CN106564507B - 车辆侧翻预警的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种车辆侧翻预警的方法和装置，包括：步骤A：连接车辆的OBD接口，从OBD接口采集的数据中获取车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速；步骤B:计算车速VS；计算车辆的转弯角；步骤C：当车辆的转弯角≤±5°时，计算参考轮速比C＝VFL/VFR；如果车辆的转弯角≥±10°，且车速VS＞20Km/h,计算轮速比D和阈值，如果轮速比D大于阈值，则报警。利用本发明，不需要增加额外的高成本的传感器，不需要更改车辆线路，即可对车辆侧翻进行预警，简单方便。

Description

车辆侧翻预警的方法和装置
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车辆侧翻预警的方法和装置。
背景技术
汽车已经逐渐成为了我们工作和生活中不可缺少的伙伴，然而用车却是一个很有学问的话题，一些不良的驾驶习惯常常会造成安全隐患，引发交通事故，抑或加快车辆的磨损，增大养车成本，其中侧翻在交通事故中占据了很大的比重。汽车侧翻是指车辆在行驶过程中使其车辆沿纵轴旋转90°或更多，致使车身与地面接触的危险侧向动作。
据美国公路交通安全局统计，1992年～1996年，美国每年发生的各类汽车侧翻事故高达22700起，是仅次于正面碰撞的行车事故，1993年～1998年，3500余人死于交通事故，其中非碰撞事故占10％，而重大非碰撞事故中的90％是侧翻事故。
目前市场上的后装侧翻预警系统大多基于陀螺仪来进行数据分析统计，其检测方法使用横向加速度传感器对车辆转弯时产生的离心加速度进行判定，其检测数据与车辆本身无关，也就是说两辆载重量偏差很大的车辆以同样的车速，同样的转弯半径进行转弯运动，所采集到的离心加速度是一样的，因受此类限制判定出的侧翻具有很大的缺陷及不准确性。且受安装限制，需要破解车辆线束。
在中国专利申请号为201410339747.X的专利申请中，提出一种防止车辆侧翻的检测装置和检测方法，但它是通过安装速度传感器、角度传感器等装置进行辅助判断，安装复杂并且成本高。
发明内容
为了克服现有的缺陷，本发明提出一种车辆侧翻预警的方法和装置。
本发明的原理是：车辆直行或接近直行(转弯角≤±5°)时，记录左右两侧的轮速的比值，在车辆处于转弯时再次计算两侧轮速的比值，并和之前直行时的比值做比较，如果两个值相差较大，则说明车辆存在侧翻的风险。因车辆处于直行时，其纵轴与路的方向一致，是车辆最稳定的状态，当转弯时，车辆的纵轴与直行期间的纵轴方向发生了偏转而导致轮速比的变化，当偏离的角度达到一定时，即当轮速比有较大变化时，车辆存在侧翻危险，此时进行报警！
图2所示为车辆的轮距和轴距示意图，图3和图4为车辆转弯时的轨迹图，是侧翻判断的理论基础。
根据本发明的一个方面，提出了一种车辆侧翻预警的方法，包括：步骤A：连接车辆的OBD接口，从OBD接口采集的数据中获取车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速；步骤B:计算车速VS＝(VFL+VFR+VRL+VRR)/4；其中，VFL表示左前轮的轮速，VFR表示右前轮的轮速，VRL表示左后轮的轮速，VRR表示右后轮的轮速，计算车辆的转弯角；步骤C：当车辆的转弯角≤±5°时，计算参考轮速比C＝VFL/VFR；如果车辆的转弯角≥±10°，且车速VS＞20Km/h,计算轮速比D和阈值，轮速比D＝VFL/VFR，如果轮速比D大于阈值，则报警。
进一步地，车辆的转弯角β的计算公式为：车辆转弯角β＝车辆方向盘转向角/车辆的转向比。
进一步地，阈值的计算方法包括：
步骤01：计算车辆转弯时内侧车轮所形成的圆的半径p，p＝(L/2)*(arccos(π/2-β))，其中，L为车辆轴距，β为车辆的转弯角；
步骤02:计算外侧车轮半径q＝p+K；其中K为车辆轮距；
步骤03:计算内侧车轮行程周长N＝2πp,外侧车轮行程周长M＝2πq；
步骤04：计算阈值，公式为：阈值＝kM/(N×C)，k为比例系数。
优选地，k＝1.1。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆侧翻预警的装置，包括：OBD采集模块、数据处理模块、存储模块、侧翻判定模块和报警模块，其中：
