連續變化信號的方向識別

丁麟，夏洪彬，王建勛，郝美剛，王琦

連續變化信號的方向識別

丁麟，夏洪彬，王建勛，郝美剛，王琦

（哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司技術中心，黑龍江 哈爾濱150060）

汽車控制系統中存在大量各種傳感器，在整車控制中起著重要作用，文章針對信號連續變化的傳感器，展示了一種方向識別的控制算法。加入方向識別的目的是為了給后續邏輯處理提供輸入，更好的實現其它控制目標。判斷方向的方法主要是通過監測連續幾個周期內傳感器信號的變化。對其變化趨勢進行分析，根據信號差值的正負，結合傳感器的特性來判斷方向。文章最后通過改進算法設計，取得了預期的結果。雖然是比較簡單的設計，但一切都要依靠實際效果來檢驗優劣。

傳感器；信號識別

1 引言

在汽車控制系統中，存在著大量的傳感器，在車輛的控制中發揮著至關重要的作用，其中一部分信號是角度、位移等參數。一般來說，此類型信號大多選擇采用霍爾元件作為傳感器的核心，對信號要求交高的傳感器還會使用雙路信號輸入，這里以單路輸入的信號為例，其信號和物理意義呈以下線性對應關系，如圖1。

圖1 傳感器一般特性

在控制中，主要使用的是信號和物理值的對應關系式：Phys=A·sensor + B。

某些情況下，需要通過信號的變化趨勢，來識別部件的運動方向，為后續邏輯處理提供前置輸入，本文針對方向的識別算法做了探討。

2 介紹

在DAE某新型變速器研發過程中，使用了霍爾式的手柄位置傳感器，用于檢測換檔手柄的PRND位置，并且在控制實施過程中，還需要知道手柄的運動方向是從P到D還是從D到P。為了識別手柄運動方向，設計了一種控制算法，實際應用效果良好。

3 具體實施

基本思路：對比實時采集的信號和上周期的信號，根據其差值變化的正負來判斷信號的變化方向。

由于動力總成在運行過程中始終在振動，加之信號采集和傳輸過程的干擾，信號本身存在一定程度微小波動，簡單的以前后兩個周期對比很大概率會產生大量的運動方向誤判，如圖2所示，手柄位置并未移動，但由于前后2個周期（0.01秒）信號微小變化，導致判斷出了手柄由P向D運動，但駕駛員實際并無此操作意圖。

圖2 錯誤的方向識別

3.1 方案改良

基于單次判斷容易出現誤判的原因，設計了經多次判斷后，得出運動方向的算法，如圖3、4所示。

圖3 改進算法1

這兩種方法乍看沒有太大區別，都采用了3次次做差的結果作為判斷依據，不同的是改進算法1采用了間隔做差，改進算法2是連續做差。

但改進算法1看似合理，實際效果并不是很理想，以一組數據來做舉例說明：（60），（59.8），（60.1），（59.9），（60.15），這組數僅是信號在穩定位置上的上下波動，但3次間隔做差的結果是+0.1，+0.1，+0.05，會判定為手柄向某方向運動。

圖4 改進算法2

改進方案2能夠比改進方案1更快一個周期作出判斷，同時在上述情況下也能避免誤判，從實際表現來看，也更加良好，如圖5、圖6所示。

圖5 改進算法1實測曲線

圖6 改進算法2實測曲線

4 總結

按改進算法2的設計，可以實現穩定且準確的方向識別，同時也體現了在工程應用中，想法更多的需要靠實際應用來檢驗其合理性，即使是簡單的邏輯，也要經過反復驗證、充分評估才能證明其有效性。

[1] 王為,張寶菊,尹曉慧等.光纖光柵型平面沖擊信號方向識別的小波包分析[J].激光與紅外,2011.12.

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[3] 李更祥.AMT換檔電機測速模塊的設計與試驗驗證[D].上海:上海交通大學,2014.

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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

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丁麟（1983-），男，高級工程師，本科，就職于哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司技術中心，研究方向：自動變速器控制策略開發。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.016

CLC NO.: TP212.9