基于物聯網的適用于車輛懸架控制的道路工況預辨識系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種道路工況預辨識系統，具體涉及一種基于物聯網的應用于車輛懸 架控制的道路工況預辨識系統。
【背景技術】
[0002] 道路工況的辨識在車輛主動懸架的控制中具有不可替代的作用。現今的工況辨識 有實時工況辨識和工況預辨識兩種。其中實時工況辨識為一種通過車載傳感器采集數據并 由車載處理器對采集到的數據進行實時計算而得出工況辨識結果的辨識方法。實時工況辨 識對傳感器精度和處理器的性能有較高依賴，同時又無法避免實時辨識的滯后性問題。
[0003] 工況預辨識則為一種通過實車采集、物聯網等某些途徑將道路信息提前采集并 處理得到辨識結果，在目標車輛即將到達目標區域前將辨識結果發送至目標車輛的辨識 方法。因此工況預辨識可以很好的解決實時辨識控制的滯后性問題。日本學者Jorge Moreno在IEEETRANSACTIONSONINDUSTRIALELECTRONICS2006 年四月第二期中的論文 "Energy-ManagementSystemforaHybridElectricVehicle,UsingUltracapacitors andNeuralNetworks"中提出針對固定路線的道路工況預測系統，其采用實車采集的數 據，利用概率的方法預測下一站的道路工況，但這種預測沒有考慮道路工況隨時間的改變， 因此預測結果會隨時間推移產生較大誤差。
【發明內容】
[0004] 針對實時工況辨別的對傳感器和處理器依賴性高、有滯后性以及工況預判方法更 新緩慢、時效性差的缺點，結合現今迅速發展的物聯網，本發明提出一種基于物聯網的適用 于車輛懸架控制的道路工況預辨識系統。通過對車輛安裝車載終端完成數據的采集和工況 辨識結果的共享功能，使得服務器數據得到及時補充更新，極大的減小普通工況預辨識的 危險性，同時服務器在大量數據處理中，對單個數據及精度要求不高，對車載終端的傳感器 和處理器依賴性不高。
[0005] 本發明采用的技術方案如下：本發明基于物聯網的適用于車輛懸架控制的道路工 況預辨識系統由車載終端和服務器組成，車載終端和服務器之間雙向通訊，所述車載終端 包括GPS模塊、道路信息采集模塊、車輛信息模塊、ECU和車輛控制模塊，GPS模塊、道路信 息采集模塊和車輛信息模塊的輸出端分別連接ECU的輸入端，ECU的輸出端連接車輛控制 模塊的輸入端，所述服務器由信息交換模塊、數據庫和信息處理模塊組成，信息交換模塊和 數據庫之間雙向通信，數據庫和信息處理模塊之間雙向通信；所述GPS模塊實時采集車輛 的GPS數據，提取車輛所在位置的經煒度和運動速度并傳輸到ECU;所述道路信息采集模塊 采集四個車輪位置處的簧下質量的垂向加速度和車輛的轉向角加速度；所述車輛信息模塊 采集實時車速信息并傳遞到ECU;所述車輛控制模塊接收ECU傳送來的數據串后產生控制 信號控制懸架；所述ECU采集GPS模塊、道路信息采集模塊和車輛信息模塊的信息，根據采 集到GPS數據信息計算本車的行駛方向及彎曲道路曲率半徑，根據道路信息模塊的信息計 算道路不平度以及車輛的道路轉彎半徑，同時將道路不平度、彎曲道路曲率半徑和本車實 時車速信息單向發送給車輛控制模塊；所述數據庫存儲車載終端上傳到服務器的道路不平 度、道路轉彎半徑和車輛位置信息，存儲信息處理模塊處理過后的信息；所述信息交換模塊 接收車載終端發送至服務器的信息并將其存儲至數據庫的規定位置，同時根據車載終端上 傳的車輛位置和行駛方向信息從數據庫的規定位置讀取車載終端所請求的信息并將其發 送至車載終端；所述信息處理模塊將信息進行篩選和加權運算生成服務器數據并存儲至數 據庫規定位置，讀取服務器數據，將過時的信息刪除；車載終端從服務器下載道路不平度、 彎曲道路曲率半徑以及位置信息，上傳道路不平度、道路轉彎半徑、位置和行駛方向信息。