OBD采集模块连接车辆的OBD接口，实时采集车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速，并将其送给数据处理模块；OBD采集模块从车辆的OBD接口取电，为数据处理模块、侧翻判定模块和报警模块供电；
数据处理模块与所述OBD采集模块、存储模块和/或侧翻判定模块连接，用于接收OBD采集模块传送来的车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速，计算车速VS＝(VFL+VFR+VRL+VRR)/4；其中，VFL表示左前轮的轮速，VFR表示右前轮的轮速，VRL表示左后轮的轮速，VRR表示右后轮的轮速；计算车辆的转弯角β；当车辆的转弯角≤±5°时，计算参考轮速比C＝VFL/VFR，并将轮速比存储到存储模块；当车辆的转弯角度≥±10°时，且车速VS＞20km/h,计算轮速比D和阈值，并将这两个值传送给侧翻判定模块；
存储模块，用于保存OBD采集模块、数据处理模块和侧翻判定模块所产生的数据；以及
侧翻判定模块还与报警模块连接，用于接收数据处理模块传送来的轮速比D和阈值，如果轮速比D大于阈值，那么向报警模块发送信号，报警模块报警。
进一步地，车辆的转弯角β的计算公式为：车辆转弯角β＝车辆方向盘转向角/车辆的转向比。
进一步地，在数据处理模块中，轮速比D＝VFL/VFR，阈值的计算方法包括：
步骤01：计算车辆转弯时内侧车轮所形成的圆的半径p，p＝(L/2)*(arccos(π/2-β))，其中，L为车辆轴距，β为车辆的转弯角；
步骤02:计算外侧车轮半径q＝p+K；其中K为车辆轮距；
步骤03:计算内侧车轮行程周长N＝2πp,外侧车轮行程周长M＝2πq；
步骤04：计算阈值＝kM/(N×C)，k为比例系数。
优选的，k＝1.1。
本发明提供一种车辆侧翻预警的方法和装置，通过实时采集车辆轮胎的转速进行数据分析，因轮胎作为车辆的唯一支撑点，通过对轮速的检测可准确判定当前车辆的活动轨迹，根据活动轨迹进而对车辆是否有可能发生侧翻做出判定，并进行报警。利用本方法，计算简便、快捷。
附图说明
本发明的上述及其它方面和特征将从以下结合附图对实施例的说明清楚呈现，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的方法的流程图；
图2是车辆轴距和轮距的示意图；
图3是车辆转弯时，内外侧车轮的轨迹行程示意图；
图4是在道路转弯时，内外侧车轮在某一角度转弯瞬间行程的虚拟轨迹示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种车辆里程调校的方法和装置进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体地描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。
根据本发明的一方面，提出的一种车辆侧翻预警的方法，如图1所示，包括如下步骤：一种检测车辆侧翻预警的方法，包括：包括：步骤A：连接车辆的OBD接口，从OBD接口采集的数据中获取车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速；步骤B:计算车速VS＝(VFL+VFR+VRL+VRR)/4；其中，VFL表示左前轮的轮速，VFR表示右前轮的轮速，VRL表示左后轮的轮速，VRR表示右后轮的轮速；计算车辆的转弯角；步骤C：当车辆的转弯角≤±5°时，计算参考轮速比C＝VFL/VFR；如果车辆的转弯角≥±10°，且车速VS＞20Km/h,计算轮速比D和阈值，轮速比D＝VFL/VFR，如果轮速比D大于阈值，则报警。
方向盘转向角度与轮胎角度是有关系的，比如方向盘转动一圈，轮胎转动的45°，车辆的转向比就表示这个比例，即方向盘转动角度/轮胎转动的角度。举例来说，若转向比为8:1，那么当我们采集的方向盘转向角为80°时，轮胎转动的角度为10°，也即车辆的转弯角β＝10°，因此，车辆的转弯角β的计算公式为：车辆转弯角β＝车辆方向盘转向角/车辆的转向比。
进一步地，阈值的计算方法包括：
步骤01：计算车辆转弯时内侧车轮所形成的圆的半径p，p＝(L/2)*(arccos(π/2-β))，其中，L为车辆轴距，β为车辆的转弯角，如图2和图3所示；
