CN105835755A - 基于obd接口的智能车灯控制系统和车身总线协议自适应方法 - Google Patents

基于obd接口的智能车灯控制系统和车身总线协议自适应方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于OBD接口的智能车灯控制系统和车身总线协议自适应方法，该系统主要由信息采集单元和智能车灯控制单元两部分构成。所述信息采集单元通过汽车OBD接口读取行车信息并采用无线通信的方式将行车信息发送给智能车灯控制单元，所述智能车灯控制单元根据所接收到的行车信息控制车灯照明模式的转换，实现车灯的智能化控制。与现有的AFS系统相比，本系统借助于车辆自身OBD接口直接读取行车信息，无需外部加装传感器，降低了系统成本和安装工时。同时，本系统整合了当前主流的车身总线协议，通过协议自匹配识别过程，可以满足不同车型信息采集需求。

Description

基于OBD接口的智能车灯控制系统和车身总线协议自适应方法
技术领域
本申请属于车载灯光智能控制领域，特别是涉及一种基于OBD接口的智能车灯控制系统。
背景技术
权威数据显示，60％的交通事故发生在夜间，22％发生在天气不好的情况，仅18％发生在光线良好的白天。因此，车灯照明与交通安全密切相关。一方面，配光效果差的车灯无法满足急弯陡坡等复杂路况的照明要求；另一方面，高速行驶中，人眼处于持续紧张的状态，不好的照明效果容易引起驾驶员视觉疲劳，从而导致交通事故的发生。但对于大多数驾驶员而言，车灯控制仍然局限于点亮或者熄灭，通常还无法根据外部具体的行车环境和实时路况信息实现车灯照明模式的智能化控制。
目前关于智能车灯的技术方案大体可以分为以下两类：
(1)通过在汽车外部安装相关传感器采集行车信息，再根据相关信息控制车灯的随动转向，实现车灯的智能化控制。如中国专利申请201510148964.5中公开了一种模块化自主式汽车前照灯随动转向装置，该装置包括车灯以及驱动车灯动作的步进电机，装置中还设置有感应车辆行驶方向的陀螺仪、以及感应车辆加速信息的加速传感器。
(2)基于网络技术，读取车身电子控制单元(ECU)内部的实时行车信息，再根据行车数据信息，实现车灯的智能化控制。如中国专利申请第200810151503.3公开了一种基于网络技术的自适应前照灯系控制系统及其控制方法，该系统中的AFS控制器通过CAN/LIN与车身网络联接，以读取方向盘转角、车速和悬架高度等车身信息，从而实现车灯的智能化控制。
上述两种方案虽然有一定的实际效果，但均存在一些问题。例如，方案(1)中在车灯中外置陀螺仪和加速传感器，一方面增加了成本；另一方面还增大了安装难度，降低了系统的实用性。并且外置传感器测得的行车信息相对于实际的行车数据而言，存在一定的误差。方案(2)中AFS控制器只能通过特定的一种协议读取车身的传感信息，该种方式只能针对特定车型，不适用于采用其他总线协议的车型。另外，该系统只能读取方向盘转角、车速和悬架高度等简单的行车信息，对于导航定位、变速箱以及发动机管理系统(EMS)等车身单元的控制信息均无法读取。
OBD接口是车辆自带的外部接口，它是车载自诊断系统的一部分。在汽车运行过程中，车载自诊断模块能实时监控车身电控系统以及相应电路的运行状况。虽然汽车OBD的出现是为了获取汽车的故障码从而方便车辆的维修，但凭借其在汽车数据采集方面的独特优势——可以对汽车进行系统化的扫描(包括导航系统、汽车动力系统、车身控制系统等)，从而获取行车过程中各种有价值的信息。例如：车辆某一时刻的速度、加速度、方向盘转角、位置等。因此，与OBD接口相关的应用已经远远超出了故障检测的范畴。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于OBD接口的智能车灯控制系统，以克服现有方案中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开了一种基于OBD接口的智能车灯控制系统，包括信息采集单元和智能车灯控制单元，所述信息采集单元通过汽车OBD接口读取行车信息并采用无线通信的方式将行车信息发送给智能车灯控制单元，所述智能车灯控制单元根据所接收到的行车信息控制车灯照明模式的转换，。
