CN105667512A - 一种车路协同的汽车自动起停控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车路协同的汽车自动起停控制系统。所述系统由路侧单元和车载单元组成；路侧单元用于向配置有车载单元的车辆发送道路交叉口地理位置信息、交通信号灯相位状态和周期时间信息；车载单元用于获取车辆的当前车速、车辆与车辆的距离信息、车辆与道路交叉口之间的距离信息以及交通信号灯相位状态和周期时间信息；根据车辆起停控制逻辑，主控模块经运算处理判断：在当前车速下，车辆与车辆之间的距离是否大于安全车距以及车辆是否能够不停车直接通过道路交叉口，以发出减速、停车或起动车辆的指令，实现对车辆的自动起停控制。本发明优点在于缩短车辆在道路交叉口的滞留时间，若大规模使用，将使交通系统排放和能耗显著下降。

Description

一种车路协同的汽车自动起停控制系统
技术领域
本发明属于车辆工程领域，涉及一种车辆通过有信号控制的道路交叉口时，车路协同的车辆自动起停控制系统。
背景技术
随着汽车保有量的快速增长，城市道路交叉口处交通拥堵现象频发，在造成道路通行能力下降的同时，还使汽车怠速工况时间增长，不仅导致燃油消耗量的增多，还加重了环境的污染程度。因此，使汽车高效、安全的通过道路交叉口的技术方法一直是人们关注的问题。目前，已有的汽车自动起停控制技术，是以计算机控制汽车自动起停。起停控制单元以获取车辆相关状态信息为基础，按照规定的汽车起动或停车控制逻辑，经起停控制单元对采集的信息处理后，完成对汽车的自动起停控制。例如，汽车在道路交叉路口遇红灯信号禁止通过时，驾驶员踩下制动踏板并摘挡时，起停控制单元自动检测制动踏板状态、变速器挡位、车轮转速状态等信息；当满足制动踏板已踩下、变速器挡位为空挡以及车轮转速为零等条件时，起停控制单元使发动机自动停止转动并使车辆停止运行；而当信号灯变绿后，驾驶员踩下离合器，随即就可以自动起动发动机并在驾驶员挂挡及踩加速踏板时使车辆前进。实际应用结果表明，上述技术方法在一般路况条件下可以节约燃油5％，而在拥堵路段中最高可以节约燃油达到15％左右。
上述汽车自动起停控制技术存在的不足主要是：采用这种汽车自动起停控制方式的车辆，在通过有信号控制的道路交叉口时，仍需要驾驶员对交叉口的通行信号状态进行准确判断，在规定的相关操作动作基础上，触发控制单元使车辆进入自动起停控制状态。所以，这些技术方式还与驾驶员的认知判断和操作过程相关，即仍与人的因素有关。特别是，由于驾驶员与交通信号之间的协调一致反应还有延迟滞后现象存在，其技术方法所具有的节能潜力还没有得到充分的发挥。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用车路信息交互通讯方式，将道路交叉口交通信号状态信息直接传送到要通过道路交叉口的车辆内，由车载控制单元在对相关信息处理的基础上进行车辆自动起停控制的系统。
本发明采用的技术方案是：一种车路协同的汽车自动起停控制系统由路侧单元和车载单元组成；路侧单元装在道路交叉口交通信号控制机内，由读取道路交叉口各交通信号灯相位状态和周期时间信息的交通控制信号读取模块以及与车载单元进行信息交互的路侧通讯模块构成；车载单元安装在车辆内，由主控模块、与路侧单元进行信息交互换的车载通讯模块、读取车辆运行方向和位置信息的定位模块、检测车辆与车辆距离的车间距检测模块、监测转向信号状态的转向监测模块、检测车辆行驶速度的车速检测模块、对车辆进行自动起停控制的起停控制模块、显示交通信号灯相位状态和周期时间信息的显示模块构成。
本发明采用技术方案的工作原理是：所述路侧单元中的交通控制信号读取模块读取道路交叉口各交通信号灯相位状态和周期时间，并将此信息输出至路侧通讯模块；所述路侧通讯模块以广播的方式，除向车载单元发送交叉口地理位置信息外，还发送道路交叉口各交通信号灯相位状态和周期时间，如：直行、左转车道的交通信号灯相位状态和周期时间。
