一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示装置及方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示装置及方法。

背景技术

用传统方法进行油耗管理往往采取油耗定额的方式，例如，内燃叉车仪表是工业车辆的显示单元，能够实时显示车辆各个子部件的运行状态，操作者通过观察仪表上的油量，了解车辆当前所剩油量，并根据个人经验作为判定标准来判定当前油量是否过低，或者通过计算机软件中的现有油耗计算模型计算剩余油量，因此如果油量显示/计算不准或者操作者判断有误，或者经常会出现车辆因油量耗尽而不能作业，容易导致安全事故和降低作业效率。

例如，公开号为CN105952545B的中国专利文献公开了一种基于模块化的电控柴油发动机油量计算控制系统及方法，系统包括用于获取初始外特性油量的初始外特性油量模块，所述初始外特性油量模块与外特性油量环境修正模块连接，外特性油量环境修正模块的输出端与油量计算模块连接，油量计算模块的输出端与理论油量计算模块连接，所述理论油量计算模块的输出端与还与系统油量限制模块连接，理论油量计算模块的输出端与目标油量计算模块连接，目标油量计算模块的输出端与实际喷油量计算模块连接；外特性油量环境修正模块对初始外特性油量进行环境修正，以得到环境修正后外特性油量，油量计算模块根据环境修正后外特性油量、当前发动机转速、当前油门踏板开度和全负荷油门限值得到踏板修正后外特性油量，并根据踏板修正后外特性油量得到工作点计算油量；系统油量限制模块向理论油量计算模块传输发动机限制油量，理论油量计算模块根据发动机工况、工作点计算油量以及发动机限制油量确定理论油量；目标油量计算模块根据理论油量处理获取目标油量，实际喷油量计算模块根据稳瞬态和加减油状态从目标油量或实际测轨压查脉谱油量中选择得到实际喷油量，其中，所述初始外特性油量根据发动机转速查初始外特性油量标定二维曲线得到；外特性油量环境修正模块对初始外特性油量进行环境修正时，包括在起动阶段的冷却液温度修正步骤以及在运行阶段的大气压修正步骤；其中，对起动阶段的冷却液温度修正时，得到冷却液温度对初始外特性油量的修正量，冷却液温度对初始外特性油量的修正量等于初始外特性油量乘以冷却液温度修正系数乘以标准冷却液温度与当前冷却液温度之差；对运行阶段的大气压力修正时，得到大气压力对初始外特性油量的修正量，大气压力对初始外特性油量的修正量等于初始外特性油量乘以大气压力油量修正系数乘以大气压力输入量与标准大气压力之差；环境修正后外特性油量等于初始外特性油量、冷却液温度对初始外特性油量的修正量以及大气压力对初始外特性油量的修正量之和。该发明根据环境参数(冷却液温度、大气压力)对外特性油量修正后，结合当前发动机转速、当前油门踏板开度、全负荷油门限值得到踏板修正后外特性油量，进而在环境修正的基础上结合发动机的稳瞬状态来计算油量。但是，以上对油耗的计算是建立在能够对油箱内油量准确监测的基础上的，即只有对油箱内的油量的监测不存在较大误差的情况下，该专利对剩余油量的计算才能较为准确。然而，当前车辆或者大型工程机械一般是通过油箱中的浮子上下浮动带动阻值滑动抽头转动，从而通过阻值的变化对其油箱内的油量的进行监测，然而当车辆或者工程机械处于非平稳状态时，例如颠簸、上下坡、驻坡、转弯时，油箱的油位液面随着车辆的非平稳运动而处于不断运动变化的状态，进而表现在车辆显示剩余油量的仪表处于不断波动变化的状态，存在无法准确监测油量和稳定显示剩余油量的问题。