所述信息采集单元，包括：
OBD接插件，与车载OBD接口实现插接；
收发器，连接于所述OBD接插件和第一处理模块之间，至少包括CAN收发器、K线和L线收发器和J1850收发器，收发器通过OBD接插件从车载OBD接口读取行车信息，经过电平转换电路后，将该信息发送至第一处理模块；
第一处理模块，对接收到的行车数据进行处理并根据相应总线协议进行解码后，通过第一无线收发单元实现与智能车灯控制单元间的通信；
第一无线收发单元，连接于第一处理模块的输出端。
K线和L线收发器是指同一芯片上集成有K线和L线两种协议。
优选的，在上述的基于OBD接口的智能车灯控制系统中，所述智能车灯控制单元，包括：
第二无线收发单元，与所述第一无线收发单元实现无线通信，并接收来自第一处理模块的车辆信息；
图像传感模块，采集实时路况信息，并将二维图像数据传入到第二处理模块；
空间光调制器模块，接收第二处理模块的控制指令，对空间各点光场强度进行高频调制，输出合适的照明模式；
第二处理模块，分别连接于图像传感模块、第二无线收发单元和空间光调制器模块，接收图像传感模块传入的图像数据以及第一处理模块读取的行车数据，并通过对数字图像信息和行车数据信息的分析处理，控制空间光调制器模块输出合适的照明模式。
优选的，在上述的基于OBD接口的智能车灯控制系统中，所述第一处理模块采用美国Microchip公司生产的16位微控制器PIC24HJ128GP504，所述CAN收发器、K线和L线收发器和J1850收发器分别采用集成芯片MCP2551、L9637D和XG7100。
优选的，在上述的基于OBD接口的智能车灯控制系统中，所述信息采集单元还包括角速度传感器和加速度传感器，所述角速度传感器和加速度传感器采用集成六轴运动处理器件MPU-6050，该MPU-6050连接于所述第一处理模块。
优选的，在上述的基于OBD接口的智能车灯控制系统中，所述信息采集单元还包括至少用以存储行车数据的数据存储器，所述存储器采用Flash存储芯片W25Q256FV。
优选的，在上述的基于OBD接口的智能车灯控制系统中，所述第一处理模块、收发器、数据存储器、角速度传感器和加速度传感器集成于同一电路板上。
优选的，在上述的基于OBD接口的智能车灯控制系统中，所述智能车灯控制单元还包括光源体模块，所述光源体模块连接于执行机构，该执行机构包括垂直调整执行器和水平回转执行器。
相应的，本申请实施例还公开了一种车身总线协议自适应方法，包括：
(1)、连接所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统并启动；
(2)、第一处理模块进行变量定义及初始化操作；
(3)、按照第一处理模块所指定的总线协议进行匹配，即向该协议所对应的车身数据总线上发送一组特定的校验码，在发送的同时，从总线上读取，将读取到的信号和发送出去的信号进行比对，如果相同，则可以认为匹配成功；
(4)、若第一次匹配成功，则使用对应的总线收发器建立OBD接口与第一处理模块之间的通讯网络，若第一次匹配失败，则返回步骤(3)，继续进行总线协议的匹配；
(5)、若测试的总线通讯协议均匹配失败，则返回“匹配失败”信息。
与现有方案相比，本发明的优点在于：整合了当前主流的车身总线协议，通过协议自匹配识别过程，能够满足不同车型信息采集的需求。而且信息采集单元可以整体作为一个接插器件，从车辆自身的OBD接口直接读取行车信息，无需外部加装传感器，降低了系统成本和安装工时。
附图说明
为了更清楚地说明本发明申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明申请具体实施例中基于OBD接口的智能车灯控制系统原理方框图。
图2所示为本发明申请具体实施例中车身总线协议自适应流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明申请实施例中的附图，对本发明申请实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明申请中的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明申请保护的范围。
