汽車主動(dòng)限速方法研究

陳友輝

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車動(dòng)力系統(tǒng)性能得到了飛速的發(fā)展，同時(shí)道路上行駛車輛的平均速度也逐漸加快。因超速駕駛而引發(fā)的交通事故占到了汽車安全事故總量的相當(dāng)高的比例。因此，將主動(dòng)限速技術(shù)引入汽車安全控制系統(tǒng)中也成為發(fā)展的趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】乘用車；主動(dòng)限速；遠(yuǎn)程控制

【Abstract】With the development of science and technology，the performance of the vehicle power system has been developed rapidly，and the average speed of the vehicle on the road is also increasing year by year.The traffic accident caused by speeding is a considerable proportion of the total accident.Therefore，the introduction of the active speed limit technology in the automobile safety control system has become the trend of development.

【Key words】Passenger car；Active speed limit；Remote control

0 引言

本文提出一種汽車主動(dòng)限速控制方法，通過(guò)手動(dòng)和半自動(dòng)及遠(yuǎn)程控制三種方式限定汽車的行駛速度，以提高汽車駕駛的安全性。

現(xiàn)有的汽車速度控制主要以定速巡航和自適應(yīng)巡航控制為主，而采用主動(dòng)限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式還較少。而限速功能單一、操作麻煩是傳統(tǒng)限速系統(tǒng)的一大弊端。另外，傳統(tǒng)的限速控制多是采取增加獨(dú)立控制模塊的方式進(jìn)行車速的判斷及控制[1]。

1）操作便利性差。只能在中控面板菜單中手動(dòng)設(shè)定限速值，并且設(shè)定速度的調(diào)節(jié)便利性較差；

2）環(huán)境適應(yīng)性差。在下坡時(shí)，不能夠主動(dòng)添加剎車制動(dòng)力，防止車速超過(guò)限速值；

3）功能單一。設(shè)定的速度值只能通過(guò)手動(dòng)設(shè)定，不能進(jìn)行車載控制器自動(dòng)設(shè)定。而且不能完成車輛被盜后等特殊情況下的速度限制。

使用手動(dòng)操作的傳統(tǒng)車速限制方法，會(huì)導(dǎo)致駕駛員注意力分散，增加駕駛過(guò)程中的安全隱患。而采用半自動(dòng)式限速控制能夠有效提高駕駛安全性，減少引發(fā)交通事故的概率。通過(guò)車載攝像頭實(shí)時(shí)捕獲道路前方路況信息，由車載視頻處理器判斷車輛所在路段的限速路標(biāo)和限速數(shù)值，最后將設(shè)定的限速值通過(guò)總線方式發(fā)給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸出[2]。結(jié)合基礎(chǔ)的限速控制功能，本系統(tǒng)還支持通過(guò)遠(yuǎn)程的方式限制被盜車輛的行駛速度。通過(guò)授權(quán)的遠(yuǎn)程客戶端對(duì)失蹤車輛進(jìn)行限速控制，降低行駛車輛的速度，讓車輛更易被追回。

1 主動(dòng)限速系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

前端限速信息的輸入。手動(dòng)開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)輸入駕駛員需要設(shè)定的速度，并將設(shè)定速度顯示與組合儀表上。而實(shí)時(shí)攝像系統(tǒng)也可以采集道路上的限速信息，并且前端采集系統(tǒng)具有數(shù)字辨識(shí)能力，可以將有效正確的限速信息值通過(guò)CAN總線方式發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元使用。同時(shí)，通過(guò)授權(quán)的遠(yuǎn)程客戶端也可以限制車輛的行駛速度。該情況主要發(fā)生在車輛被盜時(shí)，駕駛員通過(guò)客戶端驗(yàn)證告知需要遠(yuǎn)程限制車速。此時(shí)車載遠(yuǎn)程控制器將接受到客戶端發(fā)來(lái)的限速指令，并將限速指令發(fā)給發(fā)動(dòng)力管理系統(tǒng)。

限速控制算法的實(shí)現(xiàn)。不論是限速開(kāi)關(guān)的輸入、自動(dòng)識(shí)別的限速標(biāo)志輸入還是遠(yuǎn)程控制的限速輸入，這些信息都將匯集到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，并且由發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)完成主動(dòng)限速控制。發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)通過(guò)前端傳遞的有效限速值進(jìn)一步控制節(jié)氣門的開(kāi)度，從而限制發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出，最終限制整車行駛速度。

駕駛員超速提示功能。當(dāng)車輛行駛速度超過(guò)最高限速設(shè)定值時(shí)，駕駛員即使繼續(xù)踩下油門踏板，車速也不會(huì)繼續(xù)上升，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出提醒信息至組合儀表。組合儀表顯示文字報(bào)警信息提示駕駛員車速已達(dá)到設(shè)定值上限，同時(shí)發(fā)出超速報(bào)警聲音。

