CN110798515A - 具备预见性驾驶功能的vcu - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备预见性驾驶功能的VCU，包括云端、车辆数据终端和基站，云端与基站通信连接，且基站与车辆数据终端通信连接。云端包括数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块和数据结果发送模块，车辆数据终端包括车主用户请求模块、数据接收模块、数据解密转化模块、VCU处理数据处理模块和显示提醒模块。其中，数据采集模块用以采集道路信息并存入至数据存储模块，数据分析模块用以对道路信息进行分析并通过数据结果发送模块将分析结果发送至基站；其中，车辆数据终端的数据接收模块用以通过基站接收分析结果。借此，本发明的具备预见性驾驶功能的VCU，实现了燃油经济性和运输效率的改善，且提高了安全性。
Description
技术领域
本发明是关于驾驶功能的VCU技术领域，特别是关于一种具备预见性驾驶功能的VCU。
背景技术
传统车辆通过驾驶员经验进行车辆速度控制，由于每个驾驶员的驾驶经验不同，每个驾驶员驾驶的车辆经济性水平也参差不平，而且由于驾驶员对车辆前方驾驶环境缺乏预见性，驾驶行为往往不能适应路况的变化，导致如急加速或急减速等驾驶行为的增加，从而导致燃油经济性的恶化，另一方面在一定曲率的路段以较高速行驶也是一种危险的行为，易导致车祸。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备预见性驾驶功能的VCU，其实现了燃油经济性和运输效率的改善，且提高了安全性。
为实现上述目的，本发明提供了一种具备预见性驾驶功能的VCU，包括云端、车辆数据终端和基站，云端与基站通信连接，且基站与车辆数据终端通信连接。云端包括数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块和数据结果发送模块，车辆数据终端包括车主用户请求模块、数据接收模块、数据解密转化模块、VCU处理数据处理模块和显示提醒模块。其中，数据采集模块用以采集道路信息并存入至数据存储模块，数据分析模块用以对道路信息进行分析并通过数据结果发送模块将分析结果发送至基站；其中，车辆数据终端的数据接收模块用以通过基站接收分析结果，且数据接收模块将分析结果发送至数据解密转化模块，数据解密转化模块用以对分析结果进行解密，解密后通过VCU处理数据处理模块转化为整车通讯数据。
在本发明的一实施方式中，云端、车辆数据终端和基站相互之间均通过HTTPS进行安全传输，云端为云平台，车辆数据终端为整车控制器VCU。
在本发明的一实施方式中，车辆数据终端通过导线电性连接在车载电动机和减速箱上。
在本发明的一实施方式中，数据采集模块采集的道路信息包括：路面情况、坡度k、弯度r、限速情况、岔路标识点及红绿灯标识点，且路面情况包括：沥青路面、混泥土路面、砾石路面以及土路路面。
在本发明的一实施方式中，数据分析模块包括获取最佳路线提高经济型分析；提供整车上坡下坡行驶速度控制方案分析；控制通过红绿灯方案，减少停车次数提高经济性分析；根据环境条件，提供最佳行车速度，最佳车距，提高行车安全性分析和根据外界条件，计算过弯最佳速度，防止车辆侧翻，提高行车安全性分析。
在本发明的一实施方式中，VCU处理数据处理模块电性连接在娱乐主机、组合仪表、HUD和中控屏，显示提醒模块包括控制蜂鸣器鸣叫，座椅振动等方式。
与现有技术相比，根据本发明的具备预见性驾驶功能的VCU，实现了燃油经济性和运输效率的改善，且提高了安全性。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的方框结构示意图。
