CN101807057A - 基于规则的汽车车身系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于规则的汽车车身系统控制方法，将汽车车身控制系统中各部件之间的控制关系表示为规则组的集合；按照一定的编码规范，将规则组转换为二进制代码，形成规则库；将部件与接口之间的对应关系采用二进制代码表示，形成配置库；编制规则执行软件，依据配置库和规则库，响应外界触发事件，实现控制意图。本发明将车身控制系统的控制意图表示为规则组的集合，保证了逻辑的完备性，兼顾了表达的简洁性和执行的高效性；采用规则执行软件对车身控制系统的触发事件进行规则匹配，产生响应结果，减小了系统的开发难度，有利于标准化；利用规则执行的方式，实现了程序代码与规则库的分离，提高了系统的开发速度。

Description

基于规则的汽车车身系统控制方法

技术领域

本发明涉及汽车车身控制领域，具体为一种基于规则的汽车车身系统控制方法。

背景技术

汽车车身控制系统是对车身电器，包括内外灯具、雨刮器、车窗、门锁、座椅进行操控的电气系统，是保证行车安全和乘坐舒适的重要设施。传统上依靠复杂的线束来连接众多电器，较易出现故障，近年来在中高档汽车上逐渐为由现场总线连接的车身电控模块所取代。总线化车身电控系统可靠性高，功能强，已成为汽车车身控制系统发展的方向。但是，用户需求的多样性，造成了汽车车型的变化及功能的提升频繁，现有的车身控制系统开发方法难以适应市场需求的快速变化。

已有相关的学术论文“总线式车身控制系统的规则化建模方法”(以下简称文献1)首次提出了车身控制系统的规则化建模方法。该方法按照分层建模的思想，采用规则表达式来描述车身控制系统中各对象之间的逻辑关系。但是，文献1所提出的规则化方法只是针对车身控制系统的建模问题，并未给出完整的控制实现方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于规则的汽车车身系统控制方法，通过MCU规则执行软件结合配置库和规则库，实现各项控制功能，避免现有技术所存在的不足之处，并达到减小车身控制系统的开发难度，适应市场需求的快速变化的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将汽车车身控制系统的控制意图表示为规则组的集合；所述控制意图指汽车车身控制系统中各个受控部件之间的控制关系；所述规则组是对产生式规则的扩展，并将涉及同一受控部件的规则式集中成组构成规则组后，再进行简化表达；

b、按照一定的编码规范，将不同受控部件的规则组构成的集合转换为二进制代码，形成规则库；

c、采用二进制代码表示受控部件与接口之间的对应关系，形成配置库；所述接口指汽车车身控制系统中MCU及其扩展芯片的输入输出引脚；

d、在MCU中写入规则执行软件，MCU的规则执行软件依据配置库和规则库，实现车身控制系统的控制意图。

所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤a中构造规则组按以下步骤进行：

a1、将汽车车身控制系统中的受控部件表示成部件因子；所述部件因子由“因子名”与“因子值”构成，分别对应表示受控部件的名称及其所处的状态；

a2、依据产生式规则，将汽车车身控制系统中各受控部件之间的控制关系表示为一系列规则式；所述规则式由左件和右件组成，左件表示触发条件，右件表示响应结果，所述规则式左件和右件均包含一个或多个部件因子，左件的部件因子之间和右件的部件因子之间均为“与”关系；

a3、将右件出现同一受控部件因子名的规则式组成一个规则组，并将所述同一受控部件因子取某一因子值的规则式合并成Else规则，以简化规则组。

所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤b中编码规则组按以下步骤进行：

b1、部件因子的二进制代码格式定义为类别、编号、状态三个字段，其中编号字段占一个字节，类别、状态字段共用一个字节；

b2、确定类别、编号和状态字段的编码方式：所述类别字段用于区分规则式中左件和右件的部件因子；所述编号字段对应部件因子的因子名，按照顺序对规则组集合中出现的部件因子的因子名编号；所述状态字段对应部件因子的因子值，用于区分对应受控部件的各种状态；

