CN115144028A - 一种用于车辆辅助驾驶的传感器及传感器测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆辅助驾驶的传感器及传感器测量方法。方法包括每一传感子模块对应的初步扭矩及角度确定步骤及所述车辆的最终扭矩及角度确定步骤。当依据主传感单元获取的第一感应数据获得的第一扭矩及角度满足预设条件时，所述控制模块以所述第一扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；否则，以副传感单元获取第二感应数据，并依据第二感应数据得到的第二扭矩及角度以及第一扭矩及角度确定初步扭矩及角度；当两个传感子模块获取的初步扭矩及角度之差低于第一差值阈值时，以两个初步扭矩及角度的平均值确定最终扭矩及角度；否则，以主传感模块对应的初步扭矩及角度确定最终扭矩及角度。通过本发明能够提高辅助驾驶的测量数据的准确性。

Description

一种用于车辆辅助驾驶的传感器及传感器测量方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种用于车辆辅助驾驶的传感器及传感器测量方法。

背景技术

近年来，随着社会经济的快速增长、汽车电子行业及相关产业的急速发展，用户对于车辆的要求逐渐提高，辅助驾驶逐渐走入人们的视线中。辅助驾驶是一种通过电脑***实现车辆驾驶，降低人工驾驶操作的方法。依据人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位***协同合作，让电脑可以在自动安全地操作机动车辆。

针对辅助驾驶技术，车辆的状态数据的获取测量就必不可少，其中车辆扭矩以及转向角度的测量尤为重要。

作为辅助驾驶的数据基础，数据的准确度十分重要，尤其是在L3及以上级别自动驾驶或无人驾驶时，功能安全评定要满足ASIL-D，保证在某个单点或者一定程度的多点失效下，***仍能工作，保证车辆和人员安全，因此如何提高测量数据的准确性是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种车辆辅助驾驶的传感器及传感器测量方法，设计采用全冗余的硬件架构，能够提高辅助驾驶的测量数据的准确性，从而满足L3及以上级别自动驾驶和功能安全ASIL-D的要求。

本发明提供了如下方案：

第一方面，提供了一种用于车辆辅助驾驶的传感器测量方法，所述传感器包括控制模块及传感模块；所述传感模块包括两个相同的传感子模块，每一个传感子模块均包括主传感单元和副传感单元；

所述方法包括每一传感子模块对应的初步扭矩及角度确定步骤及所述车辆的最终扭矩及角度确定步骤；

所述每一个传感子模块对应的初步扭矩及角度确定步骤包括：

所述主传感单元通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据；

所述控制模块根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度；

在判断到所述第一扭矩及角度满足预设条件时，所述控制模块以所述第一扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

在判断到所述第一扭矩及角度不满足预设条件时，所述副传感单元通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据；

所述控制模块根据所述第二感应数据计算得到所述车辆的第二扭矩及角度并根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

所述车辆的最终扭矩及角度确定步骤包括：

所述控制模块判断两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度之差是否低于预设的第一差值阈值；

若低于所述第一差值阈值，则所述控制模块根据两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度的平均值确定所述最终扭矩及角度；

若不低于所述第一差值阈值，则所述控制模块以所述主传感单元对应的初步扭矩及角度确定最终的扭矩及角度；

所述第一模式不同于所述第二模式。

可选地，每一所述主传感单元包括与所述车辆的输入轴啮合的齿轮模块、设置在所述齿轮模块上的齿轮旋转角度测量元件、分别设置在所述输入轴和所述车辆的输出轴相对的两端的输入转子和输出转子以及设置在所述输入轴和所述输出轴之间的转子旋转角度测量元件；其中，所述转子旋转角度测量元件包括：激励线圈、接收线圈、PCB板和控制芯片，所述两个传感子模块的主传感单元共用所述PCB板和所述控制芯片；