[0006] 本發明通過物聯網獲取前方道路上的行駛車輛采集的道路信息，通過車載終端采 集所需的道路狀況信息并上傳至服務器，以此可以提前將前方道路信息等必要數據傳送至 車輛懸架的控制部分，利用服務器對上傳的大量數據進行計算得出道路的工況辨識結果， 再從服務器下載處理后的道路狀況信息，在目標車輛即將到達目標區域前將服務器中的辨 識結果發送至目標車輛，實現對前方道路工況的預判功能。本發明解決了懸架控制系統不 可避免的滯后性問題，從而提高整車的懸架控制性能，同時通過對服務器對大數據的處理 解決懸架控制中對傳感器及處理器性能要求高的問題。
[0007] 以下通過附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發明基于物聯網的適用于車輛懸架控制的道路工況預辨識系統框圖。
[0009] 圖2為圖1中車載終端的運行流程圖。
[0010]圖3為圖1中車載終端通過GPS采集模塊獲取本車位置、車速和行駛方向的流程 圖。
[0011] 圖4為圖1中道路信息采集模塊中簧下垂向加速度傳感器布置圖。
[0012] 圖5為彎曲道路曲率半徑信息獲取流程圖。
[0013] 圖6為轉彎位置點判斷的過程示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 如圖1所示，本發明道路工況預測系統由車載終端和服務器組成，車載終端和服 務器之間雙向通訊。其中車載終端包括GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系統） 模塊、道路信息采集模塊、車輛信息模塊、車載終端ECU(ElectronicControlUnit，電子控 制單元）和車輛控制模塊，服務器由信息交換模塊、數據庫和信息處理模塊組成。其中GPS 模塊、道路信息采集模塊和車輛信息模塊的輸出端分別連接車載終端ECU的輸入端，分別 將各自的信息傳送至車載終端ECU，車載終端ECU的輸出端連接車輛控制模塊的的輸入端， 車載終端ECU將處理過的信息傳遞至車輛控制模塊。服務器內的信息交換模塊和數據庫之 間雙向通信，數據庫和信息處理模塊之間雙向通信。
[0015] 當車載終端能與服務器通訊時，車載終端可以從服務器下載所需的道路不平度、 彎曲道路曲率半徑以及與之成映射關系的位置信息，同時上傳本車采集到的道路不平度、 道路轉彎半徑、本車位置和本車行駛方向等信息。
[0016]GPS模塊用于實時采集車輛的GPS數據，同時對數據的有效性進行分析，提取車輛 所在位置的經煒度和運動速度并傳輸到車載終端ECU。
[0017] 道路信息采集模塊主要負責采集本車的四個車輪位置處的簧下質量的垂向加速 度和車輛的轉向角加速度，并將信息傳送到車載終端ECU。
[0018] 車輛控制模塊即完成對懸架控制的模塊，此模塊接收車載終端ECU傳送來的數據 串后產生控制信號控制懸架。
[0019] 車輛信息模塊主要負責采集本車的特有信息，在這些信息中包括本車的車速信 息。此模塊將車速信息傳遞到車載終端ECU。
[0020] 車載終端ECU為車載終端的核心部分。其采集GPS模塊、道路信息采集模塊和車輛 信息模塊的信息。車載終端ECU根據采集到GPS數據信息計算本車的行駛方向以及彎曲道 路的曲率半徑。還根據道路信息模塊的信息計算路面不平度以及車輛的轉彎半徑并與GPS 計算數據進行校準，同時通過車輛信息模塊傳送來的車速信息生成本車車速信息。同時本 車載終端ECU還將道路不平度、彎曲道路曲率半徑和本車實時車速信息單向發送給車輛控 制模塊。ECU將計算出的本車行駛方向、道路不平度信息、彎曲道路曲率半徑和本車位置信 息按照與本車位置信息對應的關系生成本車信息數據串。
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