CN103247185B - 一种车辆入弯防侧翻提醒系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆入弯防侧翻提醒系统和方法，该提醒系统包括人机交互模块、运算处理模块、车辆信息数据存储模块、车辆运行状态采集模块、GPS定位模块、道路信息存储模块和报警决策模块，该人机交互模块与报警决策模块相连；该车辆信息数据存储模块存储有整车参数数据，该车辆运行状态采集模块采集车辆运行数据，该GPS定位模块获取车辆的当前位置信号；该道路信息存储器存储有道路弯道数据；该运算处理模块计算出相应弯道的极限车速；该报警决策模块在车辆处于弯道区域时比较当前车速和极限车速，并根据比较结果而决定是否通知人机交互模块报警。本发明能起到提醒驾驶人员降速，并达到防止车辆侧翻以及保证驾驶员和乘员安全的功效。

Description

一种车辆入弯防侧翻提醒系统和方法
技术领域
本发明涉及车载提醒系统领域，更具体的说是涉及一种车辆入弯防侧翻提醒系统和方法。
背景技术
近年来，随着我国道路交通条件的迅速改善，汽车的行驶速度普遍提高。特别是对于客车，由于其重量和尺寸均较大，在弯道上高速行驶时，如果侧向加速度或者车身侧倾角超过汽车的侧翻阙值，则容易发生侧翻事故。
因此在车辆入弯前，根据道路弯道特性参数和车辆侧翻阙值提醒驾驶员将车速降低到安全的入弯车速，则会极大地降低车辆入弯发生侧翻的可能性，并保证驾驶员和乘员的人身安全。
有鉴于此，本发明人针对现有车辆容易发生侧翻事故的缺陷深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆入弯防侧翻提醒系统，从而最大限度地防止车辆侧翻，并保证驾驶员与乘员的安全。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种车辆入弯防侧翻提醒系统，其中，包括人机交互模块、运算处理模块以及均与运算处理模块相连的车辆信息数据存储模块、车辆运行状态采集模块、GPS定位模块、道路信息存储模块和报警决策模块，该人机交互模块与报警决策模块相连；该车辆信息数据存储模块存储有整车参数数据，该车辆运行状态采集模块采集车辆运行数据并传输至运算处理模块，该GPS定位模块则获取车辆的当前位置信号并传输至运算处理模块；该道路信息存储器存储有道路弯道数据并供运算处理模块调用；该运算处理模块则基于整车参数数据、车辆运行数据和道路弯道数据而计算出相应弯道的极限车速；该报警决策模块基于道路弯度数据和GPS定位模块的当前位置信号来判断是否车辆处于弯道区域，若是则比较当前车速和极限车速，并根据比较结果而决定是否通知人机交互模块报警。
进一步，该人机交互模块还包括与运算处理模块相连的输入界面，该输入界面用于供驾驶员输入当前车辆的载荷情况。
进一步，该整车参数数据包括整车重量、车辆重心位置、轴距、悬架类型、侧倾刚度、转向系参数以及轮胎特性；该车辆运行数据包括车速、油门踏板开度、制动踏板开度以及离合器踏板状态；该道路弯道数据包括道路类型、道路宽度以及弯道特性参数。
进一步，该人机交互模块、运算处理模块、车辆信息数据存储模块、车辆运行状态采集模块、GPS定位模块和报警决策模块均设置在车载终端电脑上，该道路信息存储模块则设置在车联网信息中心；该车辆入弯防侧翻提醒系统还包括设置在车载终端电脑并与运算处理模块相连的无线通讯模块以及设置在车联网信息中心的网络通讯系统，该无线通讯模块接收车联网信息中心的网络通讯系统发出的道路弯道数据。