基于OBD接口的智能车灯控制系统，包括信息采集单元和智能车灯控制单元，信息采集单元通过汽车OBD接口读取行车信息并采用无线通信的方式将行车信息发送给智能车灯控制单元，所述智能车灯控制单元根据所接收到的行车信息控制车灯照明模式的转换。无线通信的方式优选为蓝牙。
结合图1所示，信息采集单元，包括：
OBD接插件，可以与车载OBD接口实现插接；
收发器，连接于OBD接插件和第一处理模块之间，包括CAN收发器、K线&L线收发器和J1850收发器，收发器通过OBD接插件从车载OBD接口读取行车数据信息，经过电平转换电路转换后将该行车信息发送至第一处理模块；
第一处理模块，对行车数据信息进行处理并根据相应总线协议进行解码后，通过第一无线收发单元实现与智能车灯控制单元间的通信；
第一无线收发单元，连接于第一处理模块的输出端。
优选的，第一处理模块采用美国Microchip公司生产的16位微控制器PIC24HJ128GP504，所述CAN收发器、K线和L线收发器和J1850收发器分别采用集成芯片MCP2551、L9637D和XG7100。
进一步地，信息采集单元还包括角速度传感器和加速度传感器，角速度传感器和加速度传感器连接于第一处理模块。优选的，角速度传感器和加速度传感器采用集成六轴运动处理器件MPU-6050。
进一步地，信息采集单元还包括至少用以存储行车数据的数据存储器，优选的，所述存储器采用Flash存储芯片W25Q256FV。
进一步地，第一处理模块、数据存储器、角速度传感器、加速度传感器和收发器集成于同一电路板上。
车灯随动转向包括车灯的垂直调整和水平回转。进一步地，光源体模块(车灯)连接于执行机构，该执行机构包括垂直调整执行器和水平回转执行器。
在该技术方案中，收发器采用基于CAN、K线和L线和J1850协议的分立式芯片，可以从OBD接口准确读出行车信息，适用于不同车型；角速度传感器和加速度传感器用以获取车辆的运动轨迹以及车身的倾斜角信息；信息采集单元可以作为一个整体的模块使用，通过OBD接插件与OBD接口实现插接，同时第一处理模块、角速度传感器、加速度传感器和收发器集成于同一电路板上，体积小，可以遮罩于同一壳体内。该信息采集单元从某车辆拔出后，同样可以应用于其他车型的车辆，只需将其与车辆自身的OBD接口对接即可。
其中，电平转换电路主要用来实现第一处理模块工作电平与各总线协议不同电平标准之间的转换。即将各种协议不同的电平标准转变成第一微处理器可以识别的电平标准。
智能车灯控制单元包括光源体模块、图像传感模块、第二处理模块和空间光调制器模块。
光源体模块，用于产生稳定的光场输出。
图像传感模块，通过高速摄影技术感知外界实时路况信息，并将获取到的二维单色图像数据传入到第二处理模块中。
第二处理模块分别连接图像传感模块、第二无线收发单元和空间光调制器模块，接收图像传感模块传入的图像数据以及第一处理模块的车辆信息，并通过对数字图像信息和车辆信息的分析处理，控制空间光调制器模块产生合适的照明模式。
空间光调制器模块，接收第二处理模块的控制指令，通过对数字微镜器件(DMD)上每片微镜偏转角度的控制，实现对空间各点光场强度的高频调制，从而输出合适的照明模式。
在该技术方案中，通过实时采集外界图像，实现根据车辆前方的灯光情况、雨雪天气、急弯、陡坡等实时路况信息动态调整前车灯的照明模式，可以有效提高行车安全性。
图2所示为本发明申请具体实施例中车身总线协议自适应流程图。
如图所示，其主要包括以下步骤：
(1)、连接基于OBD接口的智能车灯控制系统并启动；
(2)、第一处理模块进行变量定义及初始化操作；
(3)、按照第一处理模块所指定的总线协议进行匹配。即向该协议所对应的车身数据总线上发送一组特定的校验码，在发送的同时，从总线上读取，将读取到的信号和发送出去的信号进行比对，如果相同，则可以认为匹配成功；
(4)、若第一次匹配成功，则使用对应的总线收发器建立OBD接口与第一处理模块(微控制器)之间的通讯网络，若第一次匹配失败，则返回步骤(3)，继续进行总线协议的匹配；
(5)、若测试的总线通讯协议均匹配失败，则返回“匹配失败”信息。
