用于方向盘触摸检测的方法和装置与流程

1.本发明涉及机动车辆领域，更具体地，涉及一种用于方向盘触摸检测的方法和装置。


背景技术：

2.当前，在机动车辆领域、特别是汽车领域中，越来越多的自动驾驶技术被投入使用，以提高驾驶的舒适性与安全性，方向盘触摸检测在机动车辆的行车安全判断及机动车辆的自主控制过程中具有越来越重要的作用，因此，方向盘触摸检测也面临着更高的要求。
3.目前在方向盘触摸检测过程中，通常在单一频率下，利用触摸传感器感测该频率下的参考信号，并在传感器的输出端得到经调制的触摸检测信号(调制信号)，随后对该经调制的触摸检测信号进行解调来获取传感器的触摸检测信号，根据该触摸检测信号确定方向盘的触摸状态。然而，在仅对单一频率下的参考信号进行感测的情况下，由于检测环境中存在电磁干扰，该单一频率的参考信号在受到电磁干扰影响时，将直接导致系统性能大幅度下降，使得触摸检测系统无法实现触摸检测过程或输出错误信号，从而导致方向盘触摸状态无法确定或被错误地确定，这将对机动车辆后续控制过程造成重大影响，降低了机动车辆的可靠性。
4.因此，需要一种在实现方向盘触摸检测的基础上，能够有效地降低环境中电磁干扰对方向盘触摸检测过程的影响，提高方向盘触摸检测的精确度及鲁棒性，且该用于方向盘触摸检测的方法具有良好的灵活性及可靠性。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种用于方向盘触摸检测的方法及用于方向盘触摸检测的装置。利用本公开提供的用于方向盘触摸检测的方法可以在良好实现方向盘触摸检测的基础上，有效提高方向盘触摸检测的准确率，实现实时且高精度的方向盘触摸检测，且该方法具有良好的鲁棒性。
6.在本发明的意义上，机动车辆可以是任何车辆。优选的机动车辆例如是汽车、火车。特别优选地是汽车，例如乘用车或卡车。
7.与相应的车辆相对应地，方向盘例如可以是机械式方向盘、电子式方向盘、控制杆或控制盘。
8.本公开的一方面涉及一种用于方向盘触摸检测的方法，其中所述方向盘包括至少一个触摸检测区域，每个触摸检测区域上设置有至少一个触摸检测传感器，所述方法包括：对于每个触摸检测区域，生成与多个特定频率一一对应的多个参考信号；将所述多个参考信号中的每个参考信号分别施加到所述触摸检测区域中的触摸检测传感器，并从所述触摸检测传感器获取在各个参考信号下的各个触摸检测信号；获取各个触摸检测信号的测量值；根据各个触摸检测信号的测量值确定各个触摸检测信号分别对应的触摸检测状态，其中触摸检测信号的测量值分别在第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围内时分别对
应作为触摸检测状态的非离手状态、离手状态和无效状态；以及基于各个触摸检测信号对应的触摸检测状态中各种触摸检测状态的数量，确定所述方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态，所述触摸状态包括非离手状态、离手状态以及无效状态。
9.本公开的另一方面涉及一种用于方向盘触摸检测的装置，其中所述方向盘包括至少一个触摸检测区域，每个触摸检测区域上设置有至少一个触摸检测传感器，所述装置包括：信号生成器，被配置为生成与多个特定频率一一对应的多个参考信号；信号检测器，被配置为对于每个触摸检测区域将所述多个参考信号中的每个参考信号分别施加到所述触摸检测区域中的触摸检测传感器，并从所述触摸检测传感器获取在各个参考信号下的各个触摸检测信号；信号处理器，被配置为：获取各个触摸检测信号的测量值；根据各个触摸检测信号的测量值确定各个触摸检测信号分别对应的触摸检测状态，其中触摸检测信号的测量值分别在第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围内时分别对应作为触摸检测状态的非离手状态、离手状态和无效状态；以及基于各个触摸检测信号对应的各种触摸检测状态的数量，确定所述方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态，所述触摸状态包括非离手状态、离手状态以及无效状态。
10.利用本公开提供的一种用于方向盘触摸检测的方法和装置，其中对方向盘上设置的触摸检测传感器施加不同频率的参考信号，可以使得触摸检测传感器基于不同频率的参考信号生成各个频率下的触摸检测信号，以提高方向盘触摸检测对使用环境中电磁干扰的抵抗能力；并且基于投票机制来针对所述触摸检测传感器的各个触摸检测信号所指示的触摸检测状态进行投票，从而确定方向盘的触摸状态，以进一步提高触摸检测准确性和灵活性，因此能够有效地降低环境中电磁干扰对方向盘触摸检测过程的影响，提高方向盘触摸检测的精确度及鲁棒性。
附图说明
11.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说，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它的附图。
12.图1a-1b示出了根据本公开的实施例的方向盘的示意图。
13.图2a示出了根据本公开实施例的用于方向盘触摸检测的方法的示例性流程图。
14.图2b-2c示出了图2a中的步骤的过程的示意图。
15.图2d示出了将图2b中的参考信号在时间上不重叠的施加至触摸检测传感器的时序示意图。
16.图2e示出了根据本公开实施例的触摸检测信号的测量值与触摸检测状态的对应关系的示意图。
17.图3示出了根据本公开实施例的用于方向盘触摸检测的方法的另一示例性流程图。
18.图4示出了根据本公开实施例的针对一具体示例的用于方向盘触摸检测的方法的流程图。
