CN105083013A - 基于实时道路信息的自适应强制限速***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实时道路信息的自适应强制限速***及其控制方法，***在汽车的油门位置传感器和ECU之间的信号线上串接限速控制器，该限速控制器通过蓝牙模块与智能手机相连，在该限速控制器上还连接有车速传感器，所述智能手机通过移动通信网络接入电子地图数据库获取当前GPS地理位置所处路段的车辆限速值V_S，并通过所述蓝牙模块将所述车辆限速值V_S传送给所述限速控制器，所述限速控制器根据所述车速传感器检测的当前车速V和所处路段的车辆限速值V_S来改变传输到ECU中的油门信号，实现强制限速控制。有益效果：***结构简单，易于实现，制作成本低，安全可靠，且该***不用在道路上安装其他设备。

Description

基于实时道路信息的自适应强制限速***及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车速度控制领域，具体的说是一种基于实时道路信息的自适应强制限速***及其控制方法。

背景技术

随着汽车行业的不断发展，汽车已经成为人们出行的主要交通工具，但是驾驶过程中存在很多不安全因素，其中超速就是最大的安全隐患。

传统的车速控制仅仅是简答地通过语音提示的方式对驾驶员进行超速提醒，难以快速且有效地帮助驾驶员降低车速。随着车辆智能化程度的提高，业内也出现了不少智能强制限速的产品，其一是利用安装在道路、测速点的无线发送装置将限速数据发送给无线接收装置，无线接收装置再将数据传送给车载行车电脑，从而实现对所有经过车辆实行主动式限速，对超过限制车速的车辆实现主动控制，强制控制车辆减速，但这种方法利用了车辆自身的车载行车电脑，需要与各个原车厂进行协议沟通，否则车载行车电脑不会接收外界数据，同时这种方法需要将无线发送装置安装在道路、测速点，可行性不高，复杂程度较高，成本较大；其二是提出一种通过控制发动机油控电路完成限速，该方法理论上可行，但是复杂度很高，成本较大，不易于实现。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于实时道路信息的自适应强制限速***及其控制方法，限速控制器通过蓝牙模块获取车辆限速值V_S，限速控制器再根据所处路段的车辆限速值V_S生成的当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系计算出油门比例系数k，并且输出的油门信号传送到ECU，并通过ECU控制节气门的开度，从而实现对汽车强制限速控制，***结构简单，易于实现，制作成本低，安全可靠。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于实时道路信息的自适应强制限速***，在汽车的油门位置传感器和ECU之间的信号线上串接限速控制器，该限速控制器通过蓝牙模块与智能手机相连，在该限速控制器上还连接有车速传感器，所述智能手机通过移动通信网络接入电子地图数据库获取当前GPS地理位置所处路段的车辆限速值V_S，并通过所述蓝牙模块将所述车辆限速值V_S传送给所述限速控制器，所述限速控制器根据所述车速传感器检测的当前车速V和所处路段的车辆限速值V_S来改变传输到ECU中的油门信号，实现强制限速控制。

通过上述设计，智能手机可以实时采集所在路段的车辆限速值V_S，并通过蓝牙模块传送到限速控制器内，同时限速控制器还可以实时采集汽车当前车速V，同时限速控制器还可以将信号传输给ECU，进而ECU对节气门的开度进行进一步的控制。

进一步描述，在所述限速控制器上还连接有档位传感器。

结合上述基于实时道路信息的自适应强制限速***，本发明还提出以一种基于实时道路信息的自适应强制限速***的控制方法，按照以下步骤进行：

S1：智能手机与限速控制器建立蓝牙连接，使智能手机和限速控制器之间可以进行数据交换；

S2：智能手机通过移动通信网络接入电子地图数据库获取当前GPS地理位置所处路段的车辆限速值V_S，并通过所述蓝牙模块将所述车辆限速值V_S传送给所述限速控制器；

S3：限速控制器根据所处路段的车辆限速值V_S生成当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系，其中横坐标为当前车速V，纵坐标为油门比例系数k；

