基于光学雨量传感器的雨刮老化检测方法、系统及车辆与流程

本发明涉及雨刮老化检测，特别涉及一种基于光学雨量传感器的雨刮老化检测方法、系统及车辆。

背景技术：

1、光学雨量传感器基于红外全反射原理运行，通过led向挡风玻璃发射红外线；无雨状态下，红外线经全反射使接收光强较高；有雨状态下，部分光线发生折射导致光强降低，以此实现雨量感知。雨刮胶条经长期使用会出现老化现象，致使刮拭效果下降，驾驶员需通过主观感受或定期检查判断是否更换，难以早期发现老化问题，存在安全隐患。现有技术有通过获取雨刮动作前后雨量信号的绝对差值评估刮拭状态的技术方案，但雨量信号绝对值同时受降雨强度与刮拭效果的共同影响，单纯依赖绝对值进行判断，在不同降雨强度下易出现误报或漏报情况，无法准确检测雨刮老化状态。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于光学雨量传感器的雨刮老化检测方法、系统及车辆。

2、为实现以上目的，本发明的第一个方面提供了一种基于光学雨量传感器的雨刮老化检测方法，包括：

3、在每个雨刮周期内，采集光学雨量传感器输出的雨量数字信号序列，从所述雨量数字信号序列中提取雨刮起刮前预设时间窗口内的雨量峰值和雨刮起刮后预设时间窗口内的雨量最小值，经有效性过滤后得到有效信号对；

4、基于所述有效信号对计算归一化残余率，得到归一化残余率序列；

5、对所述归一化残余率序列进行滑动窗口均值平滑处理，得到平滑归一化残余率序列，并基于所述平滑归一化残余率序列估计趋势斜率、统计超标计数，得到老化特征参数；

6、将所述老化特征参数与动态阈值进行比对，当满足老化判定条件时判定为雨刮老化，得到老化判定结果；

7、根据所述老化判定结果，输出雨刮更换提醒信号。

8、进一步，设第个雨刮周期内光学雨量传感器输出的雨量数字信号序列为，，其中，为第个雨刮周期的起始时刻，为第个雨刮周期的结束时刻；所述雨量峰值定义为：

9、

10、其中，为刮前采样窗口宽度；所述雨量最小值定义为：

11、

12、其中，为第次雨刮完成刮拭动作后的中断触发时刻，为中断触发后的稳定等待时间，为刮后采样窗口宽度。

13、进一步，所述有效性过滤的条件为：且，其中，为最低有效峰值阈值，为最低信号动态范围阈值。

14、进一步，所述滑动窗口均值平滑处理的计算方式为：

15、

16、其中，为第个有效雨刮周期的归一化残余率，即刮后雨量最小值与刮前雨量峰值之比，为滑动窗口长度。

17、进一步，所述趋势斜率的估计方式为：

18、

19、其中，为参与趋势分析的连续有效雨刮周期数量，为周期序号均值，为平滑归一化残余率均值，为第个周期的平滑归一化残余率，即对归一化残余率序列进行滑动窗口均值平滑处理后得到的数值。

20、进一步，所述方法还包括：

21、连续采集预设数量个有效雨刮周期的归一化残余率数据，基于雨量峰值按预设区间划分为个降雨强度等级，对各强度等级对应的归一化残余率子集分别计算基准均值和基准标准差，建立个体化归一化残余率基准分布数据库。