19.图5a-5b示出了根据本公开实施例用于方向盘触摸检测的装置的示例性框图。
具体实施方式
20.为了使得本公开的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。
21.在本说明书和附图中，具有基本上相同或相似步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复描述将被省略。同时，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或排序。
22.应了解，本公开所述的方向盘触摸检测，是指用于机动车辆方向盘的触摸检测过程，该触摸检测过程旨在检测驾驶员的双手与机动车辆的方向盘的触摸状态。
23.如前面所述，目前，在方向盘触摸检测过程中，通常在单一频率下，利用触摸传感器感测该频率下的参考信号，并在传感器的输出端得到经调制的触摸检测信号，随后对该经调制的触摸检测信号进行解调来获取传感器的触摸检测信号，根据该触摸检测信号确定方向盘的触摸状态。然而，在仅对单一频率下的参考信号进行感测的情况下，由于检测环境中存在电磁干扰，该单一频率的参考信号在受到电磁干扰影响时，将直接导致系统性能大幅度下降，使得触摸检测系统无法实现触摸检测过程或输出错误信号，从而导致方向盘触摸状态无法确定或被错误地确定，这将对机动车辆后续控制过程造成重大影响，降低了机动车辆的可靠性。
24.基于上述，本公开提出了一种用于方向盘触摸检测的方法。其中，所述方向盘具有至少一个触摸检测传感器。每个触摸检测传感器用于根据在不同频率下所施加的不同参考信号，生成相应的经调制的触摸检测信号，基于投票机制来利用解调后的这些触摸检测信号来实现方向盘触摸检测。
25.首先对本公开的实施例涉及的方向盘的结构进行简单描述。
26.图1a-1b示出了根据本公开的实施例的方向盘的示意图。
27.如图1a所示，在对方向盘进行触摸检测时，根据实际需要，需要在方向盘上设置至少一个触摸检测区域以获知驾驶员不同部位(例如左手、右手)是否触摸方向盘。根据本发明的实施例，如图1中虚线所示，在此示例性地将方向盘划分为四个触摸检测区域，即方向盘左部正面触摸检测区域(da1)、方向盘左部背面触摸检测区域(da2)、方向盘右部正面触摸检测区域(da3)、方向盘右部背面触摸检测区域(da4)。根据实际需要，可以将方向盘任意划分为所需要的任意数量以及任意位置的触摸检测区域，而不限于该实施例所示划分方式的四个触摸检测区域。在一种具体示例中，可以仅针对方向盘设置一个触摸检测区域，即设置在该触摸检测区域中的触摸检测传感器能够检测方向盘上任意位置的触摸。
28.图1a中示出了针对方向盘左部正面触摸检测区域(da1)中特定位置的多个触摸检测传感器(ds11
…
ds1n)以及针对方向盘右部正面触摸检测区域da3的多个触摸检测传感器(ds31
…
ds3n)。通过对相同的特定位置冗余地设置多个触摸检测传感器，即使其中一个触摸检测传感器例如发生故障而无法正常工作时，该检测区域的其他触摸检测传感器仍然能够正常工作，从而接收被施加的各个频率的参考信号，并对参考信号调制并生成经调制的触摸检测信号，即，其他触摸检测传感器也能为最终的触摸状态确定提供正确有效信息，从而可以有效地提高触摸检测的可靠性。
29.应注意，虽然图1a中示出了针对每个检测区域设置在特定位置的一个或多个触摸
检测传感器，但是触摸检测传感器也可以例如为柔性的触摸垫(touch mat)的形式，其可以沿着方向盘而布置。如图1b所示，方向盘上设置有三个触摸检测区域(db1-db3)，并且每个触摸检测区域均有一个柔性的触摸垫沿着方向盘的该触摸检测区域布置，并且该柔性的触摸垫中设置有一个触摸检测传感器(例如条形状，沿着方向盘贴合布置，可以感测该触摸检测区域任何位置处的触摸)，可以从该触摸垫引出该个触摸检测传感器的测量端，分别表示为pa1和pb2、pa2和pb2、以及pa3和pb3。每个测量端能够被施加参考信号，并且输出经由触摸检测传感器调制后的触摸检测信号。每个柔性的触摸垫也可以冗余地进行触摸检测，例如可以分时向触摸垫的两个测量端施加参考信号，从而从两个测量端分时得到针对该参考信号的两个经调制的触摸检测信号。图1b所示的触摸检测区域的划分方式仅仅是示例性的，可以根据实际情况来以其他方式进行划分以及其中的触摸传感器布置。
30.可选地，触摸检测传感器可以为能够感测电容和/或电阻值的传感器。例如，触摸检测传感器感测到的电容值会由于触摸而发生变化。
31.图2a示出了根据本公开实施例的用于方向盘触摸检测的方法200的示例性流程图。接下来，将参照图2a，对该方向盘触摸检测的过程及步骤进行更具体地说明。
32.如前面所述，方向盘上设置有能够检测方向盘上的触摸的触摸检测传感器。此外，该方向盘可以包括多个触摸检测区域，每个触摸检测区域的触摸用一个触摸检测传感器来检测。在考虑冗余的情况下，每个触摸检测区域的触摸用至少两个触摸检测传感器(例如，如图1a所示的设置在特定位置处的多个触摸检测传感器)来检测。一种实现冗余的特殊示例是，如前面所述，柔性的触摸垫中可以设置有具有两个测量端的一个触摸检测传感器(例如，如图1b所示的db1区域中沿着方向盘设置)，可以通过分时向触摸垫的两个测量端施加参考信号，从而从两个测量端分时得到针对该参考信号的两个经调制的触摸检测信号，这时，该柔性的触摸垫中设置的具有两个测量端的一个触摸检测传感器也可以按照该触摸检测区域中设置有冗余的两个触摸检测传感器来进行理解。此时，参考图2描述的方法可以针对每个触摸检测区域，也就是说每个触摸检测区域中的所有触摸检测传感器共同用于该触摸检测区域中的触摸检测。