b3、对于规则组的集合，通过计算机程序依次将每条规则式的每个部件因子转换为二进制代码，形成规则库。

所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤c中构造配置库按以下步骤进行：

c1、填写部件-接口配置表，所述部件-接口配置表用于描述部件因子与接口因子之间的对应关系；所述接口因子由“因子名”与“因子值”构成，分别对应表示接口名称及其状态；

c2、接口因子的二进制代码格式与所述部件因子相同，定义为类别、编号、状态三个字段；所述类别字段用于区分输入接口和输出接口；所述编号字段对应接口因子的因子名；所述状态字段对应接口因子的因子值；

c3、确定类别、编号和状态字段的编码方式：所述类别字段用于区分接口因子；所述编号字段对应接口因子的因子名，按照顺序对接口因子的因子名编号；所述状态字段对应接口因子的因子值，用于区分对应接口的各种状态；通过计算机程序将部件-接口配置表转换为二进制代码，形成配置库。

所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤d中规则执行软件在结构上划分为驱动层、转换层和规则层，相邻两层之间通过消息实现联系；所述驱动层依据具体输入输出电路调用不同的驱动程序，实现输入输出引脚状态和接口状态消息之间的转换；所述转换层依据配置库实现接口状态消息与部件状态消息的转换；所述规则层依据规则库进行规则匹配，实现触发消息与响应消息间的转换；所述规则匹配指在规则库中查找部件编号与输入部件编号相同的规则组，如果规则组中某条规则式的左件条件满足，则对应的规则式被匹配，如果都不满足，则Else规则被匹配。

所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：规则执行软件的工作过程按以下步骤进行：

d1、驱动层检测输入引脚状态变化，产生输入接口状态消息；

d2、转换层接收输入接口状态消息，根据配置库产生输入部件状态消息，即触发消息；

d3、规则层接收触发消息，根据规则库产生响应消息，即输出部件状态消息；

d4、转换层接收输出部件状态消息，根据配置库产生输出接口状态消息；

d5、驱动层接收输出接口状态消息，驱动输出引脚状态变化。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明将汽车车身控制系统的控制意图表示为规则组的集合，保证了逻辑的完备性，兼顾了表达的简洁性和执行的高效性；利用特定的编码方法将符号化规则组转换为规范的二进制代码，解决了控制逻辑的计算机表述问题；采用规则执行软件对车身控制系统的触发事件进行规则匹配，产生响应结果，减小了系统的开发难度，有利于标准化；利用规则执行的方式，实现了程序代码与规则库的分离，若要为车身控制系统添加新的功能，只需要更新规则库与配置库，提高了系统的开发速度。

附图说明

图1为本发明所涉及的部件因子二进制编码格式示意图。

图2为本发明所涉及的规则执行软件功能示意图。

图3为本发明所涉及的规则执行软件流程结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例按如下步骤进行：

1、将汽车车身控制系统的控制意图，即车身控制系统中各个部件之间的控制关系表示为规则组的集合；

在这一步骤中，规则组的构造按如下步骤进行：

①、将所有部件都表示成部件因子，用“因子名”与“因子值”分别表示部件名称及其所处的状态；

②、依据产生式规则将各部件之间的控制关系表示为一系列规则式，规则式由左件和右件组成，左件表示触发条件，右件表示响应结果，左件和右件均包含一个或多个部件因子；

③、将右件出现同一受控部件因子名的规则式组成规则组，并将该部件因子取某一因子值的规则式合并成Else规则；

2、对于规则组集合，通过计算机程序依次将每条规则式的每个部件因子转换为具有一定的编码格式的二进制代码，形成规则库；部件因子的编码格式参见图1，包括类别、编号、状态三个字段，各字段的长度分别为4位、8位、4位；

3、填写“部件-接口配置表”，表项描述部件因子与接口因子之间的对应关系；对各接口因子进行二进制编码，部件因子仍采用规则库中的编码，通过计算机程序将配置表转换为二进制代码，形成配置库；

4、编制MCU规则执行软件，依据配置库和规则库，响应外界触发事件，实现控制意图，规则执行软件的功能参见图2；规则执行软件的结构参见图3，划分为驱动层、转换层和规则层，相邻两层之间通过消息实现联系；