综上所述，本案中智能车灯控制系统基于OBD接口和空间光调制器，通过OBD接口获取车辆的速度、加速度、位置等行车信息，同时通过图像传感模块获取车辆所处的环境信息，可以动态调整前车灯的照明模式，提高了行车安全性，改善了驾驶体验。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于OBD接口的智能车灯控制系统，其特征在于，包括信息采集单元和智能车灯控制单元，所述信息采集单元通过汽车OBD接口读取行车信息并采用无线通信的方式将行车信息发送给智能车灯控制单元，所述智能车灯控制单元根据所接收到的行车信息控制车灯照明模式的转换,
所述信息采集单元，包括：
OBD接插件，与车载OBD接口实现插接；
收发器，连接于所述OBD接插件和第一处理模块之间，至少包括CAN收发器、K线和L线收发器和J1850收发器，收发器通过OBD接插件从车载OBD接口读取行车数据，并将该行车数据发送至第一处理模块；
第一处理模块，对接收到的行车数据进行处理并根据相应总线协议进行解码后，通过第一无线收发单元实现与智能车灯控制单元间的通信；
第一无线收发单元，连接于第一处理模块的输出端。
2.根据权利要求1所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统，其特征在于：所述智能车灯控制单元，包括：
第二无线收发单元，与所述第一无线收发单元实现无线通信，并接收来自第一处理模块的车辆信息；
图像传感模块，采集实时路况信息，并将二维图像数据传入到第二处理模块；
空间光调制器模块，接收第二处理模块的控制指令，对空间各点光场强度进行高频调制，输出合适的照明模式；
第二处理模块，分别连接图像传感模块、第二无线收发单元和空间光调制器模块，接收图像传感模块传入的图像数据以及第一处理模块读取的行车数据，并通过对数字图像信息和行车数据信息的分析处理，控制空间光调制器模块输出合适的照明模式。
3.根据权利要求1所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统，其特征在于：所述第一处理模块采用美国Microchip公司生产的16位微控制器PIC24HJ128GP504，所述CAN收发器、K线和L线收发器和J1850收发器分别采用集成芯片MCP2551、L9637D和XG7100。
4.根据权利要求1所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统，其特征在于：所述信息采集单元还包括角速度传感器和加速度传感器，所述角速度传感器和加速度传感器采用集成六轴运动处理器件MPU-6050，该MPU-6050连接于所述第一处理模块。
5.根据权利要求4所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统，其特征在于：所述信息采集单元还包括至少用以存储行车数据的数据存储器，所述存储器采用Flash存储芯片W25Q256FV。
6.根据权利要求5所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统，其特征在于：所述第一处理模块、收发器、数据存储器、角速度传感器和加速度传感器集成于同一电路板上。
7.根据权利要求1所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统，其特征在于：所述智能车灯控制单元还包括光源体模块，所述光源体模块连接于执行机构，该执行机构包括垂直调整执行器和水平回转执行器。
8.一种车身总线协议自适应方法，其特征在于，包括：
（1）、连接权利要求1至7任一所述的基于OBD接口的智能车灯控制系统并启动；
（2）、第一处理模块进行变量定义及初始化操作；
（3）、按照第一处理模块所指定的总线协议进行匹配，即向该协议所对应的车身数据总线上发送一组特定的校验码，在发送的同时，从总线上读取，将读取到的信号和发送出去的信号进行比对，如果相同，则可以认为匹配成功；
（4）、若第一次匹配成功，则使用对应的总线收发器建立OBD接口与第一处理模块之间的通讯网络，若第一次匹配失败，则返回步骤（3），继续进行总线协议的匹配；
（5）、若测试的总线通讯协议均匹配失败，则返回“匹配失败”信息。
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