33.在步骤s210中，生成与多个特定频率一一对应的多个参考信号。
34.由于在触摸检测过程中，如果仅采用单一特定频率的参考信号，该特定频率的参考信号以及由该参考信号生成的触摸检测信号可能会受到如前面所述的例如电磁干扰等干扰的影响，从而可能会导致触摸检测结果不准确。因此，可以生成多个特定频率的多个参考信号，以用于如将在后面描述的根据基于该多个参考信号而生成的多个触摸检测信号来进行方向盘的触摸状态的确定。
35.可选地，可以依序地选择所述多个特定频率中的每个特定频率，并依序生成与所选择的特定频率对应的参考信号。
36.在步骤s220中，针对每个触摸检测区域，将所述多个参考信号中的每个参考信号分别施加到所述触摸检测区域中的触摸检测传感器，并从所述触摸检测传感器获取在各个参考信号下的各个触摸检测信号。
37.可选地，对于每个触摸检测区域，可以在时间上不重叠地将所述多个参考信号中的每个参考信号施加到所述触摸检测区域中的触摸检测传感器(其中所述触摸检测传感器对其被施加的参考信号进行调制，以产生对应的经调制的触摸检测信号(也可以简称为调
制信号))；以及从所述触摸检测传感器获取所述多个参考信号中的每个参考信号下的经调制的触摸检测信号。
38.为了更清楚地理解上述内容，下面参考图2b对步骤s210和s220的过程进行的示意图进行示例性的描述。图2c示出了将图2b中的参考信号在时间上不重叠的施加至触摸检测传感器的时序示意图。
39.例如，参照图2b，对于方向盘上的一个触摸检测区域，选取3个频率f1,f2,f3作为特定频率，且在该触摸检测区域上设置有两个触摸检测传感器ds1-1和ds1-2，每个传感器ds1-1或ds1-2对应一个触摸检测通道(ds1-1对应于传感器通道1，ds1-2对应于传感器通道2)，由此形成2个传感器通道。也可以是该触摸检测区域上设置具有两个测量端的一个触摸检测传感器，每个测量端对应一个触摸检测通道，由此也形成2个传感器通道。
40.应注意，这里仅以方向盘上的一个触摸检测区域设置有两个触摸检测传感器或具有两个测量端的一个触摸检测传感器进行了示例说明，当然，如前面所述，例如参考图1b，根据实际需求可以将方向盘划分为多个触摸检测区域，每个触摸检测区域都可以设置有用于冗余设计的至少两个触摸检测传感器。或者，每个触摸检测区域可以只设置一个单端测量的触摸检测传感器，即每个触摸检测区域的触摸检测传感器只会提供一个触摸检测信号。本公开对此不做限制。针对每个触摸检测区域，可以存在与每个触摸检测传感器一一对应的传感器通道。
41.在上述步骤s210中，首先，生成与所述三个预选频率f1,f2,f3一一对应的参考信号ref_f1，ref_f2，ref_f3，其后，对于所述参考信号ref_f1，ref_f2，ref_f3中的每个参考信号，在时间上不重叠地将其施加到冗余的两个触摸检测传感器ds1-1和ds1-2(也可理解为一个触摸检测传感器的两个测量端，后文类似)中，图2c示出了在时间上不重叠地将参考信号ref_f1-ref_f3施加到上述冗余的两个触摸检测传感器ds1-1和ds1-2所对应的传感器通道1、2的时序示意图。参照图2c，例如可以首先将参考信号ref_f1在时间上以周期t的信号作用周期依次地施加至传感器通道1、2，其中在该信号作用周期内，包括空闲时段(即无信号作用的时段)及信号作用时段(即参考信号持续施加的时段)。其后将参考信号ref_f2、ref_f3以相同的方式施加至传感器通道1、2，且其中，参考信号ref_f3例如受到环境中电磁干扰的影响而被污染。其后，每个触摸检测传感器对其被施加的参考信号进行调制，以产生对应的经调制的触摸检测信号(在本公开中也简称为调制信号)，图2b中示出了触摸检测传感器ds1-1,ds1-2对参考信号ref_f1的调整过程，其中，传感器ds1-1生成对应于参考信号ref_f1的调制信号ds1_m_f1；传感器ds1-2生成对应于参考信号ref_f1的调制信号ds2_m_f1；传感器ds1-2生成对应于参考信号ref_f1的调制信号ds2_m_f1。其后，检测各个触摸检测传感器产生的调制信号并对所述调制信号进行解调，以得到在该参考信号下各个触摸检测传感器的触摸检测信号。例如，以参考信号ref_f1为例，对冗余的两个传感器ds1-1,ds1-2在参考信号ref_f1下的调制信号进行解调后可以得到冗余的两个传感器ds1-1,ds1-2对应于参考信号ref_f1的触摸检测信号：ds1_t_f1，ds2_t_f1。
42.显然，如果对于方向盘上的一个触摸检测区域内设置有多于两个的触摸检测传感器，例如，如图1a所示的情况，触摸检测区域da1存在n个触摸检测传感器(ds11
…
ds1n)，n为大于2的整数，那么针对该触摸检测区域da1可以设置n个传感器通道，并且与图2b中类似的过程依次将每个频率的参考信号周期性地通过传感器通道顺序地施加到各个触摸检测传
感器。
43.如果对于方向盘上的一个触摸检测区域内设置有一个单端测量的触摸检测传感器ds1，那么可以仅设置1个传感器通道，并且在不同时间依次将每个频率的参考信号周期性地通过传感器通道施加到该触摸检测传感器ds1，如图2c所示。
44.在步骤s230中，获取各个触摸检测信号的测量值。
45.可选地，所述触摸检测信号的测量值包括电容值和/或电阻值，因此，步骤s230可以包括：对各个经调制的触摸检测信号进行解调，以得到所述触摸检测传感器所感测到的各个电容值和/或电阻值。
46.例如，在对各个经调制的触摸检测信号进行解调后得到各个触摸检测信号之后，可以对每个触摸检测信号的电参数(例如，信号的幅度)进行测量以得到每个触摸检测信号的参数值，然后基于参数值与电容值和/或电阻值的对应关系(例如，通过查表或者函数关系)，可以从该参数值得到对应的电容值和/或电阻值。