针对车辆在非平稳状态下剩余油量的计算和显示问题，公开号为CN107764364B的中国专利文献公开了一种汽车燃油表指示方法及其验证装置与方法，所述方法包括：判断车辆处于非平稳状态，则进入下一步，所述非平稳状态包括颠簸状态、上坡/下坡状态、驻坡状态、转弯状态；调用非平稳状态剩余油量算法计算对应的剩余油量；燃油表根据剩余油量进行显示；判断车辆处于上坡/下坡状态的步骤包括：在第一预设采样时间内采集油箱传感器输出的预设数量的第一电阻值；若所述第一电阻值处于振荡状态，则进入下一步；若所述第一电阻值的振荡幅度小于预设幅度阈值，且所述第一电阻值的平均值小于所述当前显示油量对应的电阻值与第二预设容差阈值之差，则判断车辆处于上坡状态；若所述第一电阻值的振荡幅度小于预设幅度阈值，且所述第一电阻值的平均值大于所述当前显示油量对应的电阻值与第二预设容差阈值之和，则判断车辆处于下坡状态。该专利通过对车辆的非平稳状态进行判断，并调用对应的非平稳状态剩余油量算法(计算车辆的喷油量)计算对应的剩余油量，并通过相应的验证装置和方法对应指示方法进行验证，从而保证指示方法的准确性，节省了人力物力。但是该专利没有考虑到油箱内的传感器输出的阻值正是因为车辆的非平稳状态而为一系列不断变化的数值，这些数值本身就是不规整的数据，而且考虑到油箱内传感器在非平稳状态输出的阻值的不准确性，仅凭预设时间内的电阻均值的单一幅度阈值进行判断，而不对油箱传感器的数据进行基本的滤波去噪处理，该专利对车辆非平稳状态的判断的可靠性较低。此外，考虑到传感器可靠性因素，需要对油箱的传感进行冗余设计，在提高可靠性的同时也需要提高相应的油量剩余算法的计算速度，以能够接近实时的方式显示剩余油量。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示装置，至少包括处理模块和传感油箱油液位面的第一传感器。所述处理模块配置为：在第一采样时间内所述第一传感器传感的连续数据构成的曲线中任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况下，基于所述曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态，并基于所述第一状态计算油箱的油量，从而指示油箱的剩余油量。现有技术中，利用电阻值的平均值判断上下坡状态和颠簸状态，其中如果类似浮子形式的接触式的传感器的电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值在第一预设容差范围内，说明采样得到的电阻值总是围绕平均值有节律地上下随机波动，符合车辆颠簸状态时油箱油液位面的变化特征。然而这种判定方式将车辆的颠簸状态定义的范围较小。由于车辆行驶路况较为复杂，其颠簸的过程中受到的冲击极有可能导致油液位面的高度不是有节律地围绕平均值上下波动，而可能是表现为：

1、电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值可能不在第一预设容差范围内，这是由于颠簸过程中受到的冲击较大可能使得油箱内的油液位面存在较大的惯性动力，在秒内其采集时间内油箱油液位面还未恢复，可能仍处于巨大的惯性动力导致地剧烈振荡中，使得电阻值的平均值较大，进而与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值处于第一预设容差范围外。而如果想要电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值处于第一预设容差的范围内，需要该第一预设容差具有较大的范围，但是该现有技术中，如果电阻值的振荡幅度小于预设振幅阈值则为上下坡状态，并通过电阻值的平均值与当前油量对应的电阻值与第二预设容差的比较来判定上坡状态和下坡状态，这与颠簸状态的判定方式相同，不同的是预设容差的值不同，进而这种判定方式不仅没有考虑到车辆在上下坡的同时处于颠簸的状态，而且相同的判定方式仅是预设容差的值不同，会严重压缩第一预设容差的取值范围，进而使得电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值可能不在第一预设容差范围内。

2、电阻值的时间连续的波形可能会被噪声所淹没，而且可能不是严格的上下波动，如图2所示。在图2中，由于本身传感器的可靠性原因，可能会产生较大的类似冲激函数的噪声，即在短时间内产生较大振幅的信号。在这种情况下仅凭单一的均值和阈值对比会存在大量错误判断的情况。比如，存在类似冲激函数的噪声的情况下，其较大的振幅会显著地拉高电阻值的均值，进而导致后续的错误判断。这种情况可以通过构建相应的曲线的包络来进行判断，但是这种判断方法速度较慢，且仍然无法克服冲激信号波形带来的影响

而本发明通过在第一采样时间内所述第一传感器传感的连续数据构成的曲线中在正向/负向区域的任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况下，基于所述曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态，能够克服以上判断不准确和无法区分上下坡和颠簸两种状态同时存在的复合状态。具体而言，本发明考虑到剧烈冲击导致的类似冲激函数的信号波形，因此通过第一传感器传感的数据曲线中，判断是否存在任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况。通过该设置方式不仅能够如判定剧烈冲击导致的类似冲激函数的信号波形，也能够判定车辆普通的颠簸状态。而且在存在类似冲激函数的信号波形的情况下，可能是偶尔的路障导致的非持续的颠簸。这种非持续的颠簸状态可以对传感器的影响较小，因此本发明通过对传感器传感的连续数据的曲线做频域变换，能够克服非持续的颠簸带来的影响。具体而言，由于非持续的颠簸状态带来的类似冲激函数的信号波形其在频域表现为全频谱的直线，类似于加性高斯白噪声，仅是在整体上对频域的波形进行上下平移。而持续性颠簸带来的振幅的上下波动在频谱表现为低频的聚集的多个离散信号。因此非持续性的颠簸状态带来的类似冲击函数的噪声能够通过频域的变换被克服。持续性颠簸的信号波形其频域表现为多个幅度逐渐递减的离散值，而为了便于判定，本发明通过所述曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态。在持续性颠簸的信号波形其在频域的基频成分低频频率段的幅度最大，一般是其时域波形的波峰的一半，其他等间距的谐波成分，其幅度随频率的升高而越来越小。而且考虑到油箱颠簸造成的信号复杂性，其产生的颠簸的信号波形可能具有多种周期，进而导致其至少产生两个以上的基频成分，因此如果在曲线的频域波形的低频频率段出现多个振幅大于第二阈值且间距较小的离散值或离散曲线，则判定车辆处于表示颠簸的第一状态。优选地，间距较小可以是离散曲线集中在曲线的频域波形中的第一个谐波之前。