2 前端限速信息的輸入

1）駕駛員手動(dòng)操作限速控制開(kāi)關(guān)完成限速值的輸入駕駛員通過(guò)一個(gè)點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)控制限速系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)。不論是手動(dòng)調(diào)節(jié)限速還是自動(dòng)識(shí)別限速都需要使能開(kāi)關(guān)啟動(dòng)下才能工作。另外，配置手動(dòng)調(diào)節(jié)限速值的車型需要同時(shí)配置定速巡航功能，因?yàn)橄匏僦档募訙p調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)需要復(fù)用定速巡航中調(diào)節(jié)車速的開(kāi)關(guān)。當(dāng)駕駛員按下定速巡航按鈕時(shí)，加減調(diào)節(jié)按鈕是用于巡航速度的設(shè)定。而駕駛員按下限速控制開(kāi)關(guān)時(shí)，加減調(diào)節(jié)按鈕則是用于限速值得設(shè)定。開(kāi)關(guān)組采用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)形式，將模擬電壓信號(hào)傳輸至發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，再由發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)識(shí)別判定各個(gè)開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)。

使用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)可以減少開(kāi)關(guān)信號(hào)硬線電路的復(fù)雜度。同時(shí)，在巡航系統(tǒng)基礎(chǔ)上只增加一個(gè)限速開(kāi)關(guān)。

2）通過(guò)數(shù)字視頻處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取前端道路環(huán)境中的限速標(biāo)志前端數(shù)字視頻處理系統(tǒng)集成了視頻采集、限速車標(biāo)識(shí)別、數(shù)字辨識(shí)等功能。為增加系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別限速標(biāo)志的可靠性，自動(dòng)限速識(shí)別只有當(dāng)車速大于30km/h時(shí)才有效。集成化的視頻處理系統(tǒng)并不把數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)送給其他車載控制器，數(shù)字視頻經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理后得到限速值和檢測(cè)到限速車牌狀態(tài)位，并通過(guò)CAN總線發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。

3）遠(yuǎn)程控制限速信號(hào)輸入

在遠(yuǎn)程限速控制系統(tǒng)中，用戶不能直接通過(guò)遠(yuǎn)程控制終端設(shè)備（比如安裝客戶端的手機(jī)）直接控制車速。用戶如果發(fā)現(xiàn)車輛被盜等特殊情況，并且希望通過(guò)無(wú)線方式限制車輛最高行駛速度，必須通過(guò)后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)才能完成。因遠(yuǎn)程限速是較危險(xiǎn)的操作，所以在限速控制過(guò)程中需要通過(guò)用戶與服務(wù)臺(tái)身份驗(yàn)證、遠(yuǎn)程信息傳輸安全驗(yàn)證兩層安全驗(yàn)證后才能將限速指令最終傳達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。

3 限速控制操作及使用方法

駕駛員通過(guò)方向盤上的主動(dòng)限速使能開(kāi)關(guān)啟動(dòng)或關(guān)閉主動(dòng)限速功能。如果沒(méi)有檢測(cè)到限速開(kāi)關(guān)被按下自動(dòng)退出限速控制循環(huán)。如果檢測(cè)到限速開(kāi)關(guān)被按下，則激活前端視頻檢測(cè)系統(tǒng)。前端視頻檢測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始實(shí)時(shí)檢測(cè)視頻監(jiān)控范圍內(nèi)是否出現(xiàn)限速標(biāo)志，同時(shí)判斷限速設(shè)定開(kāi)關(guān)是否有按下，如果沒(méi)有檢測(cè)到限速標(biāo)志并且無(wú)限速調(diào)節(jié)按鈕沒(méi)有按下，則退出當(dāng)前檢測(cè)循環(huán)。如果檢測(cè)到限速標(biāo)志或者限速開(kāi)關(guān)被按下，則將檢測(cè)到的限速值輸出給儀表顯示，并且將該值作為發(fā)動(dòng)機(jī)控制器限速控制值。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)接收到有效的限速值時(shí)，會(huì)判斷當(dāng)前車速是否超過(guò)限速設(shè)定值。如果當(dāng)前車速?zèng)]有超過(guò)設(shè)定限速值，執(zhí)行正常的發(fā)動(dòng)機(jī)控制；如果檢測(cè)到當(dāng)前車速大于等于設(shè)定的限速值，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器執(zhí)行限速控制算法，同時(shí)通過(guò)儀表顯示和報(bào)警聲通知駕駛員已經(jīng)超速。此時(shí)駕駛員即使仍加大油門加速，因限速控制算法限制了節(jié)氣門開(kāi)啟大小，所以車輛速度也不會(huì)繼續(xù)增加，并維持在限速值范圍內(nèi)。

本系統(tǒng)可以有效限制車輛的行駛速度，降低車輛因超速造成的交通事故發(fā)生率，對(duì)車輛防盜也起到積極有效的作用。本系統(tǒng)可以減少駕駛員在行車過(guò)程中因復(fù)雜的操作而分神。通過(guò)手動(dòng)、自動(dòng)及遠(yuǎn)程設(shè)定限速值方法控制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出，進(jìn)而控制車輛最高行駛速度。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]