CN109455184B - 一种用于载货商用车的驾驶行为判定系统 - Google Patents

一种用于载货商用车的驾驶行为判定系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于载货商用车的驾驶行为判定系统，该系统包括信息采集模块、信息处理模块、信息存储模块；信息采集模块用于获取车辆状态信息；信息处理模块用于停车怠速时间过长驾驶行为、停车轰油门驾驶行为以及冷启动未暖车驾驶行为判定；信息存储模块用于上述驾驶行为对应的车辆状态信息及持续时间信息的存储；本发明满足了载货商用车对车辆状态信息采集及驾驶行为判定的需求，能够使驾驶人员直观了解到自身驾驶行为是否超出标准，从而间接减少车辆运输油耗，同时提高发动机使用寿命、降低整车保养成本，增加了载货运输企业的经济利润。

Description

一种用于载货商用车的驾驶行为判定系统
技术领域
本发明属于到载货商用车技术领域，特别的涉及到一种用于载货商用车的驾驶行为判定系统。
背景技术
随着我国经济社会的不断发展，载货商用车的产销量不断增加，2015年全国载货汽车数量达到1389.19万辆，载货吨位达到10366.50万吨，公路运输线路里程达到457.73万公里。
商用车运输市场火爆，发展迅速，同时也凸显出交通事故数量增加以及运输利润率持续降低等问题。驾驶员是载货车辆运输的关键因素，因此车辆驾驶行为的判定对提高运输利润率和车辆安全性有着非常重要的作用，同时也是降低交通事故率的有效方法。驾驶行为的判定需要通过采集车辆的信息，车辆信息能够客观准确的反应出当前车辆状态，能够作为准确对驾驶行为判定的数据输入。利用驾驶行为判定系统采集车辆的CAN信号和硬线信号，对当前驾驶行为进行判定。
经过与载货运输企业和驾驶员的调研，影响因素较大的驾驶行为包括了超速、超转速、急加速、急减速、停车怠速时间过长、空档滑行、停车轰油门和冷启动未暖车。其中超速、超转速、急加速、急减速、空档滑行这几种驾驶行为会严重影响行车安全；停车怠速时间过长、停车轰油门和冷启动未暖车会大幅度增加车辆运输油耗，降低发动机使用寿命，增加整车保养成本，降低载货运输企业的经济利润。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于载货商用车的驾驶行为判定系统，该系统满足了载货商用车对停车怠速时间过长、停车轰油门和冷启动未暖车驾驶行为判定标准的需求。
为了解决上述技术问题，本发明的用于载货商用车的驾驶行为判定系统包括信息采集模块、信息处理模块、信息存储模块；
信息采集模块：获取车辆状态信息，包括车辆车速Va、燃油消耗率Cf、发动机转速Ra、发动机冷却液温度We、发动机进气温度Wj、加速踏板开度信号Th、车辆IG ON开关信号Ig；获取的车辆状态信息传输给信息处理模块；
信息处理模块：根据车辆状态信息判断是否存在停车怠速时间过长驾驶行为、停车轰油门驾驶行为以及冷启动未暖车驾驶行为，若存在上述驾驶行为则将相应的车辆状态信息及持续时间信息存储于信息存储模块；判断方法如下：
若Ra≥100r/min且Va＝0km/h且Cf≥0L/h，同时该状态持续时间≥30s，则判断为停车怠速时间过长驾驶行为；该状态时车辆的发动机转速Ra、车辆车速Va、燃油消耗率Cf以及持续时间信息存储于信息存储模块；
若Ra≥100r/min且Va＝0km/h且Th＞0°，同时该状态持续时间＞10s，则判断为停车轰油门驾驶行为；该状态时车辆的发动机转速Ra、车辆车速Va、加速踏板开度信号Th以及持续时间信息存储于信息存储模块；
若Va＝0且T(Ra＞100r/min)-T(Ig＝1))＜T(Wj)，则判断为冷启动未暖车驾驶行为；其中，T(Ra＞100r/min)为采集到发动机转速Ra＞100r/min发生的时间，T(Ig＝1)为采集到Ig＝1发生的时间，T(Wj)为采集到的发动机进气温度Wj对应的标定预热时间；该状态时车辆的发动机转速Ra、车辆车速Va、发动机冷却液温度信号We、发动机进气温度信号Wj以及持续时间信息存储于信息存储模块。
