CN102529885B - 一种自动挡汽车基于指纹限速装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动挡汽车基于指纹限速装置及控制方法，属于汽车技术领域。它解决了未有通过指纹识别对应不同的身份限制最高行驶车速的问题。本装置包括用于采集生物指纹的指纹传感器和EMS，EMS上分别连接有电子节气门和指纹识别控制器，指纹识别控制器与指纹传感器连接，指纹识别控制器上还连接主机界面，指纹识别控制器接收指纹传感器检测的指纹数据，根据主机界面的输入信号对指纹数据库中的指纹数据进行存储、比对和删除并输出设定的控制限速信号给EMS，EMS控制电子节气门的开度。本控制方法包括如下步骤：A、指纹识别和注册；B、判断启动限速控制条件；C、判断指纹信息。本该装置和方法基于指纹识别技术，针对不同的使用者限制其行驶最高车速。

Description

一种自动挡汽车基于指纹限速装置及控制方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种自动挡汽车基于指纹限速装置及控制方法。

背景技术

随着科技的发展，在现实生活中，车辆作为生活的一部分，一个家庭拥有一部或多部车辆，一般很多家庭成员会一起使用。一般来说大人开车会比较稳重，年轻人控制能力较弱，在朋友的惑众下，容易出现飙车现象，从而容易造成交通安全事故。家人想给年轻的人买车，却又不是很放心。希望年轻人开得汽车速度能在自己安心的峰值范围之内，这样不仅能减少交通事故，同时也免得家人担心。

且中国专利文献公开了申请号为;200820235651.9的一种车辆限速器，包括车速检测装置、车速与限速信息比较装置，车速检测装置与车速与限速信息比较装置信号连接，车辆限速器具有超速报警提示装置，车速与限速信息比较装置与超速报警提示装置信号连接，该装置对车速进行监控，并进行超速报警提示。同时该装置不能针对不同的年龄、性别等具体情况进行身份认证匹配确定其不同的限速状况，且该装置不具体有限速功能，只单纯的起到超速警示的作用，需驾驶员做出降速反应，如果驾驶员不降速，则超速的安全隐患仍然存在。

随着科技的发展，现实生活中为了更准确的确定身份信息很多领域上使用了生物识别技术。所谓生物识别是指通过人类独有的生理特征进行识别，以确认其真实身份，而指纹识别为其中较为普遍的应用。指纹识别是指通过指纹传感器扫描并且产生指纹图像，再通过识别软件抽取、对比指纹特征，以确定是否为指纹所有人及其身份等。现实生活中指纹识别技术已经应用到生活的各个领域，如门禁管制、犯罪防制、电子装置使用管制以及金融交易等等。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种自动挡汽车基于指纹限速装置及控制方法，该装置和方法基于指纹识别技术，可针对汽车不同的使用者，限制其行驶该车能达到的最高车速。

本发明通过下列技术方案来实现：一种自动挡汽车基于指纹限速装置，包括用于采集生物指纹的指纹传感器和EMS,其特征在于，所述的EMS上分别连接有电子节气门和指纹识别控制器，所述的指纹识别控制器与指纹传感器连接，所述的指纹识别控制器上还连接有用于提供指纹管理的主机界面，所述的指纹识别控制器接收指纹传感器检测的指纹数据，指纹识别控制器存储若干个指纹信息形成指纹数据库，所述的指纹数据库内的每个指纹对应设置不同的限速标准，且所述的指纹识别控制器还用于根据主机界面的输入信号对指纹数据库中的指纹数据进行存储、比对和删除处理，所述的指纹识别控制器输出设定的控制限速信号给EMS,所述的EMS控制与之连接的电子节气门的开度，从而控制汽车行驶的最高车速。