在这一步骤中，规则执行软件的工作过程按如下步骤进行：

①、驱动层检测输入引脚状态变化，产生输入接口状态消息；

②、转换层接收输入接口状态消息，根据配置库产生输入部件状态消息，即触发消息；

③、规则层接收触发消息，根据规则库产生响应消息，即输出部件状态消息；

④、转换层接收输出部件状态消息，根据配置库产生输出接口状态消息；

⑤、驱动层接收输出接口状态消息，驱动输出引脚状态变化。

具体实施例1：以车身控制系统中的前雾灯控制功能为例。

1、构建规则组。将前雾灯控制功能涉及的部件表示为部件因子，如表1：

表1

部件              部件因子

照明灯开关        [照明灯开关:开]、[照明灯开关:关]

前雾灯开关        [前雾灯开关:开]、[前雾灯开关:关]

                  [点火开关:ON]、[点火开关:ACC]、[点火开关:LOCK]、

点火开关

                  [点火开关:START]

前雾灯            [前雾灯:亮]、[前雾灯:灭]

上述部件之间存在以下控制关系：

如果照明灯开关位于“开”状态，

前雾灯开关位于“开”状态，

点火开关处于“ON”挡，

那么前雾灯亮。

将上述控制关系表示为规则式：

[照明灯开关:开]&[前雾灯开关:开]&[点火开关:ON]＝＝[前雾灯:亮]   (1)

对于规则式左件部件因子的其它因子值组合，均不能实现前雾灯点亮功能，因此将所有不能实现前雾灯亮的逻辑关系合并，归为Else因子：

[Else]＝＝[前雾灯:灭]                                     (2)

式(1)、(2)即构成了一个规则组。

2、转换为规则库。将上述规则组转换为的二进制代码，用十六进制数记录如下：

{0xA9，0x1B}，{0xA1，0x1D}，{0xA2，0x15}，{0x21，0xA1}    (3)

{0x80，0x00}，{0x22，0xA1}                                (4)

对部件因子的二进制编码方式说明如下：以[前雾灯:亮]为例，它的编码为{0x21，0xA1}，其中，0xA1为编号字段，0x21的前4位为类别字段，后4位为状态字段。

3、产生配置库。将部件与接口之间的对应关系描述如下，形成配置表：

[KDD:ON]＝＝[照明灯开关:开]                              (5)

[KDQW:ON]＝＝[前雾灯开关:开]                             (6)

[KDQW:OFF]＝＝[前雾灯开关:关]                            (7)

[KDH1:ON]&[KDH2:ON]&[KDH3:OFF]＝＝[点火开关:ON]          (8)

[前雾灯:亮]＝＝[DQWJ:ON]                                 (9)

[前雾灯:灭]＝＝[DQWJ:OFF]                                (10)

将上述配置表转换为的二进制代码，用十六进制数记录如下：

{0x92，0x16}，{0x22，0x16}                               (11)

{0x92，0x15}，{0x21，0x19}                               (12)

{0x91，0x15}，{0x22，0x19}                               (13)

{0x92，0x06}，{0x92，0x07}，{0x91，0x08}，{0x21，0x18}   (14)

{0xA1，0xA1}，{0x12，0x34}                               (15)

{0xA9，0xA1}，{0x11，0x34}                               (16)

4、规则执行软件实现控制意图。若前雾灯原先是亮的，此时驾驶员关闭前雾灯开关，则按以下步骤进行：

①、驱动层检测到与前雾灯开关相连的输入引脚状态变化，产生输入接口状态消息{0x91，0x15}，含义是[KDQW:OFF]；

②、转换层接收输入接口状态消息{0x91，0x15}，根据式(13)产生输入部件状态消息{0x22，0x19}，含义是[前雾灯开关:关]；

③、规则层接收触发消息{0x22，0x19}，进行规则匹配，按式(2)产生响应消息{0x22，0xA1}，含义是[前雾灯:灭]；

④、转换层接收输出部件状态消息{0x22，0xA1}，根据式(10)产生输出接口状态消息{0x11，0x34}，含义是[DQWJ:OFF]；

⑤、驱动层接收输出接口状态消息{0x11，0x34}，驱动输出引脚状态发生变化，使得前雾灯熄灭。

Claims (6)