所述主传感单元通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据包括：

所述激励线圈产生所述测量磁场；

所述接收线圈测量所述输入转子和所述输出转子切割所述测量磁场而产生的感应电压；

所述控制芯片根据所述感应电压计算所述输入转子和所述输出转子的旋转角度；

所述齿轮旋转角度测量元件测量所述齿轮模块的旋转角度；

所述控制模块根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度包括：

所述控制模块根据所述输入转子的旋转角度、所述输出转子的旋转角度和所述齿轮模块的旋转角度计算得到所述车辆的第一扭矩及角度。

可选地，所述转子旋转角度测量元件还包括：修正线圈，设置在非扭矩影响区，具有标准输出电压，用于测量所述输入转子和所述输出转子切割所述测量磁场而产生的修正电压；

所述控制芯片用于根据所述感应电压计算所述输入转子和所述输出转子的旋转角度包括：

所述控制芯片根据所述修正电压与标准输出电压的差值对所述感应电压进行修正并根据修正后的感应电压计算所述输入转子和所述输出转子的旋转角度。

可选地，所述副传感单元包括角度传感器和扭矩传感器，所述角度传感器设置在所述车辆的方向盘中，所述扭矩传感器与所述车辆的扭杆连接；

所述副传感单元通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据包括：

所述角度传感器获取所述车辆的转向的角度，所述扭矩角度传感器获取所述车辆的扭矩。

可选地，所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否满足预设条件包括：

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否低于最高阈值；

和/或，

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否高于最低阈值；

和/或，

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度与所述车辆的第一扭矩及角度的差值是否小于第二差值阈值。

可选地，所述控制模块根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定车辆的最终扭矩及角度包括：

所述控制模块判断所述第二扭矩及角度是否满足所述预设条件；

若满足，则所述控制模块以所述第二扭矩及角度确定最终车辆扭矩及角度；

若否，则所述控制模块判断所述第一扭矩及角度与所述第二扭矩及角度的差值是否大于第三差值阈值；

若不大于所述第三差值阈值，则以所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度的平均值作为所述车辆的最终扭矩及角度。

可选地，所述控制方法还包括：

针对每一个所述传感子模块，所述控制模块获取所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度并计算两者差值是否大于第三差值阈值；

若大于所述第三差值阈值，则所述控制模块发起针对所述主传感单元和所述副传感单元的校正操作。

可选地，所述测量方法还包括：

将所述车辆连接外设的标准传感模块；

所述车辆执行转向测试时，所述控制模块获取所述标准传感模块、所述主传感模块和所述副传感模块的感应数据并分别计算获得对应的扭矩及角度测试值；

所述控制模块根据所述标准传感模块、所述主传感模块和所述副传感模块的扭矩及角度测试值的关系确定是否需要对所述主传感模块和所述副传感模块进行校正。

可选地，所述方法还包括：

所述控制模块对所述最终的扭矩及角度设置时间戳；

所述控制模块在第一通信网络与第二通信网络均正常时，将带有时间戳的所述最终的扭矩及角度通过所述第一通信网络和所述第二通信网络发送至远程控制器并将其他数据通过所述第一通信网络发送至所述远程控制器。

第二方面提供了一种用于车辆辅助驾驶的传感器，所述传感器包括控制模块及传感模块；所述传感模块包括两个相同的传感子模块，每一个传感子模块均包括主传感单元和副传感单元；

所述主传感单元用于通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据；

所述控制模块用于根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度，在判断到所述第一扭矩及角度满足预设条件时，以所述第一扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

在判断到所述第一扭矩及角度不满足预设条件时，所述副传感单元用于通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据；

所述控制模块还用于，根据所述第二感应数据计算得到所述车辆的第二扭矩及角度并根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

所述控制模块用于判断两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度之差是否低于预设的第一差值阈值，并在低于所述第一差值阈值时根据两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度的平均值确定所述最终扭矩及角度，在不低于所述第一差值阈值时，以所述主传感单元对应的初步扭矩及角度确定最终的扭矩及角度；

所述第一模式不同于所述第二模式。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的传感器测量方法，通过所述主传感单元和所述副传感单元两者之间的补充，可以在异常情况时，依然可以得到较为精准的最终扭矩及角度，并且通过将所述主传感单元与所述副传感单元的工作原理设置成不同，可以进一步保证最终扭矩及角度的准确性，从而可以提升***的鲁棒性。而在主传感单元正常时，可以仅仅以主传感单元的结果为准，避免任何时候都使用主传感单元与副传感单元造成资源浪费。