47.通常，在触摸检测传感器正常工作的情况下，例如不受电磁干扰或者干扰较小的情况下，对于同样的触摸发生动作，即使对该触摸检测传感器在不同时间施加不同频率的参考信号，且触摸检测传感器在不同时间生成不同的经调制的触摸检测信号(调制信号)，但是基于从该同一个触摸检测传感器所得到的这些不同的调制信号得到的各个触摸检测信号的测量值应该是基本相同的，例如通过对不同的调制信号分别解调得到的各个电容值应该基本相同(即在较小的电容值阈值范围内进行波动)。例如，对于驾驶员的双手正握紧方向盘的触摸动作，将10khz和20khz的频率分别施加到触摸检测传感器，并分别获得10khz下的调制的第一调制信号和20khz下的调制的第二调制信号，分别对第一调制信号针对10khz和第二调制信号针对20khz进行解调，从而得到第一调制信号和第二调制信号分别对应的两个测量值，这两个测量值应该基本相同。
48.可选地，可以采用电容传感器作为触摸检测传感器来进行方向盘触摸检测，其中根据方向盘上的触摸检测区域的数量以及是否对每个检测区域的触摸检测传感器进行冗余设计来选择电容传感器的数量。在此，对于每个触摸检测传感器，依次向该触摸检测传感器施加例如正弦波、方波、三角波等具有可变幅度的周期性信号的各个特定频率的载波信号(参考信号)。针对每个载波信号(参考信号)，当驾驶员手部触摸或离开方向盘时，该触摸检测传感器均对该载波信号进行调制以得到载波调制信号，作为针对该载波信号的、经调制的触摸检测信号，且由于当驾驶员手部触摸方向盘时，会引起该触摸检测传感器所感测到的电容变化，因此手部触摸或离开方向盘时经调制的触摸检测信号是不同的；然后，通过对该载波信号下的经调制的触摸检测信号进行对应解调，可以推导出该载波信号下的触摸检测信号的测量值，也即该触摸检测传感器(电容传感器)所感测到的电容值。
49.可选地，利用采用iq调制的电容传感器作为触摸检测传感器来进行方向盘触摸检测。在此，对于每个触摸检测传感器，依次向触摸检测传感器施加例如正弦波、方波、三角波等具有可变幅度的周期性信号的载波信号(参考信号)。针对每个载波信号(参考信号)，当驾驶员手部触摸或离开方向盘时，该触摸检测传感器均对载波信号进行iq调制以得到载波调制信号，作为针对该载波信号的、经调制的触摸检测信号，且手部触摸或离开方向盘时经调制的触摸检测信号是不同的；然后，通过对该载波信号下经调制的触摸检测信号进行对应的iq解调，不仅可以推导出该载波信号下触摸检测传感器(电容传感器)感测到的电容值
(q分量)，还可以推导出该载波信号下触摸检测传感器感测到的电阻值(i分量)，根据实际需要而选择电容传感器的电容值(q分量)和电阻值(i分量)中的至少一者而作为触摸检测信号的测量值。如果触摸检测信号的测量值为电容值，则当触摸发生时的电容值会增大；并且如果触摸检测信号的测量值为电阻值，则当触摸发生时的电阻值会减小。
50.在步骤s240中，根据各个触摸检测信号的测量值确定各个触摸检测信号分别对应的触摸检测状态，其中触摸检测信号的测量值分别在第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围内时分别对应作为触摸检测状态的非离手状态(触摸状态)、离手状态(非触摸状态)和无效状态。
51.以下均以触摸检测信号的测量值为电容值为例，在触摸检测传感器为电容传感器的情况下，电容传感器在没有发生触摸的情况下也会存在具有可以被称为基线电容值的电容，当驾驶员的手部触摸方向盘时，会引入一个新的电容，因此正常情况下，在各个参考频率下触摸检测传感器感测到的各个电容值相对于没有触摸时均会增大，从而相应地(经触摸检测传感器调制的)各个触摸检测信号的测量值相对于没有触摸时也会增大。此外，如果触摸检测传感器发生故障或在某个或某些频率下受到电磁干扰比较严重，可能会存在在一些频率的参考信号下各个触摸检测信号的测量值会超出正常范围(一般为过大)，此时这些测量值超过正常范围的触摸检测信号是无效的，不应用于确定方向盘的触摸状态。测量值可以为在采样周期内经解调得到的触摸检测信号的测量值的平均值。
52.例如，在没有发生触摸的情况下触摸检测传感器所生成的触摸检测信号的测量值会在一定的相对较小值范围内波动，当驾驶员的手部触摸方向盘(或其某个触摸检测区域)时，该(触摸检测区域内的)触摸检测传感器所生成的触摸检测信号的测量值会发生变化从而落入另一较大值范围内，此外，当由于例如触摸检测传感器故障或者电磁干扰等干扰过大，触摸检测传感器所生成的调制信号经解调后的触摸检测信号的测量值可能会在前面两个范围之外。因此，可以根据每个触摸检测信号的测量值来确定该触摸检测信号指示的触摸检测状态。
53.在一些实施例中，上述用于确定触摸检测信号的触摸检测状态的各个测量值范围可以通过在人手与方向盘处于最小距离极限位、及人手与方向盘处于最大距离极限位时对该触摸检测传感器生成的触摸检测信号的测量值进行标定的方式来确定。
54.所述人手与方向盘处于最小距离极限位例如为人手完全放置在该方向盘上时人手相对于方向盘的位置；所述人手与方向盘处于最大距离极限位例如为人手完全脱离该方向盘时，人手相对于方向盘的位置。应了解，本公开的实施例不受该最小距离极限位及该最大距离极限位的具体位置设置的限制。