本发明的第二目的在于提供一种车辆入弯防侧翻提醒方法，其中，包括如下步骤：
①、实时采集车辆的当前位置信号并与预存的道路弯道数据进行比较，从而判断车辆是否处于弯道区域；
②、若处于弯道区域，则结合整车参数数据、车辆运行数据以及道路弯道数据而计算出极限车速；若不处于弯道区域则重复步骤①；
③、比较极限车速与车辆运行数据中的当前车速，并根据比较结果而确定是否产生提醒信息。
进一步，在步骤①中，该道路弯道数据对应于每一弯道均对应设置有入弯矩形区域和出弯矩形区域，该入弯矩形区域和出弯矩形区域分别位于弯道的入口和出口并均基于经纬度坐标而定义；当车辆当前位置信号的经纬度落入入弯矩形区域时，则表明车辆进入了弯道区域；当车辆当前位置信号的经纬度落入出弯矩形区域时则表明车辆离开了弯道区域。
进一步，该道路弯道数据还包括对应于每一弯道并覆盖了整个当前弯道的弯道矩形区域，该入弯矩形区域和出弯矩形区域均位于弯道矩形区域内；当车辆当前位置信号的经纬度落入弯道矩形区域时则表明处于弯道区域，而当车辆离开了弯道矩形区域在表明离开了弯道区域。
进一步，该车辆运行数据包括当前车速、油门踏板开度以及制动踏板开度；在步骤③中，若当前车速u＞极限车速us并且制动踏板开度为0，则提醒驾驶员减速；若us≥u≥k*us并且油门踏板开度＞0并且制动踏板开度=0，则提醒驾驶员减速；若us≥u≥k*us并且制动踏板开度＞0，则无提醒；若u≤k*us，则无提醒；k为安全系数，0.8<k<1.0。
进一步，在步骤②中，该整车参数数据包括整车重量、车辆重心高度、轴距、悬架重量、侧倾率和侧倾中心高度；该道路弯道数据包括道路类型、道路宽度以及弯道特性参数。
进一步，在步骤②中，该整车参数数据还包括通过人机交互模块中输入界面输入的当前车辆的载荷情况。
采用上述结构后，本发明涉及的一种车辆入弯防侧翻提醒系统和方法，其通过整车参数数据、车辆运行数据和道路弯道数据而计算出相应弯道的极限车速，并在车辆进入弯道时将当前车速与极限车速进行比较，并根据比较结果而向驾驶人员发出告警，从而起到提醒驾驶人员降速，进而达到防止车辆侧翻以及保证驾驶员和乘员安全的功效。
附图说明
图1为本发明涉及一种车辆入弯防侧翻提醒系统较佳实施例中车联网信息中心的框架图；
图2为本发明涉及一种车辆入弯防侧翻提醒系统较佳实施例中车载终端电脑的框架图；
图3为本发明涉及一种车辆入弯防侧翻提醒方法较佳实施例的工作流程图；
图4为本发明涉及一种车辆入弯防侧翻提醒方法在判断车辆是否处于弯道区域的优选方案的示意图。
图中：
防侧翻提醒系统100
车联网信息中心1车辆信息数据库11
道路信息存储模块12网络通讯系统13
车队运营调度管理系统14车辆运行监控系统15
车载终端电脑2运算处理模块21
车辆信息数据存储模块22车辆运行状态采集模块23
GPS定位模块24报警决策模块25
人机交互模块26无线通讯模块27
入弯矩形区域A出弯矩形区域B
弯道矩形区域C。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图1和图2所示，本发明涉及的一种车辆入弯防侧翻提醒系统100较佳实施例，该防侧翻提醒系统100包括车联网信息中心1和车载终端电脑2，其中：
如图1所示，该车联网信息中心1具有车辆信息数据库11、道路信息存储模块12、网络通讯系统13、车队运营调度管理系统14以及车辆运行监控系统15。
该车辆信息数据库11存储着车队所有运营车辆的基本信息参数，具体包括车号、车型、主要零部件总成的参数。