22、进一步，所述动态阈值包括动态单次超标阈值和动态趋势变化阈值；

23、所述动态单次超标阈值的计算方式为：

24、

25、其中，为单次超标灵敏度系数，为温度修正系数，为由车内温度传感器实时读取的环境温度值；当平滑归一化残余率超过所述动态单次超标阈值时，标记该周期为超标周期。

26、进一步，所述动态趋势变化阈值的计算方式为：

27、

28、其中，为基准采集阶段归一化残余率趋势斜率的均值，为基准采集阶段趋势斜率的标准差，为趋势判断灵敏度系数。

29、进一步，所述温度修正系数的计算方式为：

30、

31、其中，为车内温度传感器实时读取的环境温度值，为低温修正基准温度，为温度修正强度系数。

32、进一步，所述老化判定条件包括以下至少之一：

33、综合老化判定条件：且；

34、快速预警条件：；

35、其中，为分析窗口个周期内平滑归一化残余率超过对应动态单次超标阈值的周期数量，为超标比例阈值，为快速预警触发倍数；

36、当满足所述综合老化判定条件或所述快速预警条件时，判定为雨刮老化。

37、进一步，所述方法还包括：

38、当检测到雨刮片更换操作后，触发基准重置流程，清除原有基准分布数据库，重新进入初始化采集阶段，建立新雨刮对应的归一化残余率基准分布。

39、本发明的第二个方面提供了一种基于光学雨量传感器的雨刮老化检测系统，包括：

40、信号采集与预处理模块，用于在每个雨刮周期内采集光学雨量传感器输出的雨量数字信号序列，从所述雨量数字信号序列中提取雨刮起刮前预设时间窗口内的雨量峰值和雨刮起刮后预设时间窗口内的雨量最小值，经有效性过滤后输出有效信号对；

41、归一化计算模块，与所述信号采集与预处理模块数据连接，用于基于所述有效信号对计算归一化残余率，得到归一化残余率序列；

42、特征提取模块，与所述归一化计算模块数据连接，用于对所述归一化残余率序列进行滑动窗口均值平滑处理，得到平滑归一化残余率序列，并基于所述平滑归一化残余率序列估计趋势斜率、统计超标计数，得到老化特征参数；

43、老化判定模块，与所述特征提取模块数据连接，用于将所述老化特征参数与动态阈值进行比对，当满足预设老化判定条件时判定为雨刮老化，得到老化判定结果；

44、提醒输出模块，与所述老化判定模块电气连接，用于根据所述老化判定结果输出提醒信号。

45、进一步，所述系统还包括：基准建立与动态阈值生成模块，包括三个子模块：基准建立子模块、动态阈值生成子模块和基准重置子模块；

46、基准建立子模块与所述归一化计算模块数据连接，用于在系统初始化阶段连续采集预设数量有效雨刮周期的归一化残余率数据，按降雨强度等级进行分组，分别计算各等级下归一化残余率的基准均值和基准标准差，建立个体化归一化残余率基准分布数据库；

47、动态阈值生成子模块与所述基准建立模块数据连接，用于基于所述基准分布数据库和实时环境温度，生成动态单次超标阈值和动态趋势变化阈值；

48、基准重置子模块与所述基准建立模块数据连接，用于当检测到雨刮片更换操作后，触发基准重置流程，清除原有基准分布数据库，重新进入初始化采集阶段，建立新雨刮对应的归一化残余率基准分布。

49、本发明的第三个方面提供了一种车辆，包括本发明的第二个方面提供的基于光学雨量传感器的雨刮老化检测系统。

50、进一步，所述车辆还包括：雨刮器，设置在所述车辆本体上；

51、光学雨量传感器，设置在所述车辆本体上，用于采集雨量信号；

52、车载显示屏，设置在所述车辆本体内，与雨刮老化检测系统电气连接，用于显示雨刮更换提醒信息；

53、语音提示装置，设置在所述车辆本体内，与雨刮老化检测系统电气连接，用于播放雨刮更换提醒语音；

54、车内温度传感器，设置在所述车辆本体内，与雨刮老化检测系统信号连接，用于提供实时环境温度数据。

55、与现有技术相比，本发明提供的一种基于光学雨量传感器的雨刮老化检测方法、系统及车辆，在每个雨刮周期内同步提取刮前雨量峰值和刮后雨量最小值，以二者之比构造归一化残余率，从而将降雨强度因素从刮拭效果评估中剥离，使不同降雨强度下的刮拭质量具有可比性；进一步结合趋势斜率估计与超标计数统计，对归一化残余率序列进行双重老化特征提取，并与动态阈值比对判定老化状态，实现了对雨刮老化状态的准确、实时、定量检测，消除了因降雨强度变化引起的误报与漏报，提高了行车安全性。