步骤02:计算外侧车轮半径q＝p+K，其中K为车辆轮距；
步骤03:计算内侧车轮行程周长N＝2πp,外侧车轮行程周长M＝2πq；
步骤04：计算阈值，公式为：阈值＝kM/(N×C)，k为比例系数，C为参考轮速比。
优选地，k＝1.1。
这样，本方法实时采集车辆OBD数据，实时计算轮速比和阈值，并进行判断，因此本方法可以实时进行预警，使得司机驾驶的安全性大大提高。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆侧翻预警的装置，如图5所示，包括：电源模块、OBD采集模块、数据处理模块、存储模块、侧翻判定模块和报警模块。
OBD采集模块连接车辆的OBD接口，实时采集车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速，并将其传送给数据处理模块；电源模块优选为通过OBD采集模块从车辆的OBD接口取电，为数据处理模块、侧翻判定模块和报警模块供电。
数据处理模块与OBD采集模块、存储模块和/或侧翻判定模块连接，用于接收OBD采集模块传送来的车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速，计算车速VS＝(VFL+VFR+VRL+VRR)/4，其中，VFL表示左前轮的轮速，VFR表示右前轮的轮速，VRL表示左后轮的轮速，VRR表示右后轮的轮速；计算车辆的转弯角β；当车辆的转弯角≤±5°时，计算参考轮速比C＝VFL/VFR，并将轮速比存储到存储模块；当车辆的转弯角度≥±10°时，且车速VS＞20km/h,计算轮速比D和阈值，并将这两个值传送给侧翻判定模块；
车辆的转弯角β的计算公式在上面已有描述。
存储模块，用于保存OBD采集模块、数据处理模块和侧翻判定模块所产生的数据；
侧翻判定模块还与报警模块连接，用于接收数据处理模块传送来的轮速比D和阈值，如果轮速比D大于阈值，那么向报警模块发送信号，报警模块报警，如连续鸣叫三声，间隔200ms,鸣叫时长500ms。
在数据处理模块中，轮速比D＝VFL/VFR，阈值的计算方法在上面已有描述。
下面举例描述如何使用根据本发明的车辆侧翻预警装置。
实施例1：
已知车辆轴距L(2500mm)，轮距K(1500mm)；
步骤1：连接OBD采集模块接口和车辆的OBD接口，实时采集车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速，数据如下：
备注：0x0294.data[0]左前车轮 0x0294.data[2]右前车轮
0x0295.data[0]左后车轮 0x0295.data[2]右后车轮
步骤2：计算当前时速，VS＝(VFL+VFR+VRL+VRR)/4；即VS＝1E+1E+1E+1E＝1E8；1E＝30km/h；即当前时速为30km/h；
步骤3：根据步骤1采集的方向盘的角度，通过数据处理模块进行计算，根据汽车的转向比，来确定车辆的转弯角β，如下数据:
步骤4：根据该车转向比公式计算β＝data0(标红色的字节)；β＝1°；
步骤5此时车辆转向角度<5°，处于学习模式，计算参考轮速比C＝VFL/VFR；C＝1E:1E；C＝1：1，即参考轮速比为C为1:1；
步骤6当汽车转向角度大于10°时，且时速>20°时，例如以下数据表明β＝10°，VS＝30km/h；此时应进入到预警模式；
步骤7：已知车辆轴距L，即在车辆转弯时行程的圆弧的弦长，根据步骤6得出的车辆转弯角度β，可求出车辆转弯时内侧车轮所形成的圆的半径
p＝(L/2)*(arccos(π/2-β))＝(2500/2)*(arccos(80°))＝7198mm；
步骤8已知车辆轮距K及步骤7中所求出的内侧车轮半径p，可求出外侧车轮半径q＝p+K＝7198+1500＝8698mm，通过以上可计算出内侧车轮行程周长N＝2πp＝45226,外侧车轮行程周长M＝2πq＝54651；
步骤9已知内外车轮行程总长、时间相同，可根据参考轮速比C＝1，计算出当前转弯角度时的理论轮速比，即M/(N*C)＝1.21，并取该值的1.1倍作为侧翻报警阈值＝1.21*1.1＝1.33，并将该阈值存储到数据存储模块中；
步骤10在数据处理模块中计算轮速比＝VFL/VFR＝24/1A＝1.38；并将轮速比和阈值传送给侧翻判定模块；