该道路信息存储模块12在本实施例中，其实际为整个车联网信息中心1的地图和道路数据库，其包含有国内所有入网道路的道路弯道数据，即包括道路类型、道路宽度以及弯道特性参数。当然在最窄的应用中，该道路信息存储模块12可以仅存储有车辆当前路段中的道路弯道数据。
该网络通讯系统13供与外部的网络通信，从而将道路信息存储模块12中与车辆当前需行驶道路的道路弯道数据发送至车载终端电脑2。
该车队运营调度管理系统14在车队的调度管理人员的操作下，可以对运营车辆的目的地、行驶路线进行统一调度规划，确定合理的行驶路线，并对突发情况进行必要的应对和调度。
该车辆运行监控系统15则实时地对车辆运行状态进行监控，包括GPS定位、车速、发动机运行状态等，同时还可以通过车内摄像头监控车辆是否安全运行。
如图2所示，该车载终端电脑2具有运算处理模块21、车辆信息数据存储模块22、车辆运行状态采集模块23、GPS定位模块24、报警决策模块25、人机交互模块26以及无线通讯模块27，该车载终端电脑2通过该无线通讯模块27而与车联网信息中心1的网络通讯系统13通信，并将车辆行驶道路的道路弯道数据发送至运算处理器。
该车辆信息数据存储模块22、车辆运行状态采集模块23、GPS定位模块24、无线通讯模块27和报警决策模块25均与运算处理模块21相连，该人机交互模块26与报警决策模块25相连；该车辆信息数据存储模块22存储有整车参数数据，该整车参数数据包括整车重量、车辆重心高度、轴距、悬架重量、侧倾率和侧倾中心高度。
该车辆运行状态采集模块23采集车辆运行数据并传输至运算处理模块21，该车辆运行数据包括车速、油门踏板开度、制动踏板开度以及离合器踏板状态，其具体可以通过与CAN总线通信而获得。
该GPS定位模块24则获取车辆的当前位置信号并传输至运算处理模块21，具体其还可以获取车辆当前位置的天气情况，通过该天气情况的采集分析从而可以用于对下述的安全系数进行设定；该运算处理模块21则基于整车参数数据、车辆运行数据和道路弯道数据而计算出相应弯道的极限车速；该报警决策模块25基于道路弯度数据和GPS定位模块24的当前位置信号来判断是否车辆处于弯道区域，若是则比较当前车速和极限车速，并根据比较结果而决定是否通知人机交互模块26报警。具体地，该人机交互模块26可以包含有视频和音频系统，从而起到全面报警的作用。另外，优选地，该人机交互模块26还包括与运算处理模块21相连的输入界面，该输入界面用于供驾驶员输入当前车辆的载荷情况，如此该运算处理模块21能够更加准确地把握车辆的整车重量和车辆重心，进而优化整个提醒系统的准确度。
为了让本发明能被充分公开，本发明还提供了一种车辆入弯防侧翻提醒方法，其中，至少包括如下步骤：
①、实时采集车辆的当前位置信号并与预存的道路弯道数据进行比较，从而判断车辆是否处于弯道区域；
②、若处于弯道区域，则结合整车参数数据、车辆运行数据以及道路弯道数据而计算出极限车速；若不处于弯道区域则重复步骤①；优选地，该整车参数数据还包括通过人机交互模块26中输入界面输入的当前车辆的载荷情况；
③、比较极限车速与车辆运行数据中的当前车速，并根据比较结果而确定是否产生提醒信息。
如图3和图4所示，下面结合上述防侧翻提醒系统100较佳实施例来对该防侧翻提醒方法的较佳实施方案进行详细描述：