根据一种优选实施方式，所述指示装置还包括在车辆行驶方向上与所述第一传感器彼此平行间隔设置的第二传感器。在相邻的至少两个第二采样时间内所述第一传感器和/或第二传感器传感的数据的均值增加/减小的情况下，所述处理模块配置为判定车辆处于表示上下坡的第二状态和/或沿车辆行驶方向左右倾斜的第三状态。所述处理模块配置为基于所述第二传感器在相邻的至少两个第二采样时间内所述第二传感器传感的数据的均值的增加/减小，判定车辆第二状态中的上坡状态或下坡状态。

根据一种优选实施方式，在所述第二传感器位于所述第一传感器沿车辆行驶的方向的之前的情况下，所述处理模块配置为：若所述第二传感器在相邻的至少两个第二采样时间内所述第二传感器传感的数据的均值增加的情况下，则判定车辆处于第二状态中的下坡状态；若所述第二传感器在相邻的至少两个第二采样时间内所述第二传感器传感的数据的均值减小的情况下，则判定车辆处于第二状态中的上坡状态。

根据一种优选实施方式，所述指示装置还包括在垂直于车辆行驶方向上与所述第一传感器彼此平行间隔设置的第三传感器。在相邻的至少两个第二采样时间内所述第一传感器与第三传感器传感的数据的均值之差大于第一预设阈值的情况下，所述处理模块配置为判定车辆处于所述第三状态。

根据一种优选实施方式，所述处理模块配置为：若相邻的至少两个第二采样时间内所述第三传感器传感的数据的均值增加的情况下，则判定车辆沿所述第三传感器一侧倾斜；若相邻的至少两个第二采样时间内所述第三传感器传感的数据的均值减少的情况下，则判定车辆沿所述第三传感器相对一侧倾斜。

根据一种优选实施方式，在所述处理模块判定车辆处于所述第一状态的情况下，所述处理模块配置为执行如下步骤计算第一状态下的油箱的油量：基于第一状态下所述第一传感器传感数据的曲线的均值对应的油液位面高度来换算油箱剩余油量。

根据一种优选实施方式，在所述处理模块判定车辆处于第二状态的情况下，所述处理模块配置为：基于所述第一传感器与第二传感器传感的油液位面高度均值、所述第一传感器与所述第二传感器之间的间距计算油箱内油液位面与油箱至少一侧侧壁的角度；基于所述角度、所述第一传感器与第二传感器传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况；基于所述接触情况、所述第一传感器与第二传感器传感的油液位面高度均值以及所述角度计算油箱内剩余油量的体积。

根据一种优选实施方式，在所述处理模块判定车辆处于第三状态的情况下，所述处理模块配置为：基于所述第一传感器与第三传感器传感的油液位面高度均值、所述第一传感器与所述第三传感器之间的间距计算油箱内油液位面与油箱至少一侧侧壁的角度；基于所述角度、所述第一传感器与第三传感器传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况；基于所述接触情况、所述第一传感器与第三传感器传感的油液位面高度均值以及所述角度计算油箱内剩余油量的体积。

本发明还提供一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示装置，至少包括处理模块、第一传感器以及在车辆行驶方向上与所述第一传感器彼此平行间隔设置的第二传感器。在相邻的至少两个第二采样时间内所述第一传感器和/或第二传感器传感的数据的均值增加/减小的情况下，所述处理模块配置为判定车辆处于表示上下坡的第二状态和/或沿车辆行驶方向左右倾斜的第三状态。所述处理模块配置为基于所述第二传感器在相邻的至少两个第二采样时间内所述第二传感器传感的数据的均值的增加/减小，判定车辆第二状态中的上坡状态或下坡状态。

本发明还提供一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示方法，所述指示方法包括：

在第一采样时间内关于油液位面的连续数据构成的曲线中任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况下，基于所述曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态，并基于所述第一状态计算油箱的油量，从而指示油箱的剩余油量。

