[发明专利]确定物体旋转角度的装置、系统、方法和训练装置和方法

说明书

本公开的实施例涉及确定物体旋转角度的装置、系统、方法和训练装置和方法。实施例涉及一种用于训练神经网络(150)以确定物体的旋转角度的装置(100)。装置(100)被设计为通过用于测量磁场的传感器系统(120)接收系统数据(102)以便确定旋转角度。装置(100)还被设计为生成误差数据，该误差数据包括系统数据(102)与传感器系统(120)的目标状态的至少一个偏差或叠加的外部磁场的分量的强度。装置(100)还被设计为使用系统数据(102)和误差数据来创建训练数据(104)，并借助训练数据(104)训练神经网络(150)。

技术领域

实施例涉及用于训练确定物体旋转角度的神经网络的装置和方法，以及用于确定物体旋转角度的装置、系统和方法。

背景技术

角度传感器通常用于汽车工业，例如用于动力转向或防抱死制动系统(ABS)。角度传感器包括诸如磁体和磁性传感器之类的部件，以确定诸如轴体之类的旋转物体的旋转角度。在角度传感器的制造和组装中，在大多数情况下无法完全避免部件错位。此外，可能基于振动而出现磁体和磁性传感器的位置偏差，该振动例如由角度传感器的运行或附近的相邻装置的运行引起。此外，电动车辆中的装置会因高电流而生成杂散磁场，杂散磁场会叠加在角度传感器的磁场上。角度传感器部件的偏差对准和叠加的杂散磁场会影响角度确定或降低测量精度。

为了最大限度地减少错位的影响，一方面在角度传感器的制造层面上使用复杂的工艺。另一方面，角度传感器被校准以便能够补偿角度确定中的误差。其他方法使用具有直径较大的磁体的角度传感器。直径较大的磁体可以生成较强的磁场，从而可以在确定旋转角度时减少误差。然而，提到的概念通常带来较高的生产或开发成本。

为了减少外部磁场的影响，使用成本密集的方法来确保磁场传感器与外部环境隔离。使用多个磁性传感器的差分测量方法来校正外部磁场的叠加。然而，具有差分测量功能的角度传感器通常较容易受到角度传感器部件错位的影响，这反过来又限制了旋转角度确定的准确性。

借助电感式传感器，有时可以在出现杂散磁场时更精确地确定角度。然而，对于360°的角度确定，电感式角度传感器既昂贵又复杂。此外，这些角度传感器需要更多空间，例如超过30毫米，这对于许多应用来说通常是无法忍受的。

这种情况有理由要实现用于角度传感器的改进方案，以便能够更好地、更精确地以较小误差、更简单或更经济地确定旋转角度。

发明内容

该目的可以通过根据本发明的内容来实现。

一个实施例涉及一种用于训练神经网络以确定物体的旋转角度的装置。该装置被设计为经由用于测量磁场的传感器系统接收系统数据，以便确定旋转角度。此外，该装置被设计为生成误差数据，所述误差数据包括系统数据与传感器系统的目标状态的至少一个偏差、或叠加的外部磁场的分量的强度。该装置还被设计为使用所述系统数据和误差数据来创建训练数据，并借助训练数据训练所述神经网络。系统数据包括例如关于磁体和磁性传感器的几何布置、磁性传感器的数量、或关于角度传感器的磁体形状的信息。可以基于系统数据生成误差数据。误差数据可以包括例如与磁体或磁性传感器的理想几何位置或与磁体的理想形状的偏差。误差数据例如包括磁传感器相对于磁体的可能扭曲布置、或例如铁磁体与理想圆形形状的潜在形状偏差。此外，误差数据可以包括例如在角度传感器附近出现并且与角度传感器磁场叠加的外部磁场分量的各种强度。基于系统数据和误差数据，可以使用训练数据以便能够训练人工神经网络来确定旋转角度。训练数据可以再现来自磁性传感器的传感器数据与旋转角度之间的关系。训练的神经网络可以基于来自角度传感器(其包括例如几何偏差、或暴露于外部磁场)的(有错误的)传感器数据确定具有较小误差的旋转角度。在使用该装置的情况下，可以借助简单(不复杂)制造的廉价角度传感器来确定具有微小误差的旋转角度，这些角度传感器包括例如几何偏差、和/或未被(耗费成本地)校准或屏蔽。