进一步地，设计采用全冗余的硬件架构，经过上述两套传感子模块同时且互相独立工作以及每个传感子模块的主副传感单元设置，可极大提高扭矩及角度数据的准确度，为辅助驾驶提供更好的数据保障，从而满足L3及以上级别自动驾驶和功能安全ASIL-D的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的车辆辅助驾驶控制方法涉及的车辆辅助驾驶的传感器的结构框图；

图2是本发明一个实施例提供的车辆辅助驾驶的传感器测量方法的流程框图；

图3是本发明一个实施例提供的车辆辅助驾驶的传感器测量方法的另一个流程框图；

图4是本发明一个实施例提供的车辆辅助驾驶的传感器的部分结构拆解图；

图5是本发明一个实施例提供的车辆辅助驾驶的传感器的转子旋转角度测量元件的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明关于“左”、“右”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”“顶部”“底部”等方向上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所述的结构必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

为了向辅助驾驶提供准确的数据，申请人在另一份专利中提供了同时主传感单元和副传感单元的方案，相比现有技术，可以在一个传感器故障时，通过备份传感器获得数据。但这一方案在某些情境下仍存在缺点。比如受到环境影响，主传感器没有故障，但获取的数据与实际数据存在偏差，这样的偏差也会给辅助驾驶带来不利的影响。为进一步提高数据的准确性，本发明提供了一种用于车辆辅助驾驶的传感器测量方法，通过设置两个相同的传感子模块独立工作，使得控制模块可以每次利用两套数据确定最终的结果，提高了准确度。而每个传感子模块设置主、副传感单元，也进一步提高了每个传感子模块可以获得有效数据的概率。

如图1，是本发明一个实施例提供的用于车辆辅助驾驶的传感器的结构框图。所述传感器包括控制模块100、两个传感子模块200，每个传感子模块包括主传感单元201和副传感模块202。

图2是本发明一个实施例提供的用于车辆辅助驾驶的传感器测量方法的流程框图。如图2所示，所述控制方法包括：

每一传感子模块对应的初步扭矩及角度确定步骤S10和所述车辆的最终扭矩及角度确定步骤S20；

步骤S10具体包括：

S101：所述主传感单元通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据；

S102：所述控制模块根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度；

S103：在判断到所述第一扭矩及角度满足预设条件时，所述控制模块以所述第一扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

S104：在判断到所述第一扭矩及角度不满足预设条件时，所述副传感单元通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据；

S105：所述控制模块根据所述第二感应数据计算得到所述车辆的第二扭矩及角度并根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度。

其中，所述第一模式不同于所述第二模式，也即所述主传感单元与所述副传感单元的工作原理不同；所述第一扭矩及角度包括第一扭矩和第一角度，所述第二扭矩及角度包括第二扭矩和第二角度。

其中，判断所述第一扭矩及角度是否满足预设条件包括判断所述第一扭矩是否满足预设条件以及判断所述第一角度是否满足预设条件。可以理解的是对于所述第一扭矩和所述第一角度设置的预设条件可以分别设置。

通过所述主传感单元和所述副传感单元两者之间的补充，可以在异常情况时，依然可以得到较为精准的最终扭矩及角度，并且通过将所述主传感单元与所述副传感单元的工作原理设置成不同，可以进一步保证最终扭矩及角度的准确性，从而可以提升***的鲁棒性。而在主传感单元正常时，可以仅仅以主传感单元的结果为准，避免任何时候都使用主传感单元与副传感单元造成资源浪费。

图3是本发明一个实施例提供的车辆辅助驾驶的传感器测量方法的另一个流程框图。如图3所示，步骤S20具体包括：

S201：所述控制模块判断两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度之差是否低于预设的第一差值阈值。

每一次扭矩及角度的获取，两个传感子模块都会独立工作并由控制模块依据步骤S10确定对应的初步扭矩及角度。

正常情况下，两个传感子模块的初步扭矩及角度数据应当相同，受到测量环境的影响可能稍有差别，但差值应在可接受的误差范围内。因此控制模块可对两个初步扭矩及角度做差进行差值大小判断。