附图说明

图1是本发明指示装置的一种优选实施方式的模块示意图；

图2是车辆处于颠簸状态下传感器传感的连续数据构成的曲线的时域和频域波形图；

图3是本发明油箱内传感器的一种优选实施方式的模块示意图；

图4是本发明指示方法的一种优选实施方式的步骤流程示意图。

附图标记列表

100：处理模块 200：第一传感器 300：第二传感器

400：第三传感器 500：显示模块 d：间距

h1：第一传感器传感的油液位面高度

h2：第二传感器传感的油液位面高度θ：角度

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。首先对本发明涉及的技术术语和原理进行解释。

本发明所涉及的油箱传感器的基本原理是通过测量液体位置来对油箱的油量进行标定。具体而言，车辆的油箱传感器其传感的是油箱内油液的高度，因此需要通过油量标定的方式将油液位面高度转换为油量提供依据标准。即油箱内的传感器其仅输出油液位面高度值(单位是长度单位)，最终在显示模块500反馈给用户的是油量(体积单位)。油量的标定的目的是确定油液位面高度和油量之间的对应关系。一般来说，对于标准长方体油箱，想要根据油液位面高度确定油量的体积，至少需要确定底面积。由于油量的种类、型号较多，而且可能是非规则形状，因此仅是通过统一的底面积来换，其得到的油量是不精确的。油量标定可以采用分段多点标定来提高准确度。分段多点标定可以理解为区分出不同的底面积段，来减小误差。目前实际的标定方法不是预算底面积，通常是构建油液位面高度和油量的对应变，在对应表中通过查询油液位面高度对应的油量，即通过GPS、北斗终端、平台等方式实现油量的标定。

车辆油箱的传感器一般分为接触式和非接触式。本发明的传感器可以是接触式传感器。本发明的传感器还可以是非接触式传感器。接触式传感器和非接触式传感器最终传感的数据为油箱内油液位面的高度信息。具体地，接触式传感器主要通过与被测的油液直接接触感受油液的浮力或压力。接触式传感器可以是：电容式、伺服式、磁致伸缩式、浮子浮球式。非接触式传感器主要通过一些波在不同介质中反射回波的原理来传感油液位面高度。非接触式传感器可以是超声波油位计、放射性同位素油位计、激光油位计等。优选地，接触式传感器可以通过阻值变化的方式来表征油箱内油液位面的高度。非接触式传感器可以是超声波油位传感器。非接触式传感器可以根据超声波在油液位面传播的时间或速度来表征油箱内油液位面的高度。

优选地，本发明的指示装置还包括处理模块100。处理模块100可以是中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)、专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。

优选地，本发明的显示模块500可以是机械式的带有指针的机电仪表。显示模块500还可以是液晶显示器、LED显示器等显示设备。显示模块500还可以具备触摸功能和抬头显示(Head Up Display,HUD)功能。

实施例1

本实施例提供了一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示装置，在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

优选地，如图1所示，指示装置至少包括处理模块100、第一传感器200。本发明提供了一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示装置，至少包括处理模块100和传感油箱油液位面的第一传感器200。处理模块100配置为：在第一采样时间内第一传感器200传感的连续数据构成的曲线中任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况下，基于曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态，并基于第一状态计算油箱的油量，从而指示油箱的剩余油量。优选地，指示装置还包括显示模块500。可以通过显示模块400显示剩余油量。优选地，第一采样时间可以是根据车辆的行驶路况而动态设定。例如，第一采样时间可以是5秒、10秒或者30秒。优选地，第一采样时间可以通过导航、车联网等传递的路况信息而动态设定。优选地，第一阈值可以是汽车在平稳运行时的第一传感器200得到油液位面变化的最大振幅对应的电阻值。优选地，第二阈值至少是第一阈值的一半。通过该设置方式，达到的有益技术效果是：

现有技术中，利用电阻值的平均值判断上下坡状态和颠簸状态，其中如果类似浮子形式的接触式的传感器的电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值在第一预设容差范围内，说明采样得到的电阻值总是围绕平均值有节律地上下随机波动，符合车辆颠簸状态时油箱油液位面的变化特征。然而这种判定方式将车辆的颠簸状态定义的范围较小。由于车辆行驶路况较为复杂，其颠簸的过程中受到的冲击极有可能导致油液位面的高度不是有节律地围绕平均值上下波动，而可能是表现为：

1、电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值可能不在第一预设容差范围内，这是由于颠簸过程中受到的冲击较大可能使得油箱内的油液位面存在较大的惯性动力，在10秒内其采集时间内油箱油液位面还未恢复，可能仍处于巨大的惯性动力导致地剧烈振荡中，使得电阻值的平均值较大，进而与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值处于第一预设容差范围外。而如果想要电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值处于第一预设容差的范围内，需要该第一预设容差具有较大的范围，但是该现有技术中，如果电阻值的振荡幅度小于预设振幅阈值则为上下坡状态，并通过电阻值的平均值与当前油量对应的电阻值与第二预设容差的比较来判定上坡状态和下坡状态，这与颠簸状态的判定方式相同，不同的是预设容差的值不同，进而这种判定方式不仅没有考虑到车辆在上下坡的同时处于颠簸的状态，而且相同的判定方式仅是预设容差的值不同，会严重压缩第一预设容差的取值范围，进而使得电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值可能不在第一预设容差范围内。