图2是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的方案结构示意图。
图3是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的爬坡行驶计算的示意图。
图4是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的显示提醒模块的结构示意图。
主要附图标记说明：
1-云端，2-车辆数据终端，3-基站，4-数据采集模块，5-数据分析模块，6-数据存储模块，7-数据结果发送模块，8-车主用户请求模块，9-数据接收模块，10-数据解密转化模块，11-VCU处理数据处理模块，12-显示提醒模块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图4所示，图1是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的方框结构示意图；图2是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的方案结构示意图；图3是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的爬坡行驶计算的示意图；图4是根据本发明一实施方式的具备预见性驾驶功能的VCU的显示提醒模块的结构示意图。
根据本发明优选实施方式的一种具备预见性驾驶功能的VCU，包括云端1、车辆数据终端2和基站3，云端1与基站3通信连接，且基站3与车辆数据终端2通信连接，云端1包括数据采集模块4、数据分析模块5、数据存储模块6和数据结果发送模块7，车辆数据终端2包括车主用户请求模块8、数据接收模块9、数据解密转化模块10、VCU处理数据处理模块11和显示提醒模块12。其中，数据采集模块4用以采集道路信息并存入至数据存储模块6，数据分析模块5用以对道路信息进行分析并通过数据结果发送模块7将分析结果发送至基站3；其中，车辆数据终端2的数据接收模块9用以通过基站3接收分析结果，且数据接收模块9将分析结果发送至数据解密转化模块10，数据解密转化模块10用以对分析结果进行解密，解密后通过VCU处理数据处理模块11转化为整车通讯数据。
在本发明的一实施方式中，云端、车辆数据终端和基站相互之间均通过HTTPS进行安全传输，云端为云平台，车辆数据终端为整车控制器VCU；车辆数据终端通过导线电性连接在车载电动机和减速箱上。
在本发明的一实施方式中，数据采集模块采集的道路信息包括：路面情况、坡度k、弯度r、限速情况、岔路标识点及红绿灯标识点，且路面情况包括：沥青路面、混泥土路面、砾石路面以及土路路面；VCU处理数据处理模块电性连接在娱乐主机、组合仪表、HUD和中控屏，显示提醒模块包括控制蜂鸣器鸣叫，座椅振动等方式。
在本发明的一实施方式中，数据分析模块包括获取最佳路线提高经济型分析；提供整车上坡下坡行驶速度控制方案分析；控制通过红绿灯方案，减少停车次数提高经济性分析；根据环境条件，提供最佳行车速度，最佳车距，提高行车安全性分析和根据外界条件，计算过弯最佳速度，防止车辆侧翻，提高行车安全性分析。
在实际应用中，本发明的具备预见性驾驶功能的VCU的工作流程如下：
1、建立数据库：云端1中的数据采集模块4，采集数据单位为1M道路，对道路信息进行采集，采集的信息包括：①路面情况主要分为以下几类：沥青路面、混泥土路面、砾石路面、土路路面，②坡度k，③弯度r，④限速情况，⑤岔路标识点，⑥红绿灯标识点；此时在红绿灯和岔路口标识点在采集时需要标注其前后500个数据点，进而提前能正确索引出岔路口位置，并提前做出速度路线的规划；数据采集完成后建立道路信息数据库，存储在数据存储模块6并且以时间轴建立红绿灯数据库：记录红绿灯随时间变化。
2、数据分析：
