CN101641652B - 联合控制多个设备的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于联合控制连接到相同的通信信道(12)的n(n是大于1的整数)个设备(3、6、7、10)的方法，所述设备的每一个D₁(3、6、7、10)(l＝1，…，n)能够呈现m1个状态，所述方法包括步骤：a)向所述n个设备的状态的每个组合单值地分配整数代号M，其中

x是任意数；b)对于要在设备中被设置的状态的组合，选择分配给所述组合的代号M(m5)；c)经由所述通信信道(12)向所有设备D₁(3、6、7、10)(l＝1，…，n)广播所述代号M(m2)；d)在每个设备(3、6、7、10)中由所述代号M解码要在该设备中被设置的状态(s2)；以及e)在每个设备(3、6、7、10)中设置所解码的状态(s3)。

Description

联合控制多个设备的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于联合控制多个设备的方法和装置，更具体地，涉及用于控制机动车中的各个子系统的方法和装置。

背景技术

近年来，已经发展出了大量的机动车的控制子系统来从不同的方面协助驾驶员。一种公知类型的控制子系统是自动制动控制，其检测机动车的车轮的转速之间的变化并且控制施加于车轮的制动力以便防止车轮滑动。另一种现有技术控制子系统被称为ESP(电子稳定性程序)，其检测与驾驶员要求的轨道曲率对应的方向盘角度，将其与实际轨道曲率比较，以及在存在实质差异的情况下，制动某些车轮以便让机动车沿着期望轨道行驶。另一种控制子系统可以使得机动车悬架(suspension)的阻尼效率适应驾驶情况，以使得例如机动车乘坐者可以在平滑的直车道上以高速行驶的同时体验轻轻地巡航的感觉，而在例如路面外驾驶(off road)时，向驾驶员提供更多的直接反馈。

为了提供舒适的驾驶体验，以及最重要的是为了实现安全驾驶，必须将这些各种控制子系统的操作状态互相适配。如果连续地向各个子系统发送从一个状态切换到另一个状态的指令，则子系统可能暂时处于不适应于当前驾驶情况的状态组合。为了避免这种情况，可以考虑向每个子系统发送不仅指定子系统将要呈现的状态而且指定延迟(在该延迟之后将发生向指定的状态的转换)的指令，以使得可以一个接着一个地向子系统发送指令，但是一旦已经发送了所有指令，则可以同时在所有子系统中执行该转换。但是，为了使得这样的方案工作，延迟必须至少足够长以使得将指令发送给每个子系统。因此，在决定控制子系统的状态的新组合的瞬时与控制子系统实际上切换到新状态的瞬时之间可能存在可观的延迟。子系统的数目越大，此延迟越长，从而很难在现有平台上集成新的子系统。此外，在向子系统发送第一指令之前必须已知延迟的长度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于联合控制多个设备的方法和装置，其使得允许同时向所有这些设备发送特定于所述设备的每一个的指令。

此目的是由权利要求1定义的方法、权利要求8定义的机动车控制单元、权利要求11定义的机动车子控制单元、权利要求13或14定义的计算机程序产品以及根据权利要求15的数据载体实现的。

根据本发明，n(n是大于1的整数)个设备，具体地，n个机动车子控制单元连接到相同的通信信道，每个设备D_l(l＝1，...，n)能够呈现m_l个状态，包括步骤：

a)向所述n个设备的状态的每个组合单值地(unambiguously)分配整数代号(code number)M，其中 $M\∈[x,x+\underset{l=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{m}_l[,$ x是任意数；

b)对于要被在设备中设置的状态的组合，选择分配给所述组合的代号M；

c)经由所述通信信道向所有设备D_l(l＝1，...，n)广播所述代号M；

d)在每个设备中由所述代号M解码要被在该设备中设置的状态；以及

e)在每个设备中设置所解码的状态。

由于可能的组合的总数是 $\underset{l=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{m}_l,$ 因此M处于区间 $[x,x+\underset{l=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{m}_l[$ 中的事实意味着 $[x,x+\underset{l=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{m}_l[$ 中的每个整数具有单值地分配给它的状态的组合。