车队调度管理人员在得到车辆调度安排后，向车辆驾驶员发出出车指令。同时，车队运营调度管理系统14对运营车辆的目的地、行驶路线进行统一调度规划，确定合理的行驶路线。此时车联网信息中心1在确认车载终端电脑2启动后，会将确定好的行驶路线通过无线通讯网络发送到车载终端电脑2，并将道路信息存储模块12中的道路弯道数据，具体可以为道路曲率半径，其还可以包括道路类型、道路宽度、弯道转向特性等参数，一并配置给车载终端电脑2。
车辆出车运行过程中，车载终端电脑2首先还通过GPS定位模块24判断车辆是否按照车联网信息中心1所配置的路线进行运营，若吻合则进入弯曲区域判定模式。若车辆未按照既定路线行驶，则车载终端电脑2将向车联网信息中心1发出路线重新计算和道路参数配置的请求，然后再发送到车载终端电脑2。
如图4所示，优选地，车载终端电脑2用如下的方式来判断车辆是否处于弯道中：
该道路弯道数据对应于每一弯道均对应设置有入弯矩形区域A和出弯矩形区域B，该入弯矩形区域A和出弯矩形区域B分别位于弯道的入口和出口并均基于经纬度坐标而定义；当车辆当前位置信号的经纬度落入入弯矩形区域A时，则表明车辆进入了弯道区域；当车辆当前位置信号的经纬度落入出弯矩形区域B时则表明车辆离开了弯道区域。
另外，为了避免车辆进入入弯矩形区域A后，由于GPS定位模块24失效等原因，因为无法进入到出弯矩形区域B而导致没有解除提醒的风险；该道路弯道数据还包括弯道矩形区域C，该弯道矩形区域C对应于每一弯道并覆盖了整个当前弯道，该入弯矩形区域A和出弯矩形区域B均位于弯道矩形区域C内；当车辆当前位置信号的经纬度落入弯道矩形区域C时则表明处于弯道区域，而当车辆离开了弯道矩形区域C在表明离开了弯道区域。当然判断入弯的方式和出弯的方式并不限于上述，比如其还可以直接采集记录弯道长度并通过统计实际行驶弯道的长度来判断是否出弯。
若车辆处于弯道中，则结合整车参数数据、车辆运行数据以及道路弯道数据而计算出极限车速；其具体是采用准静态侧翻模型，该极限车速计算过程如下：
；
；
其中ms为悬挂质量（单位kg）；us为极限车速（单位km/h）；R为曲率半径（单位m）；ay为侧翻发生时的临界侧向加速度（单位m/s2）；Gs为悬架重量（单位N）；g为重力加速度；B为轴距（单位m）；hg为重心高度（单位m）；hr为侧倾中心高度（m）；Rφ为侧倾率（单位rad/g）。
作为具体的一种比较及报警方式，该车辆运行数据包括当前车速、油门踏板开度以及制动踏板开度；
在步骤③中：
若u＞us并且制动踏板开度为0，则提醒驾驶员减速；
若us≥u≥k*us并且油门踏板开度＞0并且制动踏板开度=0，则提醒驾驶员减速；
若us≥u≥k*us并且制动踏板开度＞0，则无提醒；
若u≤k*us，则无提醒。
其中，k为安全系数，并0.8<k<1.0；其与行驶道路湿滑程度和道路曲率半径有关，具体是通过GPS定位模块24来获取车辆当前位置的天气情况。
综上所述，本发明涉及的一种车辆入弯防侧翻提醒系统和方法，其通过整车参数数据、车辆运行数据和道路弯道数据而计算出相应弯道的极限车速，并在车辆进入弯道时将当前车速与极限车速进行比较，并根据比较结果而向驾驶人员发出告警，从而起到提醒驾驶人员降速，进而达到防止车辆侧翻以及保证驾驶员和乘员安全的功效。