指纹传感器采集生物指纹数据发送给指纹识别控制器，通过主机界面输入指纹注册信息使给该枚指纹信息存储与该枚指纹指纹识别数据存储于指纹识别控制器内，同时通过主机界面也可以对指纹数据进行对比和删除。当汽车发动后，启动汽车需进行指纹验证，把手指放在指纹传感器上，指纹传感器检测到当前的指纹识别信息发送给指纹识别控制器，指纹识别控制器与存储的指纹数据库进行比较判断后，指纹识别控制器发出控制指令与EMS进行通讯，EMS通过控制电子节气门的开度大小来实现该指纹存储信息的执行命令。EMS为发动机管理系统简称，具有低排放、低油耗、高功率等优点。EMS采用各种传感器，把发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号，送入控制器。控制器将这些信息与储存信息比较，精确计算后输出控制信号。EMS不仅可以精确控制燃油供给量，以取代传统的化油器，而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等，极大地提高了发动机性能。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置中，所述的指纹识别控制器的输入口还分别连接有用于识别刹车踏板是否踩下的刹车踏板传感器和用于检测当前档位状态的档位位置传感器，所述的指纹识别控制器还用于判别刹车踏板是否踩下和档位为P档，并在满足刹车踏板踩下和当前档位挂到P档位时，指纹识别控制器对指纹信息进行对比匹配。刹车踏板传感器和档位位置传感器检测的刹车信号和档位信号是为了保证汽车是在踩下刹车和自动变速器档位（P档）时进行启动，有效防止为做好驾驶准备的行驶可能存下的安全隐患。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置中，所述的指纹识别控制器分别通过CAN总线与主机界面和EMS进行通讯连接。这里使用CAN总线进行通讯连接，不仅提高通讯速度，同时也减少了车内电器件连接的线束。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置中，所述的主机界面包括显示屏和输入按键，所述的主机界面的显示屏用于显示指纹识别控制器的运行和管理状态，所述的输入按键用于给指纹识别控制器输入控制信息，并在显示屏上进行显示。主机界面具有显示和输入功能，方便和适用各类人群熟练应用。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置中，所述的主机界面包括具有触摸功能的触摸显示屏。触屏屏集合了输入和显示功能，使主机界面整体体积缩小。

一种自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方法，包括指纹识别控制器和指纹识别传感器，其特征在于，本控制方法包括如下步骤：

A、指纹识别和注册：从主机界面输入注册指令给指纹识别控制器，同时通过指纹传感器采集人物指纹信号给指纹识别控制器，指纹信号在指纹识别控制器内存储和注册，同时在主机界面显示注册成功，所述的指纹识别控制器内存储有若干指纹信息形成指纹数据库，且指纹数据库内的每个指纹可对应设置不同的限速标准；

B、判断启动限速控制条件：指纹识别控制器接收刹车踏板传感器的刹车踏板踩下和档位位置传感器检测到当前的汽车档位挂在P档两个条件同时满足时，指纹识别控制器判断当前该枚指纹的对应存储信息；当刹车踏板踩下和汽车档位挂到P档的两个条件任何一个未满足，指纹识别控制器不进行下步判断动作，即车辆不行驶；

C、判断指纹信息：在满足步骤B的判断条件下，指纹识别控制器对当前采集的该枚指纹对比注册成功的指纹信息进行对比匹配，当匹配成功时，根据存储的该枚指纹对应的信息输出控制指令给EMS，EMS通过控制电子节气门的开度完成实现控制指令。

首先对使用本车的驾驶员进行指纹注册，用户把手指放在指纹传感器上经过几秒的时间，主机界面显示注册成功后，该枚指纹成功存储于指纹识别控制器，同时可设置该指纹权限和其他信息，通过权限的授予可以注册多枚指纹信息，这样设置和存储多枚指纹在指纹识别控制器的指纹库内形成指纹集。如要使用车辆，需进行指纹识别通过才能行驶车辆，当通过检测同时满足驾驶员已经踩下刹车踏板和当前档位未P档时，指纹识别控制器进行下一步动作，把现在的该枚指纹识别信号与存储于指纹库内的指纹进行对比并确定该指纹信息和权限，发送相应的控制信号给EMS，EMS根据控制指令控制电子节气门的开度大小实现车辆限速。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方中，在所述的步骤A中，所述的注册成功的指纹分别存储为具有管理员权限和普通驾驶权限，所述的普通驾驶权限由管理员权限进行授权注册，且管理员权限管理普通驾驶权限最高车速。这里具有两种管理权限，方便管理员对特定想要保护的普通驾驶员进行限速管理，而普通驾驶权限要在管理员权限下进行注册并且没有修改权。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方中，在所述的步骤C中，所述的对比匹配采集的当前该枚指纹信息未注册，则指纹识别控制器不发送启动信号给EMS。这里对比未注册指纹信息不启动车辆，同时实现了防盗的功能，该车辆需由具有管理权限的管理员授权注册后才能使用。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方中，在所述的步骤C中，所述的对比匹配采集的当前该枚指纹信息具有管理员权限时，指纹识别控制器将启动信号和最高车速发送给EMS,所述的该枚指纹信息为普通驾驶权限时,指纹识别控制器将启动信号发送给EMS。这里表明具有管理员权限的驾驶员可以不对自己进行最高车速限定，同时可以限定普通驾驶员权限的行驶最高车速。