每个设备支持的状态的数目是任意的，具体地，至少可以存在一个这样的设备，其状态的数目可被大于2的质数除尽。

根据优选实施例，为每个设备D_l(l＝1，...，n)的m_l个状态分配整数索引S_l，j＝y_l，y_l+1，...，y_l+m_l-1，其中y_l是任意整数，优选地为0或1，以及在步骤a)中，为状态{S_1，j1，S_2，j2，...S_n，jn}的每个组合分配代号：

$M=x+S_{n,\mathrm{jn}}-y_n+\underset{l=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(S_{l,\mathrm{jl}}-y_l)\underset{j=1+l}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{m}_j---\left(1\right)$

在每个设备D_l中通过计算下式可以方便地解码此代号：

$S_{l,\mathrm{jl}}=y_l+I_{+\∞}\left(\frac{M+1-x}{N_l}\right)-I_{-\∞}\left(\frac{M-x}{N_l{m}_l}\right)m_l-1---\left(2\right)$

其中

I_+∞(a)是大于或等于a的最接近于a的整数，

I_-∞(a)是小于或等于a的最接近于a的整数，以及

这样，每个设备可以与其它设备独立地找到它将呈现的状态的索引。此外，该方法易于适合于支持不同数目的状态的、不同版本的设备，因为所有每一个给定设备为了正确地解码接收的码字M而必须知道其它设备的是设备支持的状态的数目。

通过进一步提供向每个设备D_l发送至少相互的设备D_l，...，D_l-1，D_l+1，...，Dn的状态数目的初始化步骤，可以替换或修改各个设备；为了确保码字的正确解码，使得其它设备知道修改的设备的状态数是足够的。

这可以通过广播所有设备D_l，...，D_n的状态数M_n来快速和简单地实现。

附图说明

通过下面参考附图对本发明的实施例的描述，本发明的进一步的特征和优点将变得明显。

图1是采用本发明的机动车的示意图；

图2是本发明的方法的实施例的流程图；以及

图3示出了执行该方法的特定示例。

具体实施方式

图1是机动车的示意图，其以块的形式示出了与本发明有关的一些部件。应当理解，这些部件不一定是本发明必需的，并且本发明也可适用于其它示出的部件。

方向盘1利用动力转向控制器3控制机动车的前轮2的转向角。动力转向控制器3具有用于与方向盘1的角度位置成比例地转动前轮2的作用器以及用于在方向盘1上施加驾驶员施加的扭矩的反扭矩的作用器。动力转向控制器3支持多个操作状态，这些操作状态根据提供给驾驶员的协助(assistance)程度而彼此不同，即根据转动前轮2所需的力与驾驶员受到的反扭矩之间的比例而不同。动力转向控制器3还具有所谓的活动的前转向功能，即它支持多个具有驾驶员转动方向盘1的角度与前轮2的相应偏驶角之间的不同比率的状态。

加速踏板4经由电子发动机控制器6控制发动机5的负载。发动机控制器6支持多个状态，这些状态根据加速踏板的位置使用不同的用于控制电动机负载的特征。例如，可以存在“平静”状态，其中负载基本不随踏板位置而变化，也可以存在“紧张”状态，其中负载随着踏板位置而强烈地变化。

传动控制器7主要基于由发动机5中的传感器(未示出)检测的发动机负载和速度来控制变速箱8。变速杆9连接到传动控制器7，以便实现驾驶员在传动控制器7的不同状态之间选择，其使用不同的算法来基于发动机速度和负载选择变速箱8中的齿轮比，或取代传动控制器7选择的齿轮比。

传动控制器7还可以被适配为基于驾驶员的输入或者基于例如行驶速度自动地在两轮驱动状态和四轮驱动状态之间切换。

电子制动器控制器10控制机动车车轮处提供的制动器(未示出)对压下制动踏板13的驾驶员的反作用。制动器控制器10可以采用传统的制动控制方案，诸如反闭锁(anti-blocking)系统或电子稳定性程序，并且制动器控制器10的不同状态可以在反闭锁系统或ESP被激活之前允许的车轮滑动量方面进行变化。