S4：限速控制器获取当前车速V并根据步骤S3所得的曲线关系来计算油门比例系数k；

S5：限速控制器按照A＝A₀+kA₁输出油门信号到ECU中，并通过ECU控制节气门的开度，其中，A₀为油门信号基准值，A₁为油门踏板所对应的增量值。

再进一步描述，当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系为：

$k=\left\{\begin{array}{cc}1& V<V_S-V_m\\ \frac{1}{e^{-(V_S-V_m)}-e^{-V_S}}(e^{-V}-e^{-V_S})& V_S-V_m\&le;V\&le;V_S\\ 0& V>V_S\end{array}\right.,$ 其中V_S-V_m为所处路段车辆限速值V_S的临界值。

再进一步描述，在所述限速控制器上还连接有档位传感器，当档位传感器检测到车辆处于空档时，限速控制器不执行强制限速控制。

再进一步描述，所述限速控制器将获取的当前车速V传输到智能手机中，若当前车速V大于所处路段车辆限速值V_S时，则智能手机进行语音提示。

本发明的有益效果：限速控制器根据获取的所处路段的车辆限速值V_S生成的当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系计算出油门比例系数k，并且输出的油门信号传送到ECU，并通过ECU控制节气门的开度，从而实现对汽车强制限速控制，该***结构简单，易于实现，制作成本低，安全可靠，且该***不用在行车道路上安装其他设备。

附图说明

图1是本发明的***结构框图；

图2是本发明的***控制流程图；

图3是本发明的油门控制比例系数曲线图；

图4是本发明的油门控制比例系数曲线控制区仿真曲线图；

图中1.油门位置传感器，2.ECU，3.限速控制器，4.蓝牙模块，5.智能手机，6.车速传感器，7.档位传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

从图1可以看出，一种基于实时道路信息的自适应强制限速***，在汽车的油门位置传感器1和ECU2之间的信号线上串接限速控制器3，该限速控制器3通过蓝牙模块4与智能手机5相连，在该限速控制器3上还连接有车速传感器6，智能手机5通过移动通信网络接入电子地图数据库获取当前GPS地理位置所处路段的车辆限速值V_S，并通过蓝牙模块4将车辆限速值V_S传送给限速控制器3，限速控制器3根据车速传感器6检测的当前车速V和所处路段的车辆限速值V_S来改变传输到ECU2中的油门信号，实现强制限速控制。

在本实施例中，为了使汽车挂空挡时，限速控制器3不工作，在限速控制器3上还连接有档位传感器7。

上述基于实时道路信息的自适应强制限速***的控制方法，按照以下步骤进行，具体见图2：

S1：智能手机5与限速控制器3建立蓝牙连接；

S2：智能手机5通过移动通信网络接入电子地图数据库获取当前GPS地理位置所处路段的车辆限速值V_S，并通过蓝牙模块4将车辆限速值V_S传送给限速控制器3；

S3：限速控制器3根据所处路段的车辆限速值V_S生成当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系；

S4：限速控制器3获取当前车速V并根据步骤S3所得的曲线关系来计算油门比例系数k；

S5：限速控制器3按照A＝A₀+kA₁输出油门信号到ECU2中，并通过ECU2控制节气门的开度，其中，A₀为油门信号基准值，A₁为油门踏板所对应的增量值。

从图3可以看出，当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系为：

$k=\left\{\begin{array}{cc}1& V<V_S-V_m\\ \frac{1}{e^{-(V_S-V_m)}-e^{-V_S}}(e^{-V}-e^{-V_S})& V_S-V_m\&le;V\&le;V_S\\ 0& V>V_S\end{array}\right.,$ 其中V_S-V_m为所处路段车辆限速值V_S的临界值，其中横坐标为当前车速V，纵坐标为油门比例系数k。

例如，车辆限速值设置为V_S＝50km/h，车辆限速值V_S的临界值设定为V_S-V_m＝46km/h，其油门控制比例系数曲线控制区仿真曲线见图4。

在具体实施过程中，为了更好地提醒驾驶员控制车速，限速控制器3将获取的当前车速V传输到智能手机5中，若当前车速V大于所处路段车辆限速值V_S时，则智能手机5则进行语音提示“您已超速，请减速行驶”。