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种车辆入弯防侧翻提醒系统，其特征在于，包括人机交互模块、运算处理模块以及均与运算处理模块相连的车辆信息数据存储模块、车辆运行状态采集模块、GPS定位模块、道路信息存储模块和报警决策模块，该人机交互模块与报警决策模块相连；该车辆信息数据存储模块存储有整车参数数据，该车辆运行状态采集模块采集车辆运行数据并传输至运算处理模块，该GPS定位模块则获取车辆的当前位置信号并传输至运算处理模块；该道路信息存储模块存储有道路弯道数据并供运算处理模块调用；该运算处理模块则基于整车参数数据、车辆运行数据和道路弯道数据而计算出相应弯道的极限车速；该报警决策模块基于道路弯度数据和GPS定位模块的当前位置信号来判断是否车辆处于弯道区域，若是则比较当前车速和极限车速，并根据比较结果而决定是否通知人机交互模块报警；该人机交互模块、运算处理模块、车辆信息数据存储模块、车辆运行状态采集模块、GPS定位模块和报警决策模块均设置在车载终端电脑上，该道路信息存储模块则设置在车联网信息中心；该车辆入弯防侧翻提醒系统还包括设置在车载终端电脑并与运算处理模块相连的无线通讯模块以及设置在车联网信息中心的网络通讯系统，该无线通讯模块接收车联网信息中心的网络通讯系统发出的道路弯道数据。
2.如权利要求1所述的一种车辆入弯防侧翻提醒系统，其特征在于，该人机交互模块还包括与运算处理模块相连的输入界面，该输入界面用于供驾驶员输入当前车辆的载荷情况。
3.如权利要求1所述的一种车辆入弯防侧翻提醒系统，其特征在于，该整车参数数据包括整车重量、车辆重心高度、轴距、悬架重量、侧倾率和侧倾中心高度；该车辆运行数据包括车速、油门踏板开度、制动踏板开度以及离合器踏板状态；该道路弯道数据包括道路类型、道路宽度以及弯道特性参数。
4.一种车辆入弯防侧翻提醒方法，其特征在于，包括如下步骤：
①、实时采集车辆的当前位置信号并与预存的道路弯道数据进行比较，从而判断车辆是否处于弯道区域；
②、若处于弯道区域，则结合整车参数数据、车辆运行数据以及道路弯道数据而计算出极限车速；若不处于弯道区域则重复步骤①；
③、比较极限车速与车辆运行数据中的当前车速，并根据比较结果而确定是否产生提醒信息；该车辆运行数据包括当前车速、油门踏板开度以及制动踏板开度；若当前车速u＞极限车速us并且制动踏板开度为0，则提醒驾驶员减速；若us≥u≥k*us并且油门踏板开度＞0并且制动踏板开度=0，则提醒驾驶员减速；若us≥u≥k*us并且制动踏板开度＞0，则无提醒；若u≤k*us，则无提醒;k为安全系数，0.8<k<1.0。
5.如权利要求4所述的一种车辆入弯防侧翻提醒方法，其特征在于，在步骤①中，该道路弯道数据对应于每一弯道均对应设置有入弯矩形区域和出弯矩形区域，该入弯矩形区域和出弯矩形区域分别位于弯道的入口和出口并均基于经纬度坐标而定义；当车辆当前位置信号的经纬度落入入弯矩形区域时，则表明车辆进入了弯道区域；当车辆当前位置信号的经纬度落入出弯矩形区域时则表明车辆离开了弯道区域。
6.如权利要求5所述的一种车辆入弯防侧翻提醒方法，其特征在于，该道路弯道数据还包括对应于每一弯道并覆盖了整个当前弯道的弯道矩形区域，该入弯矩形区域和出弯矩形区域均位于弯道矩形区域内；当车辆当前位置信号的经纬度落入弯道矩形区域时则表明处于弯道区域，而当车辆当前位置信号的经纬度不在弯道矩形区域时则表明离开了弯道区域。
7.如权利要求4所述的一种车辆入弯防侧翻提醒方法，其特征在于，在步骤②中，该整车参数数据包括整车重量、车辆重心高度、轴距、悬架重量、侧倾率和侧倾中心高度；该道路弯道数据包括道路类型、道路宽度以及弯道特性参数。
8.如权利要求4所述的一种车辆入弯防侧翻提醒方法，其特征在于，在步骤②中，该整车参数数据还包括通过人机交互模块中输入界面输入的当前车辆的载荷情况。
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