55.例如，当人手与方向盘处于最小距离极限位时，记录在该情况下该触摸检测传感器生成的触摸检测信号的测量值(例如，电容值)，并将其作为发生触摸时对应的该触摸检测信号的测量值的阈值范围中的最大记录值；当人手与方向盘处于最大距离极限位时，记录在该情况下触摸检测信号的测量值，并将其作为触摸检测信号的测量值的阈值范围中的最小记录值。其后，基于该最大记录值及最小记录值得到三个阈值范围，其中，如果触摸检测信号的测量值在0和所述最小记录值(大于等于0，小于等于最小记录值)之间，则确定该触摸检测信号对应的触摸检测状态为离手状态(非触摸状态)，如果触摸检测信号的测量值在所述最大记录值和所述最小记录值之间(大于最小记录值，小于等于最大记录值)，则确
定该触摸检测信号对应的触摸检测状态为非离手状态(触摸状态)，如果触摸检测信号的测量值超出所述最大记录值(大于最大记录值)，则确定该触摸检测信号对应的触摸检测状态为无效状态。
56.即，可以设置第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围，且触摸检测信号的测量值分别在第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围内时分别对应非离手(触摸)状态、离手(非触摸)状态和无效状态(触摸检测状态的三种类型)。通过将各个触摸检测信号的测量值与第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围进行比较，确定各个触摸检测信号的测量值分别落入哪个阈值范围内，从而确定各个触摸检测信号分别对应的触摸检测状态。优选的，各个阈值范围的设置可以在向触摸检测传感器施加参考信号之前进行，从而确保在触摸检测过程的流畅进行。
57.可选地，所述第一阈值范围的阈值下限等于所述第二阈值范围的阈值上限，所述第三阈值范围的阈值下限等于所述第一阈值范围的阈值上限。然而，这仅仅是示例，基于所选择的测量值类型(电容值或电阻值)、不同的解调方式和/或不同的信号测量方式，可以以不同的方式来设置这三个阈值范围。
58.例如，在所述触摸检测信号的测量值为电阻值的情况下，当触摸发生时，相对于没有发生触摸的时候，触摸检测信号的测量值(电阻值)应该变小，因此，上述非离手状态对应的第二阈值范围的阈值上限应该等于离手状态对应的第一阈值范围的阈值下限。而无效状态对应的第三阈值范围可以为不包括在所述第一阈值范围和所述第二阈值范围内的其他任何值构成的范围，并且可以根据需要考虑到的故障来进行限定。
59.例如，图2e示出了触摸检测信号的测量值(以电容值为例)与触摸检测状态的对应关系的示意图。如图2e所示，根据六个触摸检测信号1-6对应的测量值分别确定对应的触摸检测状态，其中该六个触摸检测信号可以是如图2b、2d所示的示例过程中生成的，即，对一个触摸检测区域中的两个触摸检测传感器(或者，在柔性的触摸垫中的一个触摸检测传感器的两个测量端的情况)分别依次施加三个特定频率的参考信号，每个触摸检测传感器针对这三个参考信号生成调制信号，经解调后得到三个触摸检测信号，因此总共得到六个触摸检测信号。
60.在图2e所示的示例中，触摸检测信号1-2以及4-6对应的测量值在采样时段内的平均值均在非离手状态对应的阈值范围(前文所述的第一阈值范围)的阈值上限和阈值下限之间，因此对应的触摸检测状态为非离手状态，而触摸检测信号3对应的测量值在采样时段内的平均值大于非离手状态对应的阈值范围的阈值上限(即无效状态对应的阈值范围(前文所述的第三阈值范围)的阈值下限)，因此对应的触摸检测状态为无效状态。
61.基于上述，通过在人手与方向盘处于最小距离极限位、及人手与方向盘处于最大距离极限位时对触摸检测信号的测量值进行标定来生成阈值范围，能够使得所生成的阈值范围准确地对应于人手与方向盘的接触状态及相对位置，从而有利于提高基于该阈值范围所确定的触摸检测信号对应的触摸检测状态的精确度，且进一步地，有利于后续基于这些触摸检测状态进行的用于方向盘触摸检测的方法的精确度。
62.在步骤s250中，基于各个触摸检测信号对应的触摸检测状态中各种触摸检测状态的数量，确定所述方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态，所述触摸状态包括非离手(触摸)状态、离手(非触摸)状态和无效状态。
63.在一些情况下，可以在获得各个参考信号下的各个触摸检测信号所对应的触摸检测状态之后，如果所确定的各个触摸检测信号所对应的触摸检测状态均是有效的(非离手或离手)且是一致的(全部均为非离手或全部均为离手)，则可以将方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态确定为非离手(触摸)状态、离手(非触摸)状态或无效状态，这种方式能提高判断结果的准确性，从而提高安全性。
64.但是，如前所述，触摸检测区域的触摸检测传感器在某个或某些频率下会受到电磁干扰，从而可能会存在在一些频率的参考信号下从触摸检测传感器获取的触摸检测信号是无效的，或者各个触摸检测信号对应的触摸检测状态可能不一致，因此通过上述方法可能直接判断存在干扰或故障，从而不进行方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态的判断，可见，上述方法对受干扰的触摸检测信号零容忍，从而也许存在安全性过高的问题，导致无法正确确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态。因此，本公开还提出投票机制，以基于在各个参考信号下的各个触摸检测信号对应的各个触摸检测状态来确定方向盘的触摸状态。
65.在本公开中应用的投票机制的原理可以概括为：有效票应该足够多，然后在有效票当中，对各种类型的有效票进行计数，并且根据各种类型中的有效票的数量占总票数的比例与各个类型所对应的预设比例的关系，而确定最终的投票结果。