S202：若低于所述第一差值阈值，则所述控制模块根据两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度的平均值确定所述最终扭矩及角度。

如果差值在可接受的范围内，则可认为两个传感子模块的数据均正确。此时可利用两者的平均值确定最终扭矩及角度。

S203：若不低于所述第一差值阈值，则所述控制模块以所述主传感单元对应的初步扭矩及角度确定最终的扭矩及角度。

如果差值超过可接受的范围，则至少一个传感子模块的数据是不准确的。由于只有在主传感单元测得的数据满足预设条件时，是以主传感单元为准确定的初步扭矩及角度，因此，控制模块可以判断哪一个初步扭矩及角度是根据主传感单元测量的数据确定的，并以此作为最终扭矩及角度确定的依据。

如在步骤S203中，两个初步扭矩及角度均由主传感单元确定，则此时可进一步获得副传感单元的值对两个主传感单元的数据进行验证，或者可以获得前次的最终扭矩及角度，以与前次的扭矩及角度最接近的为最终扭矩及角度。

设计采用全冗余的硬件架构，经过上述两套传感子模块同时且互相独立工作以及每个传感子模块的主副传感单元设置，可极大提高扭矩及角度数据的准确度，为辅助驾驶提供更好的数据保障，从而满足L3及以上级别自动驾驶和功能安全ASIL-D的要求。

具体地，在本申请的一个示例中，所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否满足预设条件包括：

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否低于最高阈值；

和/或，

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否高于最低阈值；

和/或，

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度与所述车辆的第一扭矩及角度的差值是否小于第二差值阈值。

其中，上述最高阈值、最低阈值以及差值阈值都可以针对扭矩和角度分别设置。根据需要，可以选择当扭矩和角度其中之一或均不满足预设条件时，认为第一扭矩及角度不满足预设条件。后续第二扭矩及角度与预设条件的判断规则与之类似。

通过上述示例可以在扭矩及角度过小、过大以及瞬间变化过大时，依据实际情况综合副传感单元的测量值对最终扭矩及角度进行调整，从而保证最终数据的精准性。

具体地，在本申请的一个示例中，所述控制模块根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定车辆的最终扭矩及角度包括：

所述控制模块判断所述第二扭矩及角度是否满足所述预设条件；

若满足，则控制模块以所述第二扭矩及角度确定最终车辆扭矩及角度；

若否，则控制模块判断所述第一扭矩及角度与所述第二扭矩及角度的差值是否大于第三差值阈值；

若不大于所述第三差值阈值，则以所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度的平均值作为所述车辆的最终扭矩及角度。

在这里，所述第二扭矩及角度的预设条件与所述第一扭矩及角度的预设条件可以相同，也即，所述第二扭矩及角度的预设条件包括所述第二扭矩及角度是否低于最高阈值，和/或，所述第二扭矩及角度是否高于最低阈值，和/或，所述第二扭矩及角度与所述车辆的前次最终扭矩及角度的差值是否低于第二差值阈值。

上述第一扭矩及角度与第二扭矩及角度的差值指第一扭矩与第二扭矩的差值、第一角度与第二角度的差值，第二差值阈值也分别设置为扭矩差值阈值和角度差值阈值。根据需要，可设置扭矩差值、角度差值至少一个或两个均符合条件时为第一扭矩及角度与所述第二扭矩及角度的差值大于对应的差值阈值。优选地，为了保证车辆的正常工作，还可以周期或不定时的或依据用户的临时触发请求预判所述主传感单元和所述副传感单元是否发生异常。

具体地，在本申请的一个示例中，所述控制方法还包括：

所述控制模块获取所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度并计算两者差值是否大于第三差值阈值；

若大于第三差值阈值，则所述控制模块发起针对所述主传感单元和所述副传感单元的校正操作。

可以理解的是，在所述主传感单元和所述副传感单元均正常时，所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度的差值应该较为接近或者等于零，因此，当两者之间的差值大于第二差值阈值时，说明所述主传感单元和所述副传感单元中至少有一个出现了故障，此时即需要对所述主传感单元和所述副传感单元的校正。