2、电阻值的时间连续的波形可能会被噪声所淹没，而且可能不是严格的上下波动，如图2所示。在图2中，由于本身传感器的可靠性原因，可能会产生较大的类似冲激函数的噪声，即在短时间内产生较大振幅的信号。在这种情况下，仅凭单一的均值和阈值对比会存在大量错误判断的情况。比如，存在类似冲激函数的噪声的情况下，其较大的振幅会显著地拉高电阻值的均值，进而导致后续的错误判断。这种情况可以通过构建相应的曲线的包络来进行判断，但是这种判断方法速度较慢，且仍然无法克服冲激信号波形带来的影响

而本发明通过在第一采样时间内第一传感器200传感的连续数据构成的曲线中在正向/负向区域的任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况下，基于曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态，能够克服以上判断不准确和无法区分上下坡和颠簸两种状态同时存在的复合状态。具体而言，本发明考虑到剧烈冲击导致的类似冲激函数的信号波形，因此通过第一传感器200传感的数据曲线中，判断是否存在任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况。通过该设置方式不仅能够如判定剧烈冲击导致的类似冲激函数的信号波形，也能够判定车辆普通的颠簸状态。而且在存在类似冲激函数的信号波形的情况下，可能是偶尔的路障导致的非持续的颠簸。这种非持续的颠簸状态可以对传感器的影响较小，因此本发明通过对传感器传感的连续数据的曲线做频域变换，能够克服非持续的颠簸带来的影响。具体而言，由于非持续的颠簸状态带来的类似冲激函数的信号波形其在频域表现为全频谱的直线，类似于加性高斯白噪声，仅是在整体上对频域的波形进行上下平移。而持续性颠簸带来的振幅的上下波动在频谱表现为低频的聚集的多个离散信号，如图2所示。因此非持续性的颠簸状态带来的类似冲击函数的噪声能够通过频域的变换被克服。

优选地，持续性颠簸的信号波形其频域表现为多个幅度逐渐递减的离散值，而为了便于判定，本发明通过曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态。在持续性颠簸的信号波形其在频域的基频成分低频频率段的幅度最大，一般是其时域波形的波峰的一半，其他等间距的谐波成分，其幅度随频率的升高而越来越小。而且考虑到油箱颠簸造成的信号复杂性，其产生的颠簸的信号波形可能具有多种周期，进而导致其至少产生两个以上的基频成分，因此如果在曲线的频域波形的低频频率段出现多个振幅大于第二阈值且间距较小的离散值或离散曲线，则判定车辆处于表示颠簸的第一状态。优选地，间距较小可以是离散曲线集中在曲线的频域波形中的第一个谐波之前。

优选地，指示装置还包括在车辆行驶方向上与第一传感器200彼此平行间隔设置的第二传感器300。在相邻的至少两个第二采样时间内第一传感器200和/或第二传感器300传感的数据的均值增加/减小的情况下，处理模块100配置为判定车辆处于表示上下坡的第二状态和/或沿车辆行驶方向左右倾斜的第三状态。处理模块100配置为基于第二传感器300在相邻的至少两个第二采样时间内第二传感器300传感的数据的均值的增加/减小，判定车辆第二状态中的上坡状态或下坡状态。优选地，第二采样时间可以是5秒、10秒或者30秒。由于均值计算所耗费的计算资源较小，因此本发明的第二采样时间选择5秒，通过尽量小的采样时间来提高数据检测的可靠性。

通过该设置方式，达到的有益技术效果是：

针对现有技术中判定车辆处于上下坡状态和颠簸状态的判定方式相似，即利用传感器传感的电阻的平均值与当前显示油量对应的电阻值的差值与预设容差进行比较进而得到，尽管是不同的预设容差，但是其判断的车辆主体参量和比较方式是一致的，从而该判断方式不仅不准确，而且适用范围狭窄。具体而言，实际上车辆颠簸状态和上下坡状态下，油箱油液位面的表现是不同的，采用不同的预设容差作为判断标准仅适用于特定的场景下，例如车辆仅处于颠簸状态下，或者车辆仅处于上下坡状态下，而针对复合的场景，例如车辆同时处于颠簸和上下坡状态，这种判断方式就失效了。具体地，现有技术中对上坡状态判断的方式是：第一传感器200传感的电阻值处于振荡状态，则开始进行下一步判断，若振荡幅度小于预设振幅阈值，并且电阻值的平均值小于当前油量对应的电阻值与第二预设容差之差。而对颠簸状态的判断方式是：第一传感器200传感的电阻值处于振荡状态，则开始进行下一步判断，若电阻值的平均值与当前显示油量对应的电阻值之差的绝对值在第一预设容差内，则判断车辆处于颠簸状态。通过以上颠簸状态和上坡状态的判断方式可以看出：

1、第一传感器200传感的电阻值均处于振荡状态，然而颠簸状态下电阻值的振荡状态与上坡状态下电阻值的振荡状态不同；颠簸状态下电阻值的振荡的幅度不会随时间衰减，而上坡状态下的电阻值的振荡的幅度会随时间衰减，因此仅凭借振荡幅度小于预设振幅阈值是不可能完全区别这两种状态，至少需要考虑时间参数，因此这种判断方式不准确；