在上述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方中，所述的EMS通过控制电子节气门的开度大小，使车辆始终保持在设定的最高车速以内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过指纹传感器和指纹识别控制器对车辆的使用者信息进行存储，并且该指纹信息可设置为管理员权限和普通驾驶员权限，管理员权限能够管理和修改普通驾驶权限信息，由此可针识别的驾驶员身份，限制其行驶该车能达到的最高车速，确保安全驾驶。

2、本发明通过指纹识别技术对比指纹信息，同时控制使用本车辆的驾驶员为以注册指纹信息人员，具有车辆有效防盗功能。

3、本发明通过指纹识别控制器和EMS的通信连接，减少控制环节，使该装置结构简单，同时通过CAN总线实现通信，使的通信传输速度快，且有效减少车内线束。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制流示意程图；

图中，1、指纹识别控制器；2、主机界面；3、EMS；4、电子节气门；5、刹车踏板传感器；6、档位位置传感器；7、指纹传感器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、2所示，本自动挡汽车基于指纹限速装置包括用于采集生物指纹的指纹传感器7和EMS3,EMS3上分别连接有电子节气门4和指纹识别控制器1，指纹识别控制器1分别通过CAN总线与主机界面2和EMS3进行通讯连接。指纹识别控制器1与指纹传感器7连接，指纹识别控制器1上还连接有用于提供指纹管理的主机界面2，主机界面2包括用于显示指纹识别控制器1的运行和管理状态的显示屏和用于给指纹识别控制器1输入控制信息的输入按键，且输入信息在显示屏上进行显示。这里的主机界面2还可以包括具有触摸功能的触摸显示屏。

指纹识别控制器1接收指纹传感器7检测的指纹数据，且根据主机界面2的输入信号对指纹数据库中的指纹数据进行存储、比对和删除等处理。指纹识别控制器1存储若干个指纹信息形成指纹数据库，所述的指纹数据库内的每个指纹可对应设置不同的限速标准。并输出设定的控制限速信号给EMS3,EMS3控制与之连接的电子节气门4的开度。指纹识别控制器1的输入口还分别连接有用于识别刹车踏板是否踩下的刹车踏板传感器5和用于检测当前档位状态的档位位置传感器6，所述的指纹识别控制器1还用于判别刹车踏板是否踩下和档位为P档，并在满足刹车踏板踩下和当前档位挂到P档位时，指纹识别控制器1对指纹信息进行对比匹配。

首先对使用本车的驾驶员通过主机界面2进行指纹注册，用户把手指放在指纹传感器7上经过几秒的时间，主机界面2显示注册成功后，该枚指纹成功存储于指纹识别控制器1，同时可设置该指纹为管理员权限或为普通驾驶员权限和和其他控制信息，新车第一个注册者直接具有管理员权限，具有管理员权限的管理员可以对普通驾驶员的权限和信息进行修改和删除，通过管理员权限的授予普通驾驶员可以注册指纹信息，可以有多枚管理员指纹和普通驾驶员指纹，这样设置和存储多枚指纹在指纹识别控制器1的指纹库内形成指纹集。如要使用车辆，需进行指纹识别通过才能行驶车辆。