提供悬架控制器(未示出)以便控制机动车的车轮悬架的硬挺度，悬架控制器的不同状态对应于它施加于车轮的减震器上的不同的刚度。

所有这些控制器3、6、7、10作为子控制器或从控制器由总线系统12连接到主控制器11。

总线系统12可以具有线性结构，其中，所有控制器并行连接到相同的总线线路，并且由控制器之一在总线上发送的数据被所有其它控制器并行接收。

在图1中，示出了总线系统12具有环形结构，总线段从主控制器11延伸到发动机控制器6，从发动机控制器6延伸到传动控制器7等等，最后从制动器控制器10回到主控制器11。在这样的总线系统中，如果主控制器11发送的数据在总线系统12上进行了一整圈之后再次在主控制器11处被无损坏地接收，则主控制器11可以断定它所发送的这些数据被所有其它控制器正确地接收。

主控制器11的任务是基于驾驶员的直接输入、基于他的驾驶行为、道路条件等等协调子控制器3、6、7、10可以呈现的各种状态。由于不是各个子控制器的状态的所有可能的组合都能确保机动车的和谐的驾驶行为，因此同时改变几个控制器的状态可以是必需的。参考图2的流程图来描述主控制器11的操作方法以及实现此目标的子控制器3、6、7、10中的任意一个。该方法可以通过适当地对包含各个控制器3、6、7、10、11的数据处理装置进行编程来实现。

在图2中，假定子控制器D_l的数目是n，以及每个子控制器D_l支持m_l(l＝1，...，n)个状态。在初始化步骤m1，主控制器11向所有子控制器广播整组的状态数m₁，....，m_n。在步骤s1，每个子控制器接收该组状态数m₁，...，m_n，并且将这些记录在本地存储器中。

可以在每当发动机启动时执行初始化步骤m1、s1，或者仅当已经执行了对控制系统的修改时才执行初始化步骤m1、s1，其中该修改可以已经修改了任意一个子控制器的状态数m₁，...，m_n或者子控制器的总数n。还可以在步骤m1中广播总数n，但是这不是强制的，因为子控制器可以通过计数接收到的状态数m₁，...，m_n来知道数目n。

主控制器然后在步骤m2中广播代号M。术语“广播”这里用来指定，尽管总线系统12能够在发送数据的同时发送地址以使得它们将仅仅被它们寻址的控制器所考虑，但是广播数据可以被所有子控制器接收并考虑以使得这些数据不必被不止一次地发送。

此时，代号M可以是指定子控制器的一组状态的缺省代号，其适于低速行驶和加速。可替换地，它可以指定子控制器在关闭发动机5之前的状态。主控制器11然后在步骤m3对驾驶员的行为观察一特定的时间，例如加速和/或制动的频率和强度、道路条件(例如崎岖、打滑等)，并且基于这些观察结果，在步骤m4决定适合于驾驶员的要求和道路条件的各个子控制器的状态S_1，j1、...，S_n，jn的组合。

这些状态中的每一个都具有与之相关的整数索引，这里也用S_l，j1(l＝1，...，n)来指代。为了方便起见，将假定这些索引可以获得整数值0，1，...，m_l-1。在那种情况下，在步骤m5中基于以下公式计算用于选择的状态的组合的代号M：

$M=x+S_{n,\mathrm{jn}}+\underset{l=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{l,\mathrm{nl}}\underset{j=1}{\overset{n-l}{\mathrm{\Π}}}{m}_j$

应当注意，在这里分配给设备D_l的状态的索引也可以不以0开始而是以任意整数y_l(l＝1，...，n)开始。在那种情况下，可以根据以下公式来计算代号

$M=x+(S_{n,\mathrm{jn}}-y_n)+\underset{l=1}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}(S_{l,\mathrm{nl}}-y_l)\underset{j=1}{\overset{n-l}{\mathrm{\Π}}}{m}_j$