66.将在后文对基于投票机制的确定所述方向盘的触摸状态进行详细描述。
67.通过参考图2a-2e描述的用于确定方向盘的触摸状态的方法，可以使得每个触摸检测区域中的触摸检测传感器基于不同频率的参考信号生成各个频率下的触摸检测信号，以提高方向盘触摸检测对使用环境中电磁干扰的抵抗能力；可以从冗余设计的至少两个触摸检测传感器获取触摸检测信号，从而提高冗余性；并且基于投票机制来针对所述触摸检测传感器的各个触摸检测信号所指示的触摸检测状态进行投票，从而确定方向盘的触摸状态，以进一步提高触摸检测准确性和灵活性，因此能够有效地降低环境中电磁干扰对方向盘触摸检测过程的影响，提高方向盘触摸检测的精确度及鲁棒性，且具有良好的灵活性及可靠性。
68.上述参考图2a-2e对用于确定方向盘的触摸状态的方法进行了描述，下面针对该方法中进行进一步的详细描述。
69.图3示出了上述用于确定方向盘的触摸状态的方法的更多细节。
70.如图3所示，步骤s250(基于各个触摸检测信号对应的触摸检测状态中各种触摸检测状态的数量，确定所述方向盘的触摸状态)可以包括以下各个子步骤。
71.在步骤s2501中，可以确定各个触摸检测信号对应的触摸检测状态当中，非离手状态、离手状态和无效状态的第一数量、第二数量和第三数量。
72.例如，触摸检测信号的总数量为m，上述第一数量、第二数量和第三数量分别用m、n和p表示。
73.例如，如果针对一个触摸检测区域设置了x个冗余的触摸检测传感器，x为大于等于2的整数，并且对各个触摸检测传感器施加了n个参考信号，因此，触摸检测信号的总数量为m＝x*n个。
74.在步骤s2502中，确定第一数量、第二数量和第三数量分别与各个触摸检测信号的总数量的第一比率、第二比率和第三比率。
75.在步骤s2503中，基于第一比率、第二比率和第三比率，确定方向盘的触摸状态。
76.需要将各个比率与预设比率相比较，从而确定方向盘的触摸状态，因此方法200还应该在步骤s250之前包括预设比率的设置步骤，优选在向触摸检测传感器施加参考信号之前，以保证触摸检测过程的流畅进行。
77.如图3所示，在步骤s205中，可以设置第一预设比率，作为将方向盘的触摸状态确定为非离手状态时所述第一比率需满足的下限值；设置第二预设比率，作为将方向盘的触摸状态确定为离手状态时所述第二比率需满足的下限值；以及设置第三预设比率，作为不会将方向盘的触摸状态确定为无效状态时所述第三比率需满足的上限值。
78.更具体地，在第一比率在第一预设比率至1之间，且第三比率在0至第三预设比率之间的情况下，确定方向盘的触摸状态为非离手状态；以及在第一比率不在第一预设比率至1之间，第二比率在第二预设比率至1之间，且第三比率在0至第三预设比率之间的情况下，确定方向盘的触摸状态为离手状态；以及在第一比率、第二比率和第三比率的其他情况下，确定方向盘的触摸状态为无效状态。
79.可以根据安全性的高低等级而灵活地设置各个预设比率，以利用各个触摸检测信号对应的各个触摸检测状态。例如，第一预设比率和第二预设比率可以为45％，第三预设比率可以为10％。可以根据实际情况而设置不同的第一预设比率、第二预设比率以及第三预设比率的值。
80.通过参考图3描述的确定方向盘的触摸状态的方法，基于投票机制来基于所获取的各个触摸检测信号对应的各个触摸检测状态进行最终的方向盘的触摸状态的确定，除了能够降低电磁干扰等对触摸检测的影响之外，还可以进一步提高触摸检测的准确性和灵活性，例如可以根据安全等级而灵活的设置用于判断方向盘的触摸状态的各个预设比率。
81.下面参考图4来描述根据本公开实施例的用于方向盘触摸检测的方法的具体示例的流程图，以更好地帮助本公开的原理。
82.如前面所述，当触摸检测信号的测量值位于不同的阈值范围内对应不同的触摸检测状态(如图2e所示)。第一比率为其对应的触摸检测状态为非离手状态的触摸检测信号的数量与触摸检测信号的总数量的比率，第二比率为其对应的触摸检测状态为离手状态的触摸检测信号的数量与触摸检测信号的总数量的比率，并且第三比率为其对应的触摸检测状态为无效状态的触摸检测信号的数量与触摸检测信号的总数量的比率。在图4所示的示例中，假设生成了n个特定频率的参考信号，并且针对方向盘的一个触摸检测区域设置两个冗余的触摸检测传感器(或者，具有两个测量端的一个触摸检测传感器)。在图4所示的示例中，对于该一个触摸检测区域，在时间上不重叠地依次向两个触摸检测传感器施加n个特定频率的参考信号，并从两个触摸检测传感器中的每一个获取n个参考信号下的2n个触摸检测信号。
83.在步骤s401中，设置各个预设比率。
84.例如，设置第一预设比率a0，作为将方向盘的触摸状态确定为非离手状态时所述第一比率需满足的下限值；设置第二预设比率b0，作为将方向盘的触摸状态确定为离手状态时所述第二比率需满足的下限值；以及设置第三预设比率c0，作为不会将方向盘的触摸状态确定为无效状态时所述第三比率需满足的上限值。也就是说，如果方向盘的触摸状态为非离手状态，则所述第一比率必须大于等于第一预设比率a0且所述第三比率必须小于第
三预设比率，而如果方向盘的触摸状态为离手状态，则所述第一比率必须大于等于第二预设比率b0且所述第三比率必须小于第三预设比率。
85.在步骤s402，在时间上不重叠地依次向两个触摸检测传感器施加n个特定频率的参考信号，并从两个触摸检测传感器获取n个参考信号下的2n个经调制的触摸检测信号(调制信号)。n为大于等于2的整数，优选大于等于3。
86.在步骤s403，通过对该2n个经调制的触摸检测信号进行解调而分别得到该2n个触摸检测信号的2n个测量值，并且基于这些测量值确定该2n个触摸检测信号分别对应的触摸检测状态。