1.基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将汽车车身控制系统的控制意图表示为规则组的集合；所述控制意图指汽车车身控制系统中各个受控部件之间的控制关系；所述规则组是对产生式规则的扩展，并将涉及同一受控部件的规则式集中成组构成规则组后，再进行简化表达；

b、按照一定的编码规范，将不同受控部件的规则组构成的集合转换为二进制代码，形成规则库；

c、采用二进制代码表示受控部件与接口之间的对应关系，形成配置库；所述接口指汽车车身控制系统中MCU及其扩展芯片的输入输出引脚；

d、在MCU中写入规则执行软件，MCU的规则执行软件依据配置库和规则库，实现车身控制系统的控制意图。

2.根据权利要求1所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤a中构造规则组按以下步骤进行：

a1、将汽车车身控制系统中的受控部件表示成部件因子；所述部件因子由“因子名”与“因子值”构成，分别对应表示受控部件的名称及其所处的状态；

a2、依据产生式规则，将汽车车身控制系统中各受控部件之间的控制关系表示为一系列规则式；所述规则式由左件和右件组成，左件表示触发条件，右件表示响应结果，所述规则式左件和右件均包含一个或多个部件因子，左件的部件因子之间和右件的部件因子之间均为“与”关系；

a3、将右件出现同一受控部件因子名的规则式组成一个规则组，并将所述同一受控部件因子取某一因子值的规则式合并成Else规则，以简化规则组。

3.根据权利要求1所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤b中编码规则组按以下步骤进行：

b1、部件因子的二进制代码格式定义为类别、编号、状态三个字段，其中编号字段占一个字节，类别、状态字段共用一个字节；

b2、确定类别、编号和状态字段的编码方式：所述类别字段用于区分规则式中左件和右件的部件因子；所述编号字段对应部件因子的因子名，按照顺序对规则组集合中出现的部件因子的因子名编号；所述状态字段对应部件因子的因子值，用于区分对应受控部件的各种状态；

b3、对于规则组的集合，通过计算机程序依次将每条规则式的每个部件因子转换为二进制代码，形成规则库。

4.根据权利要求1所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤c中构造配置库按以下步骤进行：

c1、填写部件-接口配置表，所述部件-接口配置表用于描述部件因子与接口因子之间的对应关系；所述接口因子由“因子名”与“因子值”构成，分别对应表示接口名称及其状态；

c2、接口因子的二进制代码格式与所述部件因子相同，定义为类别、编号、状态三个字段；所述类别字段用于区分输入接口和输出接口；所述编号字段对应接口因子的因子名；所述状态字段对应接口因子的因子值；

c3、确定类别、编号和状态字段的编码方式：所述类别字段用于区分接口因子；所述编号字段对应接口因子的因子名，按照顺序对接口因子的因子名编号；所述状态字段对应接口因子的因子值，用于区分对应接口的各种状态；通过计算机程序将部件-接口配置表转换为二进制代码，形成配置库。

5.根据权利要求1所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：所述步骤d中规则执行软件在结构上划分为驱动层、转换层和规则层，相邻两层之间通过消息实现联系；所述驱动层依据具体输入输出电路调用不同的驱动程序，实现输入输出引脚状态和接口状态消息之间的转换；所述转换层依据配置库实现接口状态消息与部件状态消息的转换；所述规则层依据规则库进行规则匹配，实现触发消息与响应消息间的转换；所述规则匹配指在规则库中查找部件编号与输入部件编号相同的规则组，如果规则组中某条规则式的左件条件满足，则对应的规则式被匹配，如果都不满足，则Else规则被匹配。

6.根据权利要求1所述的基于规则的汽车车身系统控制方法，其特征在于：规则执行软件的工作过程按以下步骤进行：

d1、驱动层检测输入引脚状态变化，产生输入接口状态消息；

d2、转换层接收输入接口状态消息，根据配置库产生输入部件状态消息，即触发消息；

d3、规则层接收触发消息，根据规则库产生响应消息，即输出部件状态消息；

d4、转换层接收输出部件状态消息，根据配置库产生输出接口状态消息；

d5、驱动层接收输出接口状态消息，驱动输出引脚状态变化。

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