2、如果这两者状态同时发生的情况下，以上现有技术则无法区分出这两种状态，而且后续步骤采用相同的判定方式进行判断，仅是判定的预设容差不同，这就压缩彼此的预设容值的范围，导致仅能判定特殊的单一场景，例如坡度较小且没有颠簸的场景。而本发明聚焦于油箱在不同的倾斜状态下油液位面的变化，并考虑时间参数的影响，从而以油液位面变化的趋势来判定汽车是否处于倾斜状态，这种判定方式不需要另设加速度计，可以仅通过第一传感器200或者第二传感器300就能够实现对车辆倾斜状态的判定，判断方式准确且简单，仅需要简单的比较就实现第二状态和/或第三状态的判定，从而节约了计算资源。而且这种判定方式与车辆第一状态的判定不相关，从而不会影响对复合状态的判断，也提高了对第一状态判定的准确性。

优选地，在第二传感器300位于第一传感器100沿车辆行驶的方向的之前的情况下，处理模块100配置为：若第二传感器300在相邻的至少两个第二采样时间内第二传感器300传感的数据的均值增加的情况下，则判定车辆处于第二状态中的下坡状态；若第二传感器300在相邻的至少两个第二采样时间内第二传感器300传感的数据的均值减小的情况下，则判定车辆处于第二状态中的上坡状态。现有技术中，可以通过加速度计或者其他装置来判断车辆处于上坡或者下坡的状态，但是现有的车辆的油箱设置方式可能是不规则或者不是与车身平行，因此这种方式无法得到油箱内真实的油液位面与油箱侧壁之间的角度，如图3所示。本发明通过间隔设置的第二传感器300即使在油箱内油液较满或者较少的情况下，也能够准确的判定车辆是否处于上坡或者下坡状态。需要说明的是，即使是在油箱为规则的长方形体且与车身平行的状态，仅凭借单一的一个传感器是无法在判断上坡或者下坡状态的同时计算油箱剩余的油量。例如，如果将传感器设置在油箱的中心，上坡或者下坡的状态下，传感器传感的油液位面的变化趋势可能是一致的。如果设置在油箱的两侧，能够判定上下坡状态，但又无法确定油液在油箱内的状态，比如从侧视的角度看油箱内油液和空白的部分的形状，可能是油液和空白部分都是梯形，也可能是油液较满而导致空白部分是三角形，或者是油液较少导致油液部分是三角形。在无法区分以上油液在油箱内的分布的情况下，仅凭借倾斜角度以及油液位面高度是无法计算出剩余的油液体积，进而无法显示出剩余油箱。

根据一种优选实施方式，指示装置还包括在垂直于车辆行驶方向上与第一传感器200彼此平行间隔设置的第三传感器400。在相邻的至少两个第二采样时间内第一传感器200与第三传感器400传感的数据的均值之差大于第一预设阈值的情况下，处理模块100配置为判定车辆处于第三状态。通过该设置方式，达到的有益技术效果是：

由于油箱的倾斜可能是同时处于第二状态和第三状态，因此需要将第二状态和第是那状态区分，本发明通过沿垂直与车辆行驶方向与第一传感器200平行间隔设置的第三传感器400，不仅能够单独地检测车辆的第三状态，还能够在第一状态、第二状态等多种状态同时存在的情况下识别车辆是否处于第三状态。

优选地，第一预设阈值是由当前车辆的第一状态的颠簸程度和传感器本身的参数所确定。由于是与第一传感器200平行设置，因此在车辆不发生第三状态的情况下，理论上第一传感器200和第三传感器400得到的数据应该相同。但是由于两个传感器本身在平稳状态所测的数据有所误差，而且车辆也有可能处于第一状态，也有可能所测的数据存在一定误差，因此第一预设阈值由以上两个因素决定。优选地，两个传感器本身传感器数据的误差可以通过有限次的测量得到，而且是一固定值。优选地，车辆第一状态所带来的误差可以通过均值的方式来大幅度的减少干扰。

优选地，处理模块100配置为：若相邻的至少两个第二采样时间内第三传感器400传感的数据的均值增加的情况下，则判定车辆沿第三传感器400一侧倾斜；若相邻的至少两个第二采样时间内第三传感器400传感的数据的均值减少的情况下，则判定车辆沿第三传感器400相对一侧倾斜。

根据一种优选实施方式，在处理模块100判定车辆处于第一状态的情况下，处理模块100配置为执行如下步骤计算第一状态下的油箱的油量：基于第一状态下第一传感器200传感数据的曲线的均值对应的油液位面高度来换算油箱剩余油量。在处于第一状态的情况下，可以通过油量标定的对应表来获取剩余油量。

