连续变化信号的方向识别

丁麟，夏洪彬，王建勋，郝美刚，王琦

连续变化信号的方向识别

丁麟，夏洪彬，王建勋，郝美刚，王琦

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江 哈尔滨150060）

汽车控制系统中存在大量各种传感器，在整车控制中起着重要作用，文章针对信号连续变化的传感器，展示了一种方向识别的控制算法。加入方向识别的目的是为了给后续逻辑处理提供输入，更好的实现其它控制目标。判断方向的方法主要是通过监测连续几个周期内传感器信号的变化。对其变化趋势进行分析，根据信号差值的正负，结合传感器的特性来判断方向。文章最后通过改进算法设计，取得了预期的结果。虽然是比较简单的设计，但一切都要依靠实际效果来检验优劣。

传感器；信号识别

1 引言

在汽车控制系统中，存在着大量的传感器，在车辆的控制中发挥着至关重要的作用，其中一部分信号是角度、位移等参数。一般来说，此类型信号大多选择采用霍尔元件作为传感器的核心，对信号要求交高的传感器还会使用双路信号输入，这里以单路输入的信号为例，其信号和物理意义呈以下线性对应关系，如图1。

图1 传感器一般特性

在控制中，主要使用的是信号和物理值的对应关系式：Phys=A·sensor + B。

某些情况下，需要通过信号的变化趋势，来识别部件的运动方向，为后续逻辑处理提供前置输入，本文针对方向的识别算法做了探讨。

2 介绍

在DAE某新型变速器研发过程中，使用了霍尔式的手柄位置传感器，用于检测换档手柄的PRND位置，并且在控制实施过程中，还需要知道手柄的运动方向是从P到D还是从D到P。为了识别手柄运动方向，设计了一种控制算法，实际应用效果良好。

3 具体实施

基本思路：对比实时采集的信号和上周期的信号，根据其差值变化的正负来判断信号的变化方向。

由于动力总成在运行过程中始终在振动，加之信号采集和传输过程的干扰，信号本身存在一定程度微小波动，简单的以前后两个周期对比很大概率会产生大量的运动方向误判，如图2所示，手柄位置并未移动，但由于前后2个周期（0.01秒）信号微小变化，导致判断出了手柄由P向D运动，但驾驶员实际并无此操作意图。

图2 错误的方向识别

3.1 方案改良

基于单次判断容易出现误判的原因，设计了经多次判断后，得出运动方向的算法，如图3、4所示。

图3 改进算法1

这两种方法乍看没有太大区别，都采用了3次次做差的结果作为判断依据，不同的是改进算法1采用了间隔做差，改进算法2是连续做差。

但改进算法1看似合理，实际效果并不是很理想，以一组数据来做举例说明：（60），（59.8），（60.1），（59.9），（60.15），这组数仅是信号在稳定位置上的上下波动，但3次间隔做差的结果是+0.1，+0.1，+0.05，会判定为手柄向某方向运动。

图4 改进算法2

改进方案2能够比改进方案1更快一个周期作出判断，同时在上述情况下也能避免误判，从实际表现来看，也更加良好，如图5、图6所示。

图5 改进算法1实测曲线

图6 改进算法2实测曲线

4 总结

按改进算法2的设计，可以实现稳定且准确的方向识别，同时也体现了在工程应用中，想法更多的需要靠实际应用来检验其合理性，即使是简单的逻辑，也要经过反复验证、充分评估才能证明其有效性。

[1] 王为,张宝菊,尹晓慧等.光纤光栅型平面冲击信号方向识别的小波包分析[J].激光与红外,2011.12.

[2] 封超.双压力传感器泄露检测系统探究[D].天津:天津大学,2016.

[3] 李更祥.AMT换档电机测速模块的设计与试验验证[D].上海:上海交通大学,2014.

[4] 张昌尧.基于STM32的汽车档位角度传感器子系统的设计与实现[J].电子世界,2017,(03):054.

Direction Detect of Continuous Signal

Ding Lin, Xia Hongbin, Wang Jianxun, Hao Meigang, Wang Qi

（Center of Technology, Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd., Heilongjiang Harbin 150060）

There are a lot of sensors in vehicle control system; they take an important part in vehicle control. In this article, the author introduces a way to detect the direction of the movement part through the sensor signal. The purpose of adding direction detection is to provide input for other logical processing, then it will achieve the control target better. The method of judging the direction is mainly by monitoring the changes of sensor signals in several consecutive cycles. Analyze its change trend, according to the positive and negative of the signal difference, judge the direction by combining the characteristics of the sensor. In the end, the expected results are obtained by improving the algorithm design. Although it is a relatively simple design, everything depends on the actual effect to test the advantages and disadvantages.

Sensor; Signal detect

A

1671-7988(2020)24-48-02

TP212.9

A

1671-7988(2020)24-48-02

丁麟（1983-），男，高级工程师，本科，就职于哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，研究方向：自动变速器控制策略开发。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.016

CLC NO.: TP212.9