所述信息采集模块获取的车辆状态信息还包括离合器开关信号和空挡开关信号；获取的车辆状态信息传输给信息处理模块。
所述的信息处理模块还可以根据车辆状态信息判断是否存在超速驾驶行为，若Va≥100km/h且该状态持续时间≥5s，则判定为超速驾驶行为，超速驾驶行为发生时的车辆车速Va和该状态持续时间存储于信息存储模块。
所述的信息处理模块还可以根据车辆状态信息判断是否存在超转速驾驶行为，若Ra≥2000r/min且该状态持续时间≥10s，则判定为超转速驾驶行为；超转速驾驶行为发生时的发动机转速Ra和该状态持续时间存储于信息存储模块。
所述的信息处理模块还可以根据车辆状态信息判断是否存在急加速驾驶行为，若Va＜10km/h且ai≥5m/s2、10km/h＜Va≤70km/h且2m/s2≤ai≤5m/s2或者Va＞70km/h且ai≥2m/s2且Th＞0°，则判断为急加速驾驶行为；
其中ai为一个计算周期i内的车辆加速度，ai＝Vfi-Vf(i-1)；Vf(i-1)为计算周期i-1内的平均车速，Vfi为计算周期i内的平均车速；
急加速驾驶行为发生时的车辆车速Va，加速踏板开度信号Th以及车辆加速度ai存储于信息存储模块。
所述的信息处理模块还可以根据车辆状态信息判断是否存在急减速驾驶行为，若Va＞70km/h且-3m/s2≤ai≤0m/s2且Th＝0°、10km/h≤Va≤70km/h且-5m/s2≤ai＜-3m/s2且Th＝0°或者Va＜10km/h且ai≤-5m/s2且Th＝0°，则判断为急减速驾驶行为；急减速驾驶行为发生时的车辆车速Va、加速踏板开度信号Th以及车辆加速度ai存储于信息存储模块。
所述的信息处理模块还可以根据车辆状态信息判断是否存在空档滑行驾驶行为，若根据空档开关信号判断为空挡状态且该状态持续时间≥3s且Va＞1km/h，或者根据离合器开关信号判断为离合器分离状态且该状态持续时间≥5s且Va＞1km/h，则判断为空档滑行驾驶行为；空档滑行驾驶行为发生时的空档开关信号，离合器开关信号，车辆车速Va以及持续时间信息存储于信息存储模块。
本发明还可以包括移动通信模块；信息处理模块的驾驶行为判定结果通过移动互联网传送到后台服务器。
本发明还可以包括卫星定位模块:采集车辆的定位信息并将定位信息通过信息处理模块和移动互联网传送到后台服务器。
本发明满足了载货商用车对车辆状态信息采集及驾驶行为判定的需求，同时解决了商用车驾驶行为判定方法和标准不明确的问题。利用本发明能够使驾驶人员直观了解到自身驾驶行为是否超出标准，从而间接提高行车安全性、减少车辆运输油耗，同时提高发动机使用寿命、降低整车保养成本，增加载货运输企业的经济利润。
附图说明
图1是本发明的用于载货商用车的驾驶行为判定系统结构框图。
具体实施方式
为了更加清晰的介绍本发明的目的、技术方案和特征，以下将以结合附图的方式对本发明的实施例进行介绍，以下描述的实施例只是本发明申请的部分实施例内容，并不是全部的实施例内容，可以理解为以下所描述的实施例仅做为解释本发明申请，而不用于限定于本发明。
如图1所示，本发明的用于载货商用车的驾驶行为判定系统包括：信息采集模块101，信息存储模块102，信息处理模块103，移动通信模块104，卫星定位模块105。
信息采集模块101是获得车辆运行状态信息的关键途径，通过采集车辆中CAN信号和硬线信号获取判断驾驶行为的车辆状态信息。其中，通过CAN信号能够获取的车辆状态信息包括了车辆车速Va、燃油消耗率Cf、发动机转速Ra、加速踏板开度信号Th、发动机冷却液温度We、发动机进气温度Wj、空档开关信号、离合器开关信号Ca。通过硬线信号能够获取车辆IGON开关信号Ig和空档开关信号，其中空档状态下空档开关电路接通，非空档状态下空档开关电路断开。
信息存储模块102用于系统缓存及程序运行，也用于存储采集的车辆状态信息以及驾驶行为判定系统固件内容。根据不同存储数据信息的功能特点，采用DDR3用于系统缓存及程序运行，核心板存储器的E2PROM≥64KB，SDRAM≥16MB。采用eMMC用于存储采集的车辆运行状态信息以及驾驶行为判定系统固件内容，eMMC存储容量≥4GB。