所述车载单元中的车载通讯模块与主控模块相连，主控模块与定位模块、车间距检测模块、转向监测模块、车速检测模块、起停控制模块、显示模块相连；根据车辆起停控制逻辑，主控模块经运算处理判断：在当前车速下，车辆与车辆之间的距离是否大于安全车距以及车辆是否能够不停车直接通过道路交叉口；根据判断结果，主控模块发出减速、停车或起动车辆的指令，并输出至起停控制模块，实现对车辆的自动起停控制。
本发明有益的技术效果为：(1)本发明的应用可使配置有车载单元的车辆通过道路交叉口时，减少驾驶员对车辆的起停操作次数，降低驾驶强度；(2)本发明的应用可以实现车辆在道路交叉口起步时的快速响应，缩短起步时间，从而有效降低车辆在通过道路交叉口时的能耗和排放污染，并有利于提升道路交叉口的通行效率及驾驶安全性。
附图说明
图1是本发明所述系统在道路交叉口构成示意图；
图2是本发明所述路侧单元物理结构示意图；
图3是本发明所述车载单元物理结构示意图；
图4是本发明的控制逻辑工作流程示意图；
图中，1为交通信号灯；2为路侧单元；3为交通信号控制机；4为车载单元；5为车辆；6为车载单元；7为车辆；8为交通信号读取模块；9为路侧通讯模块；10为主控模块；11为起停控制模块；12为显示模块；13为车速检测模块；14为转向监测模块；15为车间距检测模块；16为定位模块；17为车载通讯模块。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种车路协同的汽车自动起停控制系统由路侧单元2和车载单元6组成；路侧单元2安装在道路交叉口交通信号控制机3内，由读取道路交叉口各交通信号灯1相位状态和周期时间信息的交通控制信号读取模块8(见图2)以及与车载单元6进行信息交互的路侧通讯模块9(见图2)构成，用于向配置有车载单元6(见图3)的车辆7发送道路交叉口地理位置信息、交通信号灯1相位状态和周期时间信息；车载单元6安装在车辆7内，用于获取车辆7的当前车速、车辆7与车辆5的距离信息、车辆7与道路交叉口之间的距离信息以及交通信号灯1相位状态和周期时间信息；根据车辆起停控制逻辑(见图4)，主控模块10(见图3)经运算处理判断：在当前车速下，车辆7与车辆5之间的距离是否大于安全车距以及车辆7是否能够不停车直接通过道路交叉口；根据判断结果，主控模块10发出减速、停车或起动车辆的指令，并输出至起停控制模块10(见图3)，实现对车辆7的自动起停控制。
如图2所示，路侧单元2由读取道路交叉口各交通信号灯11相位状态和周期时间信息的交通控制信号读取模块8、与车载单元6进行信息交换的路侧通讯模块9构成；交通控制信号读取模块8以单片机CPU为核心控制单元，其I/O数据线与交通信号控制机3的信号控制线相连，读取交通信号控制机3发出的道路交叉口各交通信号灯1相位状态和周期时间信息；道路交叉口地理位置信息固化在交通控制信号读取模块8的单片机存储单元内，用于车辆7判断与交叉口之间距离的基准信息；交通控制信号读取模块8以单片机的并行数据线与路侧通讯模块9相连，将道路交叉口地理位置信息、交通信号灯1相位状态和周期时间信息传输到路侧通讯模块9；交通控制信号读取模块8的单片机按道路交叉口各交通信号灯全部相位状态和周期时间控制路侧通讯模块9以广播模式向将通过道路交叉口的配置有车载单元6的车辆7发送信息。
如图3所示，车载单元6安装在车辆7上，由主控模块10、车载通讯模块17、定位模块16、车间距检测模块15、转向监测模块14、车速检测模块13、显示模块12和起停控制模块11构成。
所述的主控模块10以单片机CPU为核心控制单元，与车载通讯模块17、定位模块16、车间距检测模块15和显示模块14分别通过数据锁存器由并行数据线相连接，转向监测模块13、车速检测模块12及起停控制模块11由I/O数据线相连。