(1)获取最佳路线提高经济型：当车主用户请求模块8通过基站3将目的地需求转送至云端1时，当云端1接收到用户目的地需求后，调用数据存储模块6中存储的道路信息单元，并且根据据分析模块5进行分析和组合计算出最短路径及耗时最短的路线方案，同时在数据单位与一个三维坐标值一一对应，需要索取当前点数据值时，只需提供当前数据点的三维坐标值作为索引，数据点与数据点连接性计算，是将两个数据点三维坐标点求最短距离D:
当D＝1，两数据点连接；；
从起始位置开始，进行数据点连接计算，最后得出通往目的地所有路线，数据点采用最少情况为最短路线规划，通过前面得出所有路线规划结果，计算耗时最短的路线，将调用每个数据点的限速情况，计算达到安全行车情况下，通过该数据点的时间，第一步调用数据存储模块6中存储的道路信息单元的限速值A，则通过时间为T＝1/A，将每条路线所有数据点时间T累加，当遇到红绿灯标识点时加上红绿灯标识点红绿灯变换周期N，最后得到所有路线所需的理论通行时间值，推荐时间最短路线；结合整车经济速度曲线，计算每个数据点经济性参数，整合计算出最佳经济性路线；
(2)提供整车上坡下坡行驶速度控制方案提高汽车经济性：
通过(1)方法得出经济性行驶路线后，获取路线中上坡与下坡路段，给出经济性驾驶方案1用统计的方法将每个数据点的斜率画在一个平面坐标中，当斜率大于零时为上坡行驶，斜率等于零为平路行驶，斜率小于零时为下坡行驶；建立汽车运动力学分析模型N＝G×cos(θ)；F＝Fw+G×sin(θ)；其中θ为正时表示爬坡行驶，θ为0时表示平路行驶，θ为负时表示下坡行驶，如图3。
F驱＝Fa+Ff+Fw+G×sin(θ)；
F驱：为动力***通过传动***传递到轮边的驱动力与轮边静摩擦力大小相等；
Fa：为m×a，a表示整车加速度；
F阻：为摩擦阻力，量较小，在模型计算中可以忽略；
Fw：为1/16×A×Cw×v2，风阻；
结合整车经济性曲线，整车动力特性曲线推算的出最佳坡道行驶速度，根据数据点的参数限速情况，判断该速度是否合法，然后综合比较得出最佳坡道行驶速度；
(3)控制通过红绿灯方案，减少停车次数，提高经济性：
根据数据点红绿灯标识点作用，将在五百个数据点给出红绿灯信息提示，根据车速，红绿灯交替周期，限速情况，计算最佳行驶车速，避免中途急加速急减速情况，提高整车经济性，根据时间轴获取第一次出现绿灯时间T1，然后第二次出现绿灯为T1+N(周期)，以此内推，根据车距离红绿灯的距离S，以V＝S/T公式计算每次速度，当V≤V限的结束计算，此时结果为最佳的行驶速度；
(4)根据环境条件，提供最佳行车速度，最佳车距，提高行车安全性：
根据能量守恒定律：1/2mv02-1/2mv12＝Ff×S+Fw×S+G×sin(θ)×S；计算出不同速度在该数据点的递减情况，当速度从V0递减到0，车辆完全停止；为保证车辆不打滑且安全的情况下，即Ff只能小于最大静摩擦力，按照Ff＝μmg×cos(θ)，可计算出安全制动力，实时反馈车辆在某点的速度，计算出在某点数据速度的衰减情况，反而言之，在行驶过程中，不同的速度将会计算出一个安全的制动距离，得到制动距离-速度曲线；在不同数据点上我们反馈实时的环境情况，路面情况便可以精准的给出安全行车距离及安全行车速度；
(5)根据外界条件，计算过弯最佳速度，防止车辆侧翻，提高行车安全性：
根据数据库里面采集的数据点，提取数据点转弯半径，根据天气情况结合道路路面情况获取有效的摩擦力系数，根据公式F＝M×V2/R得不同车速或不同弯道向心力的大小关系，为防止汽车侧滑，则向心力应该小于侧向静摩擦力，用力学方程式求出最大防侧滑的安全过弯行车速度；获取整车质心和轮距，根据转矩平衡状态分析，当靠近转弯圆心的轮胎离开地面的临界状态时，平衡被打破，车辆开始侧翻；所以当F向×h质≤1/2×G×d轮时，车辆保持安全行驶，此时计算出安全过弯速度；