信息处理模块103是驾驶行为判定系统的“大脑”，将采集到的车辆状态信息进行计算和处理。鉴于车辆状态信息获取的频率较高，需要处理的数据量较大，并且驾驶行为的判定对实时性有一定的要求，所以信息处理模块需要较高的硬件性能。信息处理模块采用的MCU芯片是ARM架构，主频≥120MHz，RAM≥96KB，FLASH≥512KB，性能优异，处理数据速度较快。
移动通信模块104用于驾驶行为判定系统接入移动互联网，是驾驶行为判定系统与外部进行信息交互的“桥梁”，移动通信模块支持国内各大运营商的通信制式，包括GSM、TD-SCDMA、WCDMA、TDD-LTE、FDD-LTE。移动通信模块将超速驾驶行为、超转速驾驶行为、急加速驾驶行为、急减速驾驶行为、停车怠速时间过长驾驶行为、空挡滑行驾驶行为、停车轰油门驾驶行为以及冷启动未暖车驾驶行相应的车辆状态信息通过移动互联网传送到后台服务器。
卫星定位模块105提供车辆的定位信息，为驾驶行为判定提供位置定位，可用于进一步的驾驶行为分析。卫星定位模块的作用是通过GNSS卫星定位信号获取车辆的经纬度、方向等位置信息，支持GPS和北斗双模模组，定位精度为2.5m cep，速度精度为0.1m/s，支持刷新率≥5Hz。
上述各个模块能够通过计算装置中可执行程序代码实现，数据的存储可以通过信息存储模块102完成，各个模块或者多个模块能够制作成集成电路模块实现。由此，本发明不限制使用特定的硬件和软件进行结合。
信息处理模块103判断的驾驶行为包括：超速驾驶行为、超转速驾驶行为、急加速驾驶行为、急减速驾驶行为、停车怠速时间过长驾驶行为、空挡滑行驾驶行为、停车轰油门驾驶行为以及冷启动未暖车驾驶行为。
判断超速驾驶行为所需的车辆状态信息包括了，通过车辆CAN信号进行采集的车辆车速Va，持续时间Ta通过信息处理模块103获取。
若Va≥100km/h且该状态持续时间Ta≥5s，则判定为超速驾驶行为；
超速驾驶行为发生时的车速Va和该状态持续时间Ta将存储在信息存储模块102中。
判断超转速驾驶行为所需的车辆运行状态信息包括了，通过车辆CAN信号进行采集发动机转速Ra，持续时间Tb通过信息处理模块103获取。载货商用车的发动机转速一般在2000r/min即为高转速状态。
若Ra≥2000r/min且该状态持续时间Tb≥10s，则判定为超转速驾驶行为。
超转速驾驶行为发生时的发动机转速Ra和该状态持续时间Tb将存储在信息存储模块102中。
判断急加速驾驶行为所需的车辆运行状态信息包括了，通过车辆CAN信号进行采集车辆车速Va、加速踏板开度信号Th，车辆加速度ai通过计算获得。
车速信号的采样周期为50ms，我们以秒为单位进行车辆加速度的计算，因此计算周期i内平均车速
Figure BDA0001816426430000061
一个计算周期i内的车辆加速度ai＝Vfi-Vf(i-1)；)；Vf(i-1)为计算周期i-1内的平均车速，Vfi为计算周期i内的平均车速；
若Va＜10km/h且ai≥5m/s2、10km/h＜Va≤70km/h且2m/s2≤ai≤5m/s2或者Va＞70km/h且ai≥2m/s2且Th＞0°，则判断为急加速驾驶行为。急加速驾驶行为发生时的车辆车速Va，加速踏板开度信号Th以及车辆加速度ai将存储在信息存储模块102中。
判断急减速驾驶行为所需的车辆状态信息包括了，通过车辆CAN信号进行采集车辆车速Va、加速踏板开度信号Th，车辆加速度ai通过计算获得，计算方法与急加速驾驶行为加速度计算方法一致。
若Va＞70km/h且-3m/s2≤ai≤0m/s2且Th＝0°、10km/h≤Va≤70km/h且-5m/s2≤ai＜-3m/s2且Th＝0°或者Va＜10km/h且ai≤-5m/s2且Th＝0°，则判断为急减速驾驶行为。
急减速驾驶行为发生时的车辆车速Va，加速踏板开度信号Th以及车辆加速度ai将存储在信息存储模块中102。
判断停车怠速时间过长驾驶行为所需的车辆状态信息包括了，通过车辆CAN信号采集发动机转速Ra、车辆车速Va、燃油消耗率Cf，持续时间Tc通过信息处理模块103获取。