重要的是，对于最低的编号索引S_l，nl，该项(S_l，nl-y_l)是0，以便保证为各个子控制器的状态的可能的组合分配连续的整数M。

在计算代号M之后，该方法返回到步骤m2，并且向子控制器广播代号M。

在步骤S2中根据以下公式来执行每一个子控制器中对代号M的解码

$S_{l,\mathrm{jl}}=y_l+I_{+\∞}\left(\frac{M+1-x}{N_l}\right)-I_{-\∞}\left(\frac{M-x}{N_l{m}_l}\right)m_l-1---\left(2\right)$

其中

I_+∞(a)是大于或等于a的最接近于a的整数，

I_-∞(a)是小于或等于a的最接近于a的整数，以及

在对于所有的l＝1，...，n，x＝y_l＝1的情况下，等式(2)简化为

$S_{l,\mathrm{jl}}=I_{+\∞}\left(\frac{M}{N_l}\right)-I_{-\∞}\left(\frac{M-1}{N_l{m}_l}\right)m_l---\left(3\right)$

尽管所有的子控制器使用相同的解码公式(2)或(3)，但是解码的结果对每个子控制器都是特定的，并且取决于分配给它的号l。由于这些号在机动车的使用寿命期间不需要改变，因此可以将它们绑定(wire)到每一个子控制器中。

等效地，可以使用以下公式来执行解码

$S_{l,\mathrm{jl}}=y_l+I_{-\∞}\left(\frac{M-x}{N_l}\right)\mathrm{mod}{m}_l---\left(4\right)$

或者，在x＝y_l＝0的情况下，

$S_{l,\mathrm{jl}}=I_{-\∞}\left(\frac{M}{N_l}\right)\mathrm{mod}{m}_l---\left(5\right)$

其中mod表示模数运算符，即a mod b是a整除b的余数。

解码的进一步的等效方式是使用公式

$S_{l,\mathrm{jl}}=y_l+I_{-\∞}\left(\frac{M-x}{N_l}\right)-I_{-\∞}\left(\frac{M-x}{N_l{m}_l}\right)m_l-1---\left(6\right)$

对于x＝y_l＝0，其简化为

$S_{l,\mathrm{jl}}=I_{-\∞}\left(\frac{M}{N_l}\right)-I_{-\∞}\left(\frac{M}{N_l{m}_l}\right)m_l---\left(7\right)$

参考图3给出编码和解码过程的数字示例。例如，假定存在三个子控制器D₁、D₂、D₃，分别支持m₁＝4、m₂＝3和m₃＝4个状态。如果任意常数x、y_l被设置为1，则选择状态S₁＝1、S₂＝3和S₃＝2给出了代号M＝10。

在子控制器中，计算除数N_l＝12、N₄＝4、N₃＝1。由于对于l＞1，N_l取决于子控制器D_k(k≠l)支持的状态的数目，因此N_l未被绑定，以使得如果子控制器之一的状态的数目改变的话，则在所有子控制器中都可以容易地更新它。

基于这些不同的除数，子控制器D₁计算S₁＝0，D₂计算S₂＝2，并且D₃计算S₃＝1。这样，每个子控制器由相同的代号M得出它将呈现的状态。由于代号M同时在所有子控制器中都有效，因此容易使得步骤s3中他们的各自状态的切换同步。

Claims (12)

1.一种用于联合控制连接到相同的通信信道(12)的n个设备(3、6、7、10)的方法，其中n是大于1的整数，所述设备的每一个D₁(3、6、7、10)能够呈现m₁个状态，其中l＝1，…，n，所述方法包括步骤： 

a)向所述n个设备的状态的每个组合单值地分配整数代号M，其中 

]，x是任意数； 

b)对于要在设备中被设置的状态的组合，选择分配给所述组合的代号M(m5)； 

c)经由所述通信信道(12)向所有设备D₁(3、6、7、10)广播所述代号M(m2)，其中l＝1，…，n； 

d)在每个设备(3、6、7、10)中由所述代号M解码要在该设备中被设置的状态(s2)；以及 

e)在每个设备(3、6、7、10)中设置所解码的状态(s3)。 

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述设备(3、6、7、10)中的至少一个的状态数m₁被大于2的质数除尽。 