把手放到指纹传感器7上进行采集当前驾驶员指纹，同时指纹识别控制器1接收通过刹车踏板传感器5检测驾驶员是否踩下刹车踏板和档位位置传感器6检测的当前档位是否在P档，当同时满足刹车踩下和档位信号为P档位时，指纹识别控制器1进行下一步动作，把采集的该枚指纹识别信号与存储于指纹库内的指纹进行对比并确定该指纹信息和权限，对比该指未注册，则不发送启动命令给EMS3；如果对比结果该指纹为具有管理权限的指纹则发送启动信号给EMS3，EMS3打开电子节气门4，车辆启动；当对比结果该枚指纹具有普通驾驶员权限，则指纹识别控制器1发送启动信号和最高行驶车速发送给EMS3，EMS3打开电子节气门4启动车辆的同时，根据设置的最高车速，控制电子节气门4的开度大小，保证车辆始终在设定的最高车速以内行驶。

本自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方法包括如下具体步骤：

A、指纹识别和注册：从主机界面2输入注册指令给指纹识别控制器1，同时通过指纹传感器7采集人物指纹信号给指纹识别控制器1，指纹信号在指纹识别控制器1内存储和注册，同时在主机界面2显示注册成功。指纹识别控制器内存储有若干指纹信息形成指纹数据库，且指纹数据库内的每个指纹可对应设置不同的限速标准。注册成功的指纹分别存储为具有管理员权限和普通驾驶权限，普通驾驶权限由管理员权限进行授权注册，且管理员权限管理普通驾驶权限最高车速。

B、判断启动限速控制条件：指纹识别控制器1接收刹车踏板传感器5的刹车踏板踩下和档位位置传感器6检测到当前的汽车档位挂在P档两个条件同时满足时，指纹识别控制器1判断当前该枚指纹的对应存储信息；当刹车踏板踩下和汽车档位挂到P档的两个条件任何一个未满足，指纹识别控制器1不进行下步判断动作，即车辆不行驶。

C、判断指纹信息：在满足步骤B的判断条件下，指纹识别控制器1对当前采集的该枚指纹对比注册成功的指纹信息进行对比匹配，当匹配成功时，根据存储的该枚指纹对应的信息输出控制指令给EMS3，EMS3通过控制电子节气门4的开度完成实现控制指令。

对比匹配采集的当前该枚指纹信息未注册，则指纹识别控制器1不发送启动信号给EMS3。对比匹配采集的当前该枚指纹信息具有管理员权限时，指纹识别控制器1将启动信号和最高车速发送给EMS3,所述的该枚指纹信息为普通驾驶权限时,指纹识别控制器1将启动信号发送给EMS3。EMS3通过控制电子节气门4的开度大小，使车辆始终保持在设定的最高车速以内。

当用户购买车辆后，开启主机电源，主机开启后，进入车辆管理员用户注册界面，用户将手指放在指纹采集传感器上2-3S，主机显示注册成功，这枚指纹为该车辆的管理员，车辆对管理员没有限制作用；当车辆已经注册了管理员，下次注册时，需要通过主机的人机界面进行注册和管理员的授权，才能注册。注册成功后，管理员可以修改普通驾驶员的最高车速，以达到安全驾驶的目的。当用户驾驶时，首先需要踩刹车，挂P档，如果这两个条件有一个不满足，即使将注册过的手指放在指纹传感器7上也不启动车辆。当以上踩刹车和挂P档两个条件都满足后，指纹识别控制器1再判断该枚指纹是普通管理员还是车辆管理员，如果识别为车辆管理员，则将启动信号发送给发动机管理单元EMS3，车辆启动，不限制车速。如果识别为普通管理员，则将启动信号和最高限制车速发送给EMS3，车辆启动，此时，EMS3通过控制电子节气门4的开度大小，使车辆始终保持在最高车速以内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了指纹识别控制器1、主机界面2、EMS3、电子节气门4、刹车踏板传感器5、档位位置传感器6、指纹传感器7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种自动挡汽车基于指纹限速装置，包括用于采集生物指纹的指纹传感器（7）和EMS（3）,其特征在于，所述的EMS（3）上分别连接有电子节气门（4）和指纹识别控制器（1），所述的指纹识别控制器（1）与指纹传感器（7）连接，所述的指纹识别控制器（1）上还连接有用于提供指纹管理的主机界面（2），所述的指纹识别控制器（1）接收指纹传感器（7）检测的指纹数据，指纹识别控制器（1）存储若干个指纹信息形成指纹数据库，所述的指纹数据库内的每个指纹对应设置不同的限速标准，且所述的指纹识别控制器（1）还用于根据主机界面（2）的输入信号对指纹数据库中的指纹数据进行存储、比对和删除处理，所述的指纹识别控制器（1）输出设定的控制限速信号给EMS（3）,所述的EMS（3）控制与之连接的电子节气门（4）的开度，从而控制汽车行驶的最高车速，所述的指纹识别控制器（1）的输入口还分别连接有用于识别刹车踏板是否踩下的刹车踏板传感器（5）和用于检测当前档位状态的档位位置传感器（6），所述的指纹识别控制器（1）还用于判别刹车踏板是否踩下和档位为P档，并在满足刹车踏板踩下和当前档位挂到P档位时，指纹识别控制器（1）对指纹信息进行对比匹配。