所述的车载通讯模块17与主控模块10之间经过锁存器由并行数据线相连接，用于接收来自路侧单元2发送的交叉口地理位置信息、交通信号灯1相位状态和周期时间信息，并在片选信号的控制下传送至主控模块10。
所述的定位模块16与主控模块10之间经过锁存器由并行数据线相连接，定位模块16以GPS单元为核心，检测车辆7当前所处位置的地理位置信息，并在片选信号的控制下传送至主控模块10。
所述的车间距检测模块15与主控模块10之间经过锁存器由并行数据线相连接，车间距检测模块15采用超声波测距传感器检测车辆7与车辆5之间的车距，即检测本车与前车之间的行驶安全距离，并在片选信号的控制下传送至主控模块10。
所述的转向监测模块14与主控模块10由I/O数据线相连，转向监测模块14检测车辆转向灯的状态信息，并经I/O数据线传送至主控模块10。
所述的车速检测模块13与主控模块10由I/O数据线相连，车速检测模块13检测到的车辆21当前车速信息经I/O数据线传送至主控模块10。
所述的起停控制模块11与主控模块10由I/O数据线相连，主控模块10发出的减速、停车或起动车辆指令经I/O数据线传送至起停控制模块10，实现对车辆7的自动起停控制。
所述的显示模块12与主控模块10之间经过锁存器由并行数据线相连接；在CPU发出的片选信号控制下，交通信号灯1相位状态和周期时间信息由主控模块10传输到显示模块12；显示模块12的显示器安装设置在驾驶室内仪表板上，为驾驶员提供交通信号灯的相位状态和周期时间信息。
如图4所示，车载单元中的主控模块根据路侧单元信息、车辆7与车辆5的距离信息，判断车辆7与车辆5距离是否大于安全车距，若距离小于安全车距则减速停车，否则将继续行驶并判断是否到达道路交叉口，若到达道路交叉口则判断车辆7、车辆5行驶方向的交通信号灯1是否为黄灯或红灯，若为红等或黄灯则减速停车，否则将继续行驶。
其中，相应的控制指令包括但不限于减速停车、起动车辆的指令。所述定位模块例如但不限于采用GPS模块，即可以采用一种或多种定位方式融合实现车辆定位。所述的车间距检测模块例如但不限于超声波测距模块。所述主控模块可以但不限于采用单片机、嵌入式的芯片实现。
以上所述仅为本发明的优选实施例，仅仅是示意性的而不是限定性的。因此，在不偏离本发明原理的前提下所做的任何修改、等同替换以及等效结构变化，均仍属于本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种车路协同的汽车自动起停控制系统，包含有路侧单元(2)和车载单元(6)，其特征在于所述路侧单元(2)由交通控制信号读取模块(8)和路侧通讯模块(9)构成；所述车载单元(6)由主控模块(10)、车载通讯模块(17)、定位模块(16)、车间距检测模块(15)、转向监测模块(14)、车速检测模块(13)、起停控制模块(11)和显示模块(12)构成。
2.根据权利要求1所述的一种车路协同的汽车自动起停控制系统，其特征在于所述路侧通讯模(9)块以广播的方式，向配置有所述车载单元(6)的车辆(7)发送道路交叉口地理位置信息、交通信号灯(1)相位状态和周期时间信息。
3.根据权利要求1所述的一种车路协同的汽车自动起停控制系统，其特征在于所述车载单元(6)安装在驾驶室内，所述主控模块(10)根据车辆起停控制逻辑判断：在当前车速下，车辆(7)与车辆(5)之间的距离是否大于安全车距以及车辆(7)是否能够不停车直接通过道路交叉口；根据判断结果，所述主控模块(10)发出减速、停车或起动车辆的指令，并输出至所述起停控制模块(10)，实现对车辆(7)的自动起停控制。
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