87.在步骤s404，计算每种触摸检测状态所包括的触摸检测信号的数量，分别用m、n和p来表示处于非离手状态、离手状态和无效状态的触摸检测信号的数量。
88.在步骤s405，计算第一比率(a＝m/2n)、第二比率(b＝n/2n)和第三比率(c＝p/2n)。
89.在步骤s406，判断第一比率a是否在第一预设比率a0和1之间(即是否大于等于a0且小于等于1)，如果是，则进行到步骤s407，如果否，则进行到步骤s408。
90.在步骤s407中，判断第三比率c是否在第三预设比率0和c0之间(即是否大于等于0且小于c0)，如果是，则确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态为非离手状态，如果否，则确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态为无效状态。
91.在步骤s408中，判断第二比率b是否在第二预设比率b0和1之间(即是否大于等于b0且小于等于1)，如果是，则进行到步骤s409，如果否，则确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态为无效状态。
92.在步骤s409中，判断第三比率是否在第三预设比率0和c0之间(即是否大于等于0且小于c0)，如果是，则确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态为离手状态，如果否，则确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态为无效状态。
93.通过参考图4描述的用于确定方向盘的触摸状态的方法，可以使得每个触摸检测区域中的触摸检测传感器基于不同频率的参考信号生成各个频率下的触摸检测信号，以提高方向盘触摸检测对使用环境中电磁干扰的抵抗能力；可以针对方向盘上的每个触摸检测区域从冗余设计的至少两个触摸检测传感器(或者，具有两个测量端的一个触摸检测传感器)获取触摸检测信号，从而提高冗余性；并且基于投票机制来针对所述触摸检测区域中的触摸检测传感器的各个触摸检测信号所指示的触摸检测状态进行投票，从而确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态，以进一步提高触摸检测准确性和灵活性，因此能够有效地降低环境中电磁干扰对方向盘触摸检测过程的影响，提高方向盘触摸检测的精确度及鲁棒性，且具有良好的灵活性及可靠性。
94.根据本公开的另一方面，还公开了一种用于方向盘触摸检测的装置。所述方向盘包括至少一个触摸检测区域，每个触摸检测区域设置有能够检测方向盘上的触摸的至少一个触摸检测传感器。
95.图5a-5b示出了根据本公开实施例用于方向盘触摸检测的装置500的示例性框图。
96.参照图5a，该用于方向盘触摸检测的装置500包括：信号生成器510、信号检测器520、信号处理器530。
97.信号生成器510被配置为生成与多个特定频率一一对应的多个参考信号。
98.信号检测器520被配置为对于每个触摸检测区域将所述多个参考信号中的每个参考信号分别施加到所述触摸检测区域中的触摸检测传感器，并从所述触摸检测传感器获取在各个参考信号下的各个触摸检测信号。
99.信号处理器530被配置为：计算各个触摸检测信号的测量值；根据各个触摸检测信号的测量值确定各个触摸检测信号分别对应的触摸检测状态，其中触摸检测信号的测量值分别在第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围内时分别对应作为触摸检测状态的非离手状态、离手状态和无效状态；以及基于各个触摸检测信号对应的各种触摸检测状态的数量，确定所述方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态，所述触摸状态包括非离手状态、离手状态以及无效状态。
100.在一些实施例中，如图5b所示，信号生成器510可以包括频率选择模块5101和生成模块5102。频率选择模块5101被配置为依序地选择多个特定频率中的每个特定频率，并且生成模块5102被配置为生成与所选择的特定频率对应的参考信号。
101.信号检测器520可以包括施加模块5201和获取模块5202。施加模块5201被配置为从信号生成器510获取多个频率的参考信号，并且在时间上不重叠地将所述多个参考信号中的每个参考信号施加到所述触摸检测区域中的触摸检测传感器，其中所述触摸检测传感器对其被施加的参考信号进行调制，以产生对应的经调制的触摸检测信号。所述获取模块5202还被配置为从所述触摸检测区域中的触摸检测传感器获取所述多个参考信号中的各个参考信号下的经调制的各个触摸检测信号。
102.在一些实施方式中，为了进行冗余设计，可能在一个方向盘的触摸检测区域内设置至少两个触摸检测传感器或者具有两个测量端的一个触摸检测传感器。在这种情况下，施加模块5201还被配置为对于所述多个参考信号中的每个参考信号，分时地将所述参考信号分别施加到该触摸检测区域中的至少两个触摸检测传感器或者所述具有两个测量端的一个触摸检测传感器的两个测量端，以及获取模块5202还被配置为对于所述多个参考信号中的每个参考信号，从所述至少两个触摸检测传感器或者所述具有两个测量端的一个触摸检测传感器的每个测量端获取在所述参考信号下的各个触摸检测信号。