根据一种优选实施方式，在处理模块100判定车辆处于第二状态的情况下，处理模块100配置为：基于第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值、第一传感器200与第二传感器300之间的间距计算油箱内油液位面与油箱至少一侧侧壁的角度；基于角度、第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况；基于接触情况、第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值以及角度计算油箱内剩余油量的体积。优选地，第一传感器200可以是接触式传感器。第二传感器300和第三传感器400也可以是接触式传感器，通过第一传感器200与第二传感器300/第三传感器400的间距d，以及两者传感的油液位面高度，通过相似三角形原理就能计算出来油液位面与油箱侧壁的角度θ。优选地，如果在第二传感器300和第三传感器400为非接触式传感器，例如超声波传感器的情况下，其得到的油液位面高度是不同的，如图3中第一传感器传感的油液位面高度h1和第二传感器传感的油液位面高度h2所示。在这种情况下也能够计算出角度θ。从图3中可以看出，h1＝dtanθ+h2/cosθ，对该式进行进一步求解即可得到角度θ。通过角度、第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况，即可以得到油箱内油液的截面是三角形、四边形等，进而可以通过h1、h2以及角度θ来获取油液截面的边长，进而能够计算出油箱内剩余的油量的体积。

优选地，对于第三状态下，油箱内剩余油量的计算方式与第二状态相同。优选地，在处理模块100判定车辆处于第三状态的情况下，处理模块100配置为：基于第一传感器200与第三传感器400传感的油液位面高度均值、第一传感器200与第三传感器400之间的间距计算油箱内油液位面与油箱至少一侧侧壁的角度；基于角度、第一传感器200与第三传感器400传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况；基于接触情况、第一传感器200与第三传感器400传感的油液位面高度均值以及角度计算油箱内剩余油量的体积。

优选地，处理模块100基于第二状态和第三状态计算得到的剩余油量的体积反馈至显示模块500，从而呈现给操作者。

实施例2

本实施例是对实施例1的进一步补充/改进，重复的内容不再赘述。

本发明还提供一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示装置，至少包括处理模块100、第一传感器200以及在车辆行驶方向上与第一传感器200彼此平行间隔设置的第二传感器300。在相邻的至少两个第二采样时间内第一传感器200和/或第二传感器300传感的数据的均值增加/减小的情况下，处理模块100配置为判定车辆处于表示上下坡的第二状态和/或沿车辆行驶方向左右倾斜的第三状态。处理模块100配置为基于第二传感器300在相邻的至少两个第二采样时间内第二传感器300传感的数据的均值的增加/减小，判定车辆第二状态中的上坡状态或下坡状态。优选地，处理模块100、第一传感器200和第二传感器300的配置方式与实施例1相同，再次不再赘述。

实施例3

本实施例提供了一种基于车辆非平稳状态判断油量的指示方法，在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

优选地，基于车辆非平稳状态判断油量的指示方法的一种优选实施方式的步骤流程示意图如图2所示。指示方法至少包括以下步骤：

S100：在第一采样时间内关于油液位面的连续数据构成的曲线中任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况下，基于所述曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态，并基于所述第一状态计算油箱的油量，从而指示油箱的剩余油量。优选地，第一采样时间可以是根据车辆的行驶路况而动态设定。例如，第一采样时间可以是5秒、10秒或者30秒。优选地，第一采样时间可以通过导航、车联网等传递的路况信息而动态设定。优选地，第一阈值可以是汽车在平稳运行时的第一传感器200得到油液位面变化的最大振幅对应的电阻值。优选地，第二阈值至少是第一阈值的一半。通过该设置方式，达到的有益技术效果是：

本发明通过在第一采样时间内传感的连续数据构成的曲线中在正向/负向区域的任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况下，基于曲线的频域波形中的幅度超过第二阈值的离散曲线的数量和彼此的间距确定车辆是否处于表示颠簸的第一状态，能够克服以上判断不准确和无法区分上下坡和颠簸两种状态同时存在的复合状态。具体而言，本发明考虑到剧烈冲击导致的类似冲激函数的信号波形，因此通过传感的数据曲线中，判断是否存在任意相邻的超过第一阈值的波峰之间存在至少一个超过第一阈值的波谷的情况。通过该设置方式不仅能够如判定剧烈冲击导致的类似冲激函数的信号波形，也能够判定车辆普通的颠簸状态。而且在存在类似冲激函数的信号波形的情况下，可能是偶尔的路障导致的非持续的颠簸。这种非持续的颠簸状态可以对传感器的影响较小，因此本发明通过对传感器传感的连续数据的曲线做频域变换，能够克服非持续的颠簸带来的影响。具体而言，由于非持续的颠簸状态带来的类似冲激函数的信号波形其在频域表现为全频谱的直线，类似于加性高斯白噪声，仅是在整体上对频域的波形进行上下平移。而持续性颠簸带来的振幅的上下波动在频谱表现为低频的聚集的多个离散信号，如图2所示。因此非持续性的颠簸状态带来的类似冲击函数的噪声能够通过频域的变换被克服。