步骤11侧翻判定模块进行判定，轮速比1.38〉阈值1.33，认为车辆存在侧翻危险，发送信号让报警模块以间隔200ms,鸣叫时长500ms的方式鸣叫3次。
循环执行以上步骤1-11，实时对车辆侧翻进行预警。
当然，本发明还有多种其他实施例，在不背离本发明精神和实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变，但这种改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种车辆侧翻预警的方法，包括：
步骤A：连接车辆的OBD接口，从所述OBD接口采集的数据中获取车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速；
步骤B:计算车速VS＝(VFL+VFR+VRL+VRR)/4；其中，VFL表示左前轮的轮速，VFR表示右前轮的轮速，VRL表示左后轮的轮速，VRR表示右后轮的轮速，计算车辆的转弯角；以及
步骤C：当所述车辆的转弯角≤±5°时，计算参考轮速比C＝VFL/VFR；如果所述车辆的转弯角≥±10°，且所述车速VS＞20Km/h,计算轮速比D和阈值，所述轮速比D＝VFL/VFR，如果所述轮速比D大于阈值，则报警；
阈值的计算方法包括：
步骤01：计算车辆转弯时内侧车轮所形成的圆的半径p，
p＝(L/2)*(arccos(π/2-β))，
其中，L为车辆轴距，β为车辆的转弯角；
步骤02:计算外侧车轮半径q＝p+K；其中K为车辆轮距；
步骤03:计算内侧车轮行程周长N＝2πp,外侧车轮行程周长M＝2πq；
步骤04：计算阈值，公式为：阈值＝kM/(N×C)，k为比例系数。
2.根据权利要求1所述的方法，所述车辆的转弯角β的计算公式为：
车辆的转弯角β＝车辆方向盘转向角/车辆的转向比。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，k＝1.1。
4.一种车辆侧翻预警的装置，包括OBD采集模块、数据处理模块、存储模块、侧翻判定模块和报警模块，其中：
所述OBD采集模块连接车辆的OBD接口，实时采集车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速，并将采集到的所述车辆方向盘转向角和所述轮速传送给所述数据处理模块，并且所述OBD采集模块从车辆的OBD接口取电，为所述数据处理模块、侧翻判定模块和报警模块供电；
所述数据处理模块与所述OBD采集模块、所述存储模块和/或所述侧翻判定模块连接，用于接收OBD采集模块传送来的车辆方向盘转向角与车辆4个车轮的轮速，计算车速VS＝(VFL+VFR+VRL+VRR)/4，其中，VFL表示左前轮的轮速，VFR表示右前轮的轮速，VRL表示左后轮的轮速，VRR表示右后轮的轮速，计算车辆的转弯角β，并且当车辆的转弯角≤±5°时，计算参考轮速比C＝VFL/VFR，并将参考轮速比C存储到存储模块，当车辆的转弯角度≥±10°时，且车速VS＞20km/h,计算轮速比D和阈值，并将这两个值传送给所述侧翻判定模块；
所述存储模块用于保存OBD采集模块、数据处理模块和侧翻判定模块所产生的数据；以及
所述侧翻判定模块与所述报警模块连接，用于接收数据处理模块传送来的轮速比D和阈值，如果所述轮速比D大于阈值，那么向报警模块发送信号，报警模块报警；
所述数据处理模块中，所述轮速比D＝VFL/VFR，所述阈值的计算方法包括：
步骤01：计算车辆转弯时内侧车轮所形成的圆的半径p，
p＝(L/2)*(arccos(π/2-β))，
其中，L为车辆轴距，β为车辆的转弯角；
步骤02:计算外侧车轮半径q＝p+K；其中K为车辆轮距；
步骤03:计算内侧车轮行程周长N＝2πp,外侧车轮行程周长M＝2πq；以及
步骤04：计算阈值＝kM/(N×C)，k为比例系数。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，在所述数据处理模块中，所述车辆的转弯角β的计算公式为：
车辆转弯角β＝车辆方向盘转向角/车辆的转向比。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，k＝1.1。
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