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，为所有设备D₁的状态分配整数索引S_l，jl＝0，1，…，m₁，以及在步骤a)中，为每个组合{S_1，j1，S_2，j2，…S_n，jn}分配代号

其中x、y_l是整数，且l＝1，…，n。 

4.如权利要求3所述的方法，其中，设备D₁(3、6、7、10)在步骤d)中通过计算下式解码(s2)接收到的码字M： 

或 

或 

其中 

I_+∞(a)是大于或等于a的最接近于a的整数， 

I_-∞(a)是小于或等于a的最接近于a的整数，以及 

5.如权利要求4所述的方法，还包括初始化发送步骤(m1)，向每个设备D₁发送至少相互的设备D₁，…，D₁-1，D₁+1，…，D_n的状态数。 

6.如权利要求5所述的方法，其中，该初始化步骤(m1)包括广播所有设备D₁，...，D_n的状态数m₁。 

7.如权利要求1所述的方法，其中该设备(3、6、7、10)中的至少一个是机动车子控制单元，具体地来自包括下列项的组： 

-全轮驱动控制器(7)，其至少一个状态对应于工作中的全轮驱动模式，以及其至少一个状态对应于不工作中的全轮驱动模式， 

-减震器控制器，其状态对应于不同程度的震动阻尼， 

-动力转向控制器(3)，其状态根据它们提供的驾驶员助力程度而不同， 

-转向控制器(3)，其状态具有方向盘(1)和前轮(2)的转向角之间的不同的关系， 

-传动系控制器(7)，其状态具有不同的变速调档特征， 

-负载控制器(6)，用于根据加速踏板(4)的位置控制发动机(5)的负载，其状态对应于不同的踏板位置/负载特征， 

-制动控制器(10)。 

8.一种用于控制多个子控制单元D₁(3、6、7、10)的机动车控制单元(11)，包括选择装置，用于为所述子控制单元D₁(3、6、7、10)的每一个选择由所述子控制单元D₁(3、6、7、10)支持的多个状态中的一个状态，所有子控制单元D₁(3、6、7、10)的状态具有分配给它们的整数索引S_l，jl，jl＝0，1，…，m₁，以及用于确定对应于所选择的状态的代号 

其中x、y_l是整数，且l＝1，…，n；和 

广播装置，用于广播该代号M。 

9.如权利要求8所述的机动车控制单元，还包括用于向一个子控制单元发送由至少所有其它子控制单元支持的状态数的装置。 

10.如权利要求9所述的机动车控制单元，其中该用于发送的装置是用于广播由所有子控制单元支持的状态数的广播装置。 

11.一种机动车子控制单元，具体地来自包括下列项的组： 

-全轮驱动控制器(7)，其至少一个状态对应于工作中的全轮驱动模式， 以及其至少一个状态对应于不工作中的全轮驱动模式， 

-减震器控制器，其状态对应于不同程度的震动阻尼， 

-动力转向控制器(3)，其状态根据它们提供的驾驶员助力程度而不同， 

-转向控制器(3)，其状态具有在方向盘(1)和前轮(2)的转向角之间的不同的关系， 

-传动系控制器(7)，其状态具有不同的变速调档特征， 

-制动器控制器， 

该子控制单元包括接收装置，用于接收代号M， 

解码装置，用于由所述代号M  计算状态号 其中 

I_+∞(a)是大于或等于a的最接近于a的整数， 

I_-∞(a)是小于或等于a的最接近于a的整数， 

x、y_l是整数，以及 

以及 

状态设置装置，用于将子控制单元设置为由所述状态号指定的状态。 

12.如权利要求11所述的机动车子控制单元，其中该接收装置还被适配为接收参数m_k。 

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