S200：在相邻的至少两个第二采样时间内第一传感器200和/或第二传感器300传感的数据的均值增加/减小的情况下，判定车辆处于表示上下坡的第二状态和/或沿车辆行驶方向左右倾斜的第三状态。基于第二传感器300在相邻的至少两个第二采样时间内第二传感器300传感的数据的均值的增加/减小，判定车辆第二状态中的上坡状态或下坡状态。优选地，第二采样时间可以是5秒、10秒或者30秒。由于均值计算所耗费的计算资源较小，因此本发明的第二采样时间选择5秒，通过尽量小的采样时间来提高数据检测的可靠性。优选地，第一传感器200彼此平行间隔设置的第二传感器300。优选地，在第二传感器300位于第一传感器100沿车辆行驶的方向的之前的情况下，若第二传感器300在相邻的至少两个第二采样时间内第二传感器300传感的数据的均值增加的情况下，则判定车辆处于第二状态中的下坡状态；若第二传感器300在相邻的至少两个第二采样时间内第二传感器300传感的数据的均值减小的情况下，则判定车辆处于第二状态中的上坡状态。

S300：在垂直于车辆行驶方向上设置有与第一传感器200彼此平行间隔的第三传感器400。在相邻的至少两个第二采样时间内第一传感器200与第三传感器400传感的数据的均值之差大于第一预设阈值的情况下，判定车辆处于第三状态。通过该设置方式，达到的有益技术效果是：

由于油箱的倾斜可能是同时处于第二状态和第三状态，因此需要将第二状态和第是那状态区分，本发明通过沿垂直与车辆行驶方向与第一传感器200平行间隔设置的第三传感器400，不仅能够单独地检测车辆的第三状态，还能够在第一状态、第二状态等多种状态同时存在的情况下识别车辆是否处于第三状态。

优选地，第一预设阈值是由当前车辆的第一状态的颠簸程度和传感器本身的参数所确定。由于是与第一传感器200平行设置，因此在车辆不发生第三状态的情况下，理论上第一传感器200和第三传感器400得到的数据应该相同。但是由于两个传感器本身在平稳状态所测的数据有所误差，而且车辆也有可能处于第一状态，也有可能所测的数据存在一定误差，因此第一预设阈值由以上两个因素决定。优选地，两个传感器本身传感器数据的误差可以通过有限次的测量得到，而且是一固定值。优选地，车辆第一状态所带来的误差可以通过均值的方式来大幅度的减少干扰。

优选地，若相邻的至少两个第二采样时间内第三传感器400传感的数据的均值增加的情况下，则判定车辆沿第三传感器400一侧倾斜；若相邻的至少两个第二采样时间内第三传感器400传感的数据的均值减少的情况下，则判定车辆沿第三传感器400相对一侧倾斜。

S400：执行如下步骤计算第一状态下的油箱的油量：基于第一状态下第一传感器200传感数据的曲线的均值对应的油液位面高度来换算油箱剩余油量。在处于第一状态的情况下，可以通过油量标定的对应表来获取剩余油量。

根据一种优选实施方式，在判定车辆处于第二状态的情况下，基于第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值、第一传感器200与第二传感器300之间的间距计算油箱内油液位面与油箱至少一侧侧壁的角度；基于角度、第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况；基于接触情况、第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值以及角度计算油箱内剩余油量的体积。优选地，第一传感器200可以是接触式传感器。第二传感器300和第三传感器400也可以是接触式传感器，通过第一传感器200与第二传感器300/第三传感器400的间距d，以及两者传感的油液位面高度，通过相似三角形原理就能计算出来油液位面与油箱侧壁的角度θ。优选地，如果在第二传感器300和第三传感器400为非接触式传感器，例如超声波传感器的情况下，其得到的油液位面高度是不同的，如图3中第一传感器传感的油液位面高度h1和第二传感器传感的油液位面高度h2所示。在这种情况下也能够计算出角度θ。从图3中可以看出，h1＝dtanθ+h2/cosθ，对该式进行进一步求解即可得到角度θ。通过角度、第一传感器200与第二传感器300传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况，即可以得到油箱内油液的截面是三角形、四边形等，进而可以通过h1、h2以及角度θ来获取油液截面的边长，进而能够计算出油箱内剩余的油量的体积。

优选地，对于第三状态下，油箱内剩余油量的计算方式与第二状态相同。优选地，在处理模块100判定车辆处于第三状态的情况下，处理模块100配置为：基于第一传感器200与第三传感器400传感的油液位面高度均值、第一传感器200与第三传感器400之间的间距计算油箱内油液位面与油箱至少一侧侧壁的角度；基于角度、第一传感器200与第三传感器400传感的油液位面高度均值以及油箱的尺寸判断油液与油箱侧壁的接触情况；基于接触情况、第一传感器200与第三传感器400传感的油液位面高度均值以及角度计算油箱内剩余油量的体积。

优选地，处理模块100基于第二状态和第三状态计算得到的剩余油量的体积反馈至显示模块500，从而呈现给操作者。

本发明说明书包含多项发明构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。