3、数据结果发送：通过后台云端1中的数据储存模块6，数据分析模块5，进而得到优化的规划路线，经济行驶速度控制方案，安全驾驶速度控制方案，并且通过数据结果发送模块7将数据将通过互联网络传输到基站3，通过基站3发送到车辆数据终端2中数据接收模块9，数据接收模块9接收后的数据转送至数据解密转化模块10中进行开始解密，解密后的数据通过VCU处理数据处理模块11转化为整车通讯数据，最终发送给车机产品上的娱乐主机、组合仪表、HUD和中控屏提示驾驶员安全驾驶，如图4；
4、接收命令及车辆控制：车辆数据终端2接收到后台云端1数据后采集车辆行驶的信息对比，当车速即将过弯时，发现车辆速度过快，车辆数据终端2中的显示提醒模块12发出指示，控制蜂鸣器鸣叫，座椅振动等方式提示驾驶员注意安全驾驶。
总之，本发明的具备预见性驾驶功能的VCU，通过设计利用云端持续收集所有接入的货运车辆终端的实时运行信息(包括位置、路段类型、驾驶员、车型、载重、实时油耗、速度、档位等)，通过大数据的收集和挖掘，充分学习和提炼优秀驾驶员的驾驶经验，以实现车辆最佳燃油经济性、运输效率，提高安全性为目标，生成并持续优化车辆在特定运行工况下的驾驶控制策略，当车辆在特定工况下行驶时，由于云端已提前预见了该驾驶工况，云端可将前述驾驶控制策略发送给车辆终端，如提供最佳运行路线；以最佳档位、车速控制目标车辆；提醒司机预知危险工况(如急转弯、大下坡等)等，从而实现燃油经济性和运输效率的改善、及安全性的提升。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (6)
1.一种具备预见性驾驶功能的VCU，包括云端、车辆数据终端和基站，所述云端与所述基站通信连接，且所述基站与所述车辆数据终端通信连接，其特征在于，所述云端包括数据采集模块、数据分析模块、数据存储模块和数据结果发送模块，所述车辆数据终端包括车主用户请求模块、数据接收模块、数据解密转化模块、VCU处理数据处理模块和显示提醒模块；
其中，所述数据采集模块用以采集道路信息并存入至所述数据存储模块，所述数据分析模块用以对所述道路信息进行分析并通过所述数据结果发送模块将分析结果发送至所述基站；
其中，所述车辆数据终端的所述数据接收模块用以通过所述基站接收所述分析结果，且所述数据接收模块将所述分析结果发送至所述数据解密转化模块，所述数据解密转化模块用以对所述分析结果进行解密，解密后通过所述VCU处理数据处理模块转化为整车通讯数据。
2.如权利要求1所述的具备预见性驾驶功能的VCU，其特征在于，所述云端、所述车辆数据终端和所述基站相互之间均通过HTTPS进行安全传输，所述云端为云平台，所述车辆数据终端为整车控制器VCU。
3.如权利要求1所述的具备预见性驾驶功能的VCU，其特征在于，所述车辆数据终端通过导线电性连接在车载电动机和减速箱上。
4.如权利要求1所述的具备预见性驾驶功能的VCU，其特征在于，所述数据采集模块采集的所述道路信息包括：路面情况、坡度k、弯度r、限速情况、岔路标识点及红绿灯标识点，且所述路面情况包括：沥青路面、混泥土路面、砾石路面以及土路路面。
5.如权利要求1所述的具备预见性驾驶功能的VCU，其特征在于，所述数据分析模块包括获取最佳路线提高经济型分析；提供整车上坡下坡行驶速度控制方案分析；控制通过红绿灯方案，减少停车次数提高经济性分析；根据环境条件，提供最佳行车速度，最佳车距，提高行车安全性分析和根据外界条件，计算过弯最佳速度，防止车辆侧翻，提高行车安全性分析。
6.如权利要求1所述的具备预见性驾驶功能的VCU，其特征在于，所述VCU处理数据处理模块电性连接在娱乐主机、组合仪表、HUD和中控屏，所述显示提醒模块包括控制蜂鸣器鸣叫，座椅振动等方式。
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