在实际应用中，当得到油门比例系数k后，实际中的油门信号通常由两路独立的传感器信号APP1和APP2来表征，下面列举一款典型车型的油门信号。

2008款丰田凯美瑞

k＝0时， $\{\begin{array}{c}APP1=0.8V\\ APP2=1.6V\end{array},$

k＝100％时， $\{\begin{array}{c}APP1=3.2V\\ APP2=4.0V\end{array},$

k处于0～100％之间， $\left\{\begin{array}{c}APP1=0.8+2.4k\left(V\right)\\ APP2=1.6+2.4k\left(V\right)\end{array}\right.,$

从上面可以看出，该车型限速控制器3输出的油门信号A＝A₀+kA₁，针对APP1而言，A₀＝0.8，A₁＝2.4，在限速控制状态，k为限速控制器3输出的油门比例系数，在非限速控制状态，k为驾驶员踩踏油门踏板的开度；同理，针对APP2而言，A₀＝1.6，A₁＝2.4。

通过上述设计,在驾驶过程中，通过比较所获取的车辆限速值V_S和当前车速V，来改变输出的油门比例系数k，从而实现自适应强制限速，当油门开度在0～100％之间变化时，汽车的油门信号和油门踏板所对应的增量值主要取决于汽车中APP1和APP2所满足的某种约束关系，采用两路相互约束的传感器信号来实现节气门开度的控制，能有效防止外界干扰，保证车辆可靠运行。

Claims (6)

1.一种基于实时道路信息的自适应强制限速***，其特征在于，在汽车的油门位置传感器(1)和ECU(2)之间的信号线上串接限速控制器(3)，该限速控制器(3)通过蓝牙模块(4)与智能手机(5)相连，在该限速控制器(3)上还连接有车速传感器(6)，所述智能手机(5)通过移动通信网络接入电子地图数据库获取当前GPS地理位置所处路段的车辆限速值V_S，并通过所述蓝牙模块(4)将所述车辆限速值V_S传送给所述限速控制器(3)，所述限速控制器(3)根据所述车速传感器(6)检测的当前车速V和所处路段的车辆限速值V_S来改变传输到ECU(2)中的油门信号，实现强制限速控制。

2.根据权利要求1所述的基于实时道路信息的自适应强制限速***，其特征在于，在所述限速控制器(3)上还连接有档位传感器(7)。

3.一种如权利要求1所述的基于实时道路信息的自适应强制限速***的控制方法，其特征在于按照以下步骤进行：

S1：智能手机(5)与限速控制器(3)建立蓝牙连接；

S2：智能手机(5)通过移动通信网络接入电子地图数据库获取当前GPS地理位置所处路段的车辆限速值V_S，并通过所述蓝牙模块(4)将所述车辆限速值V_S传送给所述限速控制器(3)；

S3：限速控制器(3)根据所处路段的车辆限速值V_S生成当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系；

S4：限速控制器(3)获取当前车速V并根据步骤S3所得的曲线关系来计算油门比例系数k；

S5：限速控制器(3)按照A＝A₀+kA₁输出油门信号到ECU(2)中，并通过ECU(2)控制节气门的开度，其中，A₀为油门信号基准值，A₁为油门踏板所对应的增量值。

4.根据权利要求3所述的基于实时道路信息的自适应强制限速***的控制方法，其特征在于，当前车速V与油门比例系数k之间的曲线关系为：

$k=\{\begin{array}{cc}1& V<V_S-V_m\\ \frac{1}{e^{-(V_S-V_m)}-e^{-V_S}}(e^{-V}-e^{-V_S})& V_S-V_m\&le;V\&le;V_S\\ 0& V>V_S\end{array},$ 其中V_S-V_m为所处路段车辆限速值V_S的临界值。

5.根据权利要求3所述的基于实时道路信息的自适应强制限速***的控制方法，其特征在于，在所述限速控制器(3)上还连接有档位传感器(7)，当档位传感器(7)检测到车辆处于空档时，限速控制器(3)不执行强制限速控制。

6.根据权利要求3所述的基于实时道路信息的自适应强制限速***的控制方法，其特征在于，所述限速控制器(3)将获取的当前车速V传输到智能手机(5)中，若当前车速V大于所处路段车辆限速值V_S时，则智能手机(5)进行语音提示。