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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系统及其控制方法。

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 强制限速系统及其控制方法，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，系统结构简单，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系统，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系统，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系统的控制方法，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 = 1 V < V S - V m 1 e - ( V S - V m ) - e - V S ( e - V - e - V S ) V S - V m ≤ V ≤ V S 0 V > V S , ]]>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，该系统结构简单，易 于实现，制作成本低，安全可靠，且该系统不用在行车道路上安装其 他设备。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图；

图2是本发明的系统控制流程图；

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系 统，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系统的控制方法，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 = 1 V < V S - V m 1 e - ( V S - V m ) - e - V S ( e - V - e - V S ) V S - V m ≤ V ≤ V S 0 V > V S , ]]>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， { A P P 1 = 0.8 V A P P 2 = 1.6 V , ]]>

k＝100％时， { A P P 1 = 3.2 V A P P 2 = 4.0 V , ]]>

k处于0～100％之间， A P P 1 = 0.8 + 2.4 k ( V ) A P P 2 = 1.6 + 2.4 k ( V ) , ]]>

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。