上述异常的判断可以周期进行，可以不定时进行，也可以基于用户的临时触发请求进行。

为了在判断到出现异常如第一扭矩及角度与所述第二扭矩及角度的差值大于第二差值阈值时，实现对所述主传感单元和所述副传感单元的校正，在本申请的一个示例中，所述测量方法还包括：

将所述车辆连接外设的标准传感模块；

所述车辆执行转向测试时，所述控制模块获取所述标准传感模块、所述主传感单元和所述副传感单元的感应数据并分别计算获得对应的扭矩及角度测试值；

所述控制模块根据所述标准传感模块、所述主传感单元和所述副传感单元的扭矩及角度测试值的关系确定是否需要对所述主传感单元和所述副传感单元进行校正。

需要特别说明的是，所述标准传感模块获取的扭矩及角度为基准扭矩及角度，通过将通过所述主传感单元和所述副传感单元获得的扭矩及角度与基准扭矩及角度进行对比可以确定出哪个传感模块出现故障，从而便于有针对性地对相应的传感模块进行矫正，减少矫正工作量。

上述主传感单元和副传感单元可以根据需要做多种不同变型的设置。只要两者分别依据不同的模式获得感应数据即可。

在本申请的一个具体实施例中，为避免网络故障等带来的数据传输问题，本申请中控制模块还可以将获得的最终扭矩及角度设置时间戳并将带有时间戳的最终扭矩及角度通过两个通信网络分别传输至外部的远程控制器，以便远程控制器进行数据分析，完成远程控制。仅作为示例，所述方法还包括：

所述控制模块对所述最终的扭矩及角度设置时间戳；

所述控制模块在第一通信网络与第二通信网络均正常时，将带有时间戳的所述最终的扭矩及角度通过所述第一通信网络和所述第二通信网络发送至远程控制器并将其他数据通过所述第一通信网络发送至所述远程控制器。

通过两个网络传输相同数据，可以使得在其中一个网络故障时，另一个网络继续传输数据并借助时间戳使得远程控制器可以避免重复数据的分析处理。

对于其他数据例如车内温度、车内湿度、座椅角度等，控制模块可以仅使用其中一个网络进行传输。

图4是本发明一个实施例提供的用于车辆辅助驾驶的传感器的部分结构拆解图。图5是本发明一个实施例提供的车辆辅助驾驶的传感器的转子旋转角度测量元件的结构图。如图4所示，同时参见图5，在本申请的一个示例中，每一所述主传感单元包括与所述车辆的输入轴10啮合的齿轮模块60、设置在所述齿轮模块60上的齿轮旋转角度测量元件50、分别设置在所述输入轴10和所述车辆的输出轴20相对的两端的输入转子11和输出转子21以及设置在所述输入轴10和所述输出轴20之间的转子旋转角度测量元件40。其中，所述转子旋转角度测量元件40包括：激励线圈41、接收线圈42、PCB板44和控制芯片43。所述两个传感子模块的主传感单元共用所述PCB板44和所述控制芯片43。

所述主传感单元通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据包括：

所述激励线圈41产生测量磁场；

所述接收线圈42测量所述输入转子11与所述输出转子21切割所述测量磁场而产生的感应电压；

所述控制芯片43根据所述感应电压计算所述输入转子11和所述输出转子21的旋转角度；

所述齿轮旋转角度测量元件50测量所述齿轮模块60的旋转角度。

所述控制模块100根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度包括：

所述控制模块100根据所述输入转子11的旋转角度、所述输出转子21的旋转角度和所述齿轮模块60的旋转角度计算得到所述车辆的第一扭矩及角度。

其中，所述测量磁场可感应处于磁场内的所有部件对磁力线的切割效果，因此，所述测量磁场可覆盖至所述输入轴10与所述输出轴20的位置，当方向盘旋转驱动所述输入转子11及所述输出转子21旋转时，所述输出转子21及所述输入转子11的旋转将切割磁场，根据电磁感应原理，该测量磁场在所述输出转子21及所述输入转子11上感应出感应电流及感应电压，通过所述感应电压可获知所述输入转子11与所述输出转子21在磁场中的位置，进而可以获知所述输入转子11及所述输出转子21的旋转角度。