103.此外，信号处理器530可以包括测量值处理模块5301和状态确定模块5302。测量值处理模块5301可以被配置为获取各个触摸检测信号的测量值，并且根据各个触摸检测信号的测量值确定各个触摸检测信号分别对应的触摸检测状态，其中触摸检测信号的测量值分别在第一阈值范围、第二阈值范围和第三阈值范围内时分别对应作为触摸检测状态的非离手状态、离手状态和无效状态。各个阈值范围的确定可以参考如前面对方法200的步骤s230的具体描述。在本公开的实施例中，测量值获取模块5301可以包括解调子模块，被配置为对经调制的各个触摸检测信号进行解调(例如，iq解调)，以得到所述触摸检测传感器所感测到的各个电容值和/或电阻值，作为测量值。
104.状态确定模块5303可以被配置为基于各个触摸检测信号对应的各种触摸检测状态的数量，确定所述方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态，所述触摸状态包括非离手状态、离手状态以及无效状态。
105.更具体地，状态确定模块5302可以进一步包括：状态数量确定子模块、比率确定子模块以及状态确定子模块。状态数量确定模块被配置为确定各个触摸检测信号对应的方向盘触摸状态当中，非离手状态、离手状态和无效状态的第一数量、第二数量和第三数量；比
率确定子模块，被配置为确定所述第一数量、第二数量和第三数量分别与各个触摸检测信号的总数量的第一比率、第二比率和第三比率；以及状态确定子模块，被配置为基于所述第一比率、第二比率和第三比率，确定所述方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态。
106.状态确定子模块确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态的方式可以具体包括：在所述第一比率在所述第一预设比率至1之间，且所述第三比率在0至第三预设比率之间的情况下，确定所述触摸状态为非离手状态；以及在所述第一比率不在第一预设比率至1之间，所述第二比率在第二预设比率至1之间，且所述第三比率在0至第三预设比率之间的情况下，确定所述触摸状态为离手状态；以及在第一比率、第二比率和第三比率的其他情况下，确定所述触摸状态为无效状态。
107.相应地，信号处理器530还可以包括设置模块5304，用于设置要被状态确定模块使用的第一预设比率、第二预设比率和第三预设比率的值。例如，设置第一预设比率，作为将方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态确定为非离手状态时所述第一比率需满足的下限值；设置第二预设比率，作为将方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态确定为离手状态时所述第二比率需满足的下限值；以及设置第三预设比率，作为不会将方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态确定为无效状态时所述第三比率需满足的上限值。
108.如上参考图5a-5b针对用于方向盘触摸检测的装置500的各个模块进行了描述，而各个模块的操作的更多细节可以参考前文的描述。此外，根据实际需求，可以在装置500中增加更多或更少的部件和模块。
109.在一些具体应用中，装置500也可以视为控制器和传感器系统的组合。例如，传感器系统可以用于实现参考图5a-5b所描述的信号生成器、信号检测器以及信号处理器中的测量值处理模块的功能，然后控制器可以用于实现参考图5a-5b所描述的状态确定模块和设置模块的功能，例如，从传感器系统获取到已经解调的各个触摸检测信号，然后基于投票机制来针对这些解调的触摸检测信号进行方向盘的触摸状态的确定。控制器可以为例如微控制单元(mcu)和数字信号处理器(dsp)等具有处理功能的计算逻辑。
110.通过参考图5a-5b描述的用于确定方向盘的触摸状态的装置，可以使得每个触摸检测区域中的触摸检测传感器基于不同频率的参考信号生成各个频率下的触摸检测信号，以提高方向盘触摸检测对使用环境中电磁干扰的抵抗能力；可以从冗余设计的至少两个触摸检测传感器(或者，具有两个测量端的一个触摸检测传感器)获取触摸检测信号，从而提高冗余性；并且基于投票机制来针对所述触摸检测传感器的各个触摸检测信号所指示的触摸检测状态进行投票，从而确定方向盘的所述触摸检测区域的触摸状态，以进一步提高触摸检测准确性和灵活性，因此能够有效地降低环境中电磁干扰对方向盘触摸检测过程的影响，提高方向盘触摸检测的精确度及鲁棒性，且具有良好的灵活性及可靠性。
111.虽然已经针对本主题的各种具体示例实施例详细描述了本主题，但是每个示例通过解释而不是限制本公开来提供。本领域技术人员在得到对上述内容的理解后，可以容易地做出这样的实施例的变更、变化和等同物。因此，本发明并不排除包括将对本领域普通技术人员显而易见的对本主题的这样的修改、变化和/或添加。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，意图是本公开覆盖这样的变更、变化和等同物。
112.需要说明的是，附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方
法、功能模块的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含至少一个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
113.在上面详细描述的本公开的示例实施例仅仅是说明性的，而不是限制性的。本领域技术人员应该理解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例或其特征进行各种修改和组合，这样的修改应落入本公开的范围内。