心转速才是车辆的转弯速度，因此，结合 旋变角度θ₁的角度值，车辆的转弯速度由下列算法得出：

${\theta }_G={\tan }^{-1}\left(\frac{L-b}{B-a+r_{1}cos\left({\theta }_1\right)}\right)---\left(1.1\right);$

$r_1=\frac{L}{sin\left({\theta }_1\right)}---\left(1.2\right);$

$r_G=\frac{L-b}{sin\left({\theta }_G\right)}---\left(1.3\right);$

$v_G=\frac{v_1}{r_1}{r}_G---\left(1.4\right);$

式中：

v_G表示车辆的转弯速度，即车辆的重心转速，

v₁表示车辆的左前轮速度，由安装在车辆左前轮上的转速测量仪测得，

r₁表示转弯圆心O到左前轮中心的距离，

r_G表示转弯圆心O到车辆重心的距离，

L为车辆的右前轮中心到车辆的右后轮中心之间的距离，

b为车辆的重心到车辆的两个前轮中心之间的连线的垂直距离，

θ_G为转弯圆心O到车辆重心之间连线与车辆的两后轮中心之间的连线 的延长线的夹角，

θ₁为车辆的左前轮偏转角，即为转弯圆心O到左前轮心之间连线与车 辆的两后轮中心之间的连线的延长线的夹角，θ₁直接由安装在车辆左前轮 上的旋转变压器的旋变角度计算获得，

B为车辆的两后轮中心之间的连线的距离，

a为车辆的重心到车辆的右前轮中心与车辆的右后轮中心之间的连线 的垂直距离。

将正弦信号sin的波形和余弦信号cos的波形上移，并进行比例缩放， 使正弦信号sin的波形和余弦信号cos的波形在微控制器的模数采集范围 内。在通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器计算车辆的左前轮偏转角θ₁时，将车辆放置在检测路面上，并使检测路面在纵向和横向两个方向的最 大倾斜角度不能超过±0.57°。在通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器 计算车辆的左前轮偏转角θ₁时，车辆的车速小于5千米每小时，车辆要由 正确胎压的轮胎自由支撑，车辆的电源模式处于点火状态。

本实例先通过安装在车辆左前轮上的旋转变压器先计算出车辆的左前 轮偏转角θ₁，然后结合车辆的重心转速计算方法计算出车辆的转弯速度， 从而真实反映车辆的转弯车速，免去了旋转变压器的信号在过零点电源电 压的判断，无需借助差分运放即可对信号进行解码，计算方法高效简单， 对设备的要求低，可靠性和准确性高。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限 制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修 改。