进一步地，所述齿轮模块60与转向***连接，当方向盘转动时，首先将与其咬合的所述齿轮模块60驱动旋转，进而带动所述输入轴10旋转。通常使用者在进行车辆转弯时，小型车辆的方向盘的转动圈数为左右3圈(±1080°)，大型车辆的方向盘的转动圈数为左右4圈(±1440°)。接着通过所述输入轴10与所述齿轮模块60间的传动比i，将方向盘的旋转角度转化为所述输入轴10的另一旋转角度。例如，当方向盘的转动296°时，所述齿轮模块60基于传动比i转动296°*i，当i＝45：37时，所述齿轮模块60的从动齿轮61转动360°，产生一个周期的信号，相当于所述齿轮模块60的从动齿轮61的周期为296°。

进一步地，所述齿轮旋转角度测量元件50设置在所述齿轮模块60的外侧，用于测量所述齿轮模块60的旋转角度，优选为所述齿轮模块60的从动齿轮61的旋转角度。所述控制模块与所述转子旋转角度测量元件40和所述齿轮旋转角度测量元件50均连接，用于根据所述输入转子11、所述输出转子21和所述齿轮模块60的旋转角度得到第一扭矩及角度。

优选地，所述第一角度为所述输入转子11的旋转角度与所述齿轮模块60的从动齿轮61的旋转角度的最小公倍数，所述第一扭矩为所述输入转子11的旋转角度与所述输出转子21的旋转角度之差。

进一步地，所述激励线圈41、所述接收线圈42和所述控制芯片43均设置在所述PCB板44上，且所述激励线圈41和所述接收线圈42位于所述PCB板44的同一端面上。

优选地，所述接收线圈42与所述控制芯片43通讯连接，以将所述感应电压发送给所述控制芯片43，从而便于所述控制芯片43根据所述感应电压计算所述输入转子11和所述输出转子21的旋转角度。

优选地，所述激励线圈41和所述接收线圈42均面向所述输入转子11。

为了进一步地保证测试的方向盘角度和扭矩的准确性，在本申请的一个优选的实施例中，所述转子旋转角度测量元件40还包括：修正线圈，设置在一不受扭矩影响的测量区域即非扭矩影响区(如磁各向异性与扭矩枢轴的转动轴平行的区域)，在某一功率下，不考虑外界影响，其应该输出一标准输出电压，用于测量所述输入转子和所述输出转子切割所述测量磁场而产生的修正电压。但实际上，该修正线圈的测量值不受扭矩的影响，但是会受到温度等的影响使得测量结果与标准输出电压不同。因此，所述控制芯片用于根据所述感应电压计算所述输入转子和所述输出转子的旋转角度包括所述控制芯片43根据修正线圈实际测量的结果与标准输出电压之间的差值即可确定接收线圈42测得的感应电压应该进行的修正，进而根据修正后的感应电压计算所述输入转子11和所述输出转子21的旋转角度。

对应两个传感子模块的主传感单元，两者可以共用PCB板以及控制芯片，只需要在控制芯片上设置各自对应的线圈即可。

进一步地，所述副传感单元包括角度传感器和扭矩传感器，所述角度传感器设置在所述车辆的方向盘中，所述扭矩传感器与所述车辆的扭杆连接。所述角度传感器和所述扭矩传感器可以为现有的传感器，例如可以为光电式传感器或电位计式传感器。所述副传感单元通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据包括：

所述角度传感器获取所述车辆的转向角度，所述扭矩角度传感器获取所述车辆的扭矩。

在另一个实施例中，为减少扭杆处的设备设置，副传感设备可以包括角度传感器、方向盘位置传感器、马达位置传感器。其中角度传感器用于确定第二角度，而依据方向盘位置传感器获得的方向盘位置和马达位置传感器获得的马达位置确定相对移位和刚度，进一步使用相对移位和刚度来估计第二扭矩。

对应于上述方法，本发明还提供了一种用于车辆辅助驾驶的传感器，满足L3及以上级别自动驾驶和功能安全ASIL-D的要求，应用于传感测量***中，其为全冗余的硬件架构。所述传感器包括控制模块及传感模块；所述传感模块包括两个相同的传感子模块，每一个传感子模块均包括主传感单元和副传感单元；