2.根据权利要求1所述的自动挡汽车基于指纹限速装置，其特征在于，所述的指纹识别控制器（1）分别通过CAN总线与主机界面（2）和EMS（3）进行通讯连接。

3.根据权利要求2所述的自动挡汽车基于指纹限速装置，其特征在于，所述的主机界面（2）包括显示屏和输入按键，所述的主机界面（2）的显示屏用于显示指纹识别控制器（1）的运行和管理状态，所述的输入按键用于给指纹识别控制器（1）输入控制信息，并在显示屏上进行显示。

4.根据权利要求3所述的自动挡汽车基于指纹限速装置，其特征在于，所述的主机界面（2）包括具有触摸功能的触摸显示屏。

5.一种自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方法，包括指纹识别控制器（1）和指纹传感器（7），其特征在于，本控制方法包括如下步骤：

A、指纹识别和注册：从主机界面（2）输入注册指令给指纹识别控制器（1），同时通过指纹传感器（7）采集人物指纹信号给指纹识别控制器（1），指纹信号在指纹识别控制器（1）内存储和注册，同时在主机界面（2）显示注册成功，所述的指纹识别控制器（1）内存储有若干指纹信息形成指纹数据库，且指纹数据库内的每个指纹对应设置不同的限速标准；

B、判断启动限速控制条件：指纹识别控制器（1）接收刹车踏板传感器（5）的刹车踏板踩下和档位位置传感器（6）检测到当前的汽车档位挂在P档两个条件同时满足时，指纹识别控制器（1）判断当前该枚指纹的对应存储信息；当刹车踏板踩下和汽车档位挂到P档的两个条件任何一个未满足，指纹识别控制器（1）不进行下步判断动作，即车辆不行驶；

C、判断指纹信息：在满足步骤B的判断条件下，指纹识别控制器（1）对当前采集的该枚指纹对比注册成功的指纹信息进行对比匹配，当匹配成功时，根据存储的该枚指纹对应的信息输出控制指令给EMS（3），EMS（3）通过控制电子节气门（4）的开度完成实现控制指令。

6.根据权利要求5所述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方法，其特征在于，在所述的步骤A中，所述的注册成功的指纹分别存储为具有管理员权限和普通驾驶权限，所述的普通驾驶权限由管理员权限进行授权注册，且管理员权限管理普通驾驶权限最高车速。

7.根据权利要求6所述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方法，其特征在于，在所述的步骤C中，所述的对比匹配采集的当前该枚指纹信息未注册，则指纹识别控制器（1）不发送启动信号给EMS（3）。

8.根据权利要求6或7所述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方法，其特征在于，在所述的步骤C中，所述的对比匹配采集的当前该枚指纹信息具有管理员权限时，指纹识别控制器（1）将启动信号和最高车速发送给EMS（3）,所述的该枚指纹信息为普通驾驶权限时,指纹识别控制器（1）将启动信号发送给EMS（3）。

9.根据权利要求8所述的自动挡汽车基于指纹限速装置的控制方法，其特征在于，所述的EMS（3）通过控制电子节气门（4）的开度大小，使车辆始终保持在设定的最高车速以内。

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