所述主传感单元用于通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据；

所述控制模块用于根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度，在判断到所述第一扭矩及角度满足预设条件时，以所述第一扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

在判断到所述第一扭矩及角度不满足预设条件时，所述副传感单元用于通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据；

所述控制模块还用于，根据所述第二感应数据计算得到所述车辆的第二扭矩及角度并根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

所述控制模块用于判断两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度之差是否低于预设的第一差值阈值，并在低于所述第一差值阈值时根据两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度的平均值确定所述最终扭矩及角度，在不低于所述第一差值阈值时，以所述主传感单元对应的初步扭矩及角度确定最终的扭矩及角度；

所述第一模式不同于所述第二模式。也即所述主传感单元与所述副传感单元的工作原理不同；所述第一扭矩及角度包括第一扭矩和第一角度，所述第二扭矩及角度包括第二扭矩和第二角度。

其中，判断所述第一扭矩及角度是否满足预设条件包括判断所述第一扭矩是否满足预设条件以及判断所述第一角度是否满足预设条件。可以理解的是对于所述第一扭矩和所述第一角度设置的预设条件可以分别设置。

通过所述主传感单元和所述副传感单元两者之间的补充，可以在异常情况时，依然可以得到较为精准的最终扭矩及角度，并且通过将所述主传感单元与所述副传感单元的工作原理设置成不同，可以进一步保证最终扭矩及角度的准确性，从而可以提升***的鲁棒性。而在主传感单元正常时，可以仅仅以主传感单元的结果为准，避免任何时候都使用主传感单元与副传感单元造成资源浪费。

进一步地，经过上述两套传感子模块同时且互相独立工作以及每个传感子模块的主副传感单元设置，可极大提高扭矩及角度数据的准确度，为辅助驾驶提供更好的数据保障。

以上对本发明所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于车辆辅助驾驶的传感器测量方法，其特征在于，所述传感器包括控制模块及传感模块；所述传感模块包括两个相同的传感子模块，每一个传感子模块均包括主传感单元和副传感单元；

所述方法包括每一传感子模块对应的初步扭矩及角度确定步骤及所述车辆的最终扭矩及角度确定步骤；

所述每一个传感子模块对应的初步扭矩及角度确定步骤包括：

所述主传感单元通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据；

所述控制模块根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度；

在判断到所述第一扭矩及角度满足预设条件时，所述控制模块以所述第一扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

在判断到所述第一扭矩及角度不满足预设条件时，所述副传感单元通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据；

所述控制模块根据所述第二感应数据计算得到所述车辆的第二扭矩及角度并根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

所述车辆的最终扭矩及角度确定步骤包括：

所述控制模块判断两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度之差是否低于预设的第一差值阈值；

若低于所述第一差值阈值，则所述控制模块根据两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度的平均值确定所述最终扭矩及角度；

若不低于所述第一差值阈值，则所述控制模块以所述主传感单元对应的初步扭矩及角度确定最终的扭矩及角度；

所述第一模式不同于所述第二模式。

2.根据权利要求1所述的传感器测量方法，其特征在于，每一所述主传感单元包括与所述车辆的输入轴啮合的齿轮模块、设置在所述齿轮模块上的齿轮旋转角度测量元件、分别设置在所述输入轴和所述车辆的输出轴相对的两端的输入转子和输出转子以及设置在所述输入轴和所述输出轴之间的转子旋转角度测量元件；其中，所述转子旋转角度测量元件包括：激励线圈、接收线圈、PCB板和控制芯片，所述两个传感子模块的主传感单元共用所述PCB板和所述控制芯片；

所述主传感单元通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据包括：

所述激励线圈产生所述测量磁场；

所述接收线圈测量所述输入转子和所述输出转子切割所述测量磁场而产生的感应电压；

所述控制芯片根据所述感应电压计算所述输入转子和所述输出转子的旋转角度；

所述齿轮旋转角度测量元件测量所述齿轮模块的旋转角度；

所述控制模块根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度包括：

所述控制模块根据所述输入转子的旋转角度、所述输出转子的旋转角度和所述齿轮模块的旋转角度计算得到所述车辆的第一扭矩及角度。

3.根据权利要求2所述的传感器测量方法，其特征在于，所述转子旋转角度测量元件还包括：修正线圈，设置在非扭矩影响区，具有标准输出电压，用于测量所述输入转子和所述输出转子切割所述测量磁场而产生的修正电压；

所述控制芯片用于根据所述感应电压计算所述输入转子和所述输出转子的旋转角度包括：

所述控制芯片根据所述修正电压与标准输出电压的差值对所述感应电压进行修正并根据修正后的感应电压计算所述输入转子和所述输出转子的旋转角度。

4.根据权利要求1所述的传感器测量方法，其特征在于，所述副传感单元包括角度传感器和扭矩传感器，所述角度传感器设置在所述车辆的方向盘中，所述扭矩传感器与所述车辆的扭杆连接；

所述副传感单元通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据包括：

所述角度传感器获取所述车辆的转向的角度，所述扭矩角度传感器获取所述车辆的扭矩。

5.根据权利要求1所述的传感器测量方法，其特征在于，所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否满足预设条件包括：

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否低于最高阈值；

和/或，

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度是否高于最低阈值；

和/或，

所述控制模块判断所述第一扭矩及角度与所述车辆的第一扭矩及角度的差值是否小于第二差值阈值。

6.根据权利要求1所述的传感器测量方法，其特征在于，所述控制模块根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定车辆的最终扭矩及角度包括：

所述控制模块判断所述第二扭矩及角度是否满足所述预设条件；

若满足，则所述控制模块以所述第二扭矩及角度确定最终车辆扭矩及角度；

若否，则所述控制模块判断所述第一扭矩及角度与所述第二扭矩及角度的差值是否大于第三差值阈值；

若不大于所述第三差值阈值，则以所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度的平均值作为所述车辆的最终扭矩及角度。

7.根据权利要求6所述的传感器测量方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

针对每一个所述传感子模块，所述控制模块获取所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度并计算两者差值是否大于第三差值阈值；

若大于所述第三差值阈值，则所述控制模块发起针对所述主传感单元和所述副传感单元的校正操作。

8.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：

将所述车辆连接外设的标准传感模块；

所述车辆执行转向测试时，所述控制模块获取所述标准传感模块、所述主传感模块和所述副传感模块的感应数据并分别计算获得对应的扭矩及角度测试值；

所述控制模块根据所述标准传感模块、所述主传感模块和所述副传感模块的扭矩及角度测试值的关系确定是否需要对所述主传感模块和所述副传感模块进行校正。

9.根据权利要求1所述的传感器测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述控制模块对所述最终的扭矩及角度设置时间戳；

所述控制模块在第一通信网络与第二通信网络均正常时，将带有时间戳的所述最终的扭矩及角度通过所述第一通信网络和所述第二通信网络发送至远程控制器并将其他数据通过所述第一通信网络发送至所述远程控制器。

10.一种用于车辆辅助驾驶的传感器，其特征在于，所述传感器包括控制模块及传感模块；所述传感模块包括两个相同的传感子模块，每一个传感子模块均包括主传感单元和副传感单元；

所述主传感单元用于通过第一模式获取所述车辆的第一感应数据；

所述控制模块用于根据所述第一感应数据计算得到所述车辆的第一扭矩及角度，在判断到所述第一扭矩及角度满足预设条件时，以所述第一扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

在判断到所述第一扭矩及角度不满足预设条件时，所述副传感单元用于通过第二模式获取所述车辆的第二感应数据；

所述控制模块还用于，根据所述第二感应数据计算得到所述车辆的第二扭矩及角度并根据所述第一扭矩及角度和所述第二扭矩及角度确定所述车辆的初步扭矩及角度；

所述控制模块用于判断两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度之差是否低于预设的第一差值阈值，并在低于所述第一差值阈值时根据两个所述的传感子模块对应的初步扭矩及角度的平均值确定所述最终扭矩及角度，在不低于所述第一差值阈值时，以所述主传感单元对应的初步扭矩及角度确定最终的扭矩及角度；

所述第一模式不同于所述第二模式。

Images