若Ra≥100r/min且Va＝0km/h且Cf≥0L/h且该状态持续时间Tc≥30s，则判断为停车怠速时间过长驾驶行为。
停车怠速时间过长驾驶行为发生时的发动机转速Ra，车辆车速Va，燃油消耗率Cf以及该状态持续时间Tc将存储在信息存储模块102中。
载货商用车变速箱分为MT和AMT两种类型，其中MT车型通过硬线采集空档开关信号判定档位状态Da，AMT车型通过CAN信号采集空档开关信号Db判断空档状态，Da/Db＝1为空档状态。通过车辆CAN信号采集到离合器开关信号Ca，Ca＝1为离合器分离状态，持续时间Td通过信息处理模块获取。
若Da/Db＝1且该状态持续时间Td≥3s且Va＞1km/h，或者Ca＝1且该状态持续时间Td≥5s且Va＞1km/h，则判断为空档滑行驾驶行为。
空档滑行驾驶行为发生时的空档状态Da或者Db，离合器开关信号Ca，车辆车速Va以及持续时间Td将存储在信息存储模块102中。
判断停车轰油门驾驶行为所需的车辆运行状态信息包括了，通过车辆CAN信号采集到发动机转速Ra、车辆车速Va、加速踏板开度信号Th，持续时间Te通过信息处理模块103获取。
若Ra≥100r/min且Va＝0km/h且Th＞0°且该状态持续时间Te＞10s，则判断为停车轰油门驾驶行为。
停车轰油门驾驶行为发生时，发动机转速Ra，车辆车速Va，加速踏板开度信号Th以及持续时间Te将存储在信息存储模块102中。
判断冷启动未暖车驾驶行为所需的车辆状态信息包括了，通过硬线采集IGON开关信号Ig，通过车辆CAN总线采集发动机转速Ra，车辆车速Va，发动机冷却液温度信号We，发动机进气温度信号Wj，T(x)表示采集到x信号发生的时间。
若Va＝0且(T(Ra＞100r/min)-T(Ig＝1))＜采集到发动机进气温度Wj，根据表1标定的预热时间T(Wj)，则判断为冷启动未暖车驾驶行为。T(Ra＞100r/min)为采集到Ra＞100r/min发生的时间，T(Ig＝1)为采集到Ig＝1发生的时间。
表1发动机进气预热加热时间
Figure BDA0001816426430000071
冷启动未暖车驾驶行为发生时，发动机转速Ra，车辆车速Va，发动机冷却液温度信号We，发动机进气温度信号Wj以及T(Ra＞100r/min)和T(Ig＝1)将存储在信息存储模块102中。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，凡是在本发明的精神和原则之内进行的任何修改、等同替换和改进操作等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于包括信息采集模块、信息处理模块、信息存储模块；
信息采集模块：获取车辆状态信息：包括车辆车速Va、燃油消耗率Cf、发动机转速Ra、发动机冷却液温度We、发动机进气温度Wj、加速踏板开度信号Th、车辆IG ON开关信号Ig；获取的车辆状态信息传输给信息处理模块；
信息处理模块：根据车辆状态信息判断是否存在停车怠速时间过长驾驶行为、停车轰油门驾驶行为以及冷启动未暖车驾驶行为，若存在上述驾驶行为则将相应的车辆状态信息及持续时间信息存储于信息存储模块；判断方法如下：
若Ra≥100r/min且Va＝0km/h且Cf≥0L/h，同时该状态持续时间≥30s，则判断为停车怠速时间过长驾驶行为；该状态时车辆的发动机转速Ra、车辆车速Va、燃油消耗率Cf以及持续时间信息存储于信息存储模块；
若Ra≥100r/min且Va＝0km/h且Th＞0°，同时该状态持续时间＞10s，则判断为停车轰油门驾驶行为；该状态时车辆的发动机转速Ra、车辆车速Va、加速踏板开度信号Th以及持续时间信息存储于信息存储模块；
若Va＝0且T(Ra＞100r/min)-T(Ig＝1))＜T(Wj)，则判断为冷启动未暖车驾驶行为；其中，T(Ra＞100r/min)为采集到发动机转速Ra＞100r/min发生的时间，T(Ig＝1)为采集到Ig＝1发生的时间，T(Wj)为采集到的发动机进气温度Wj对应的标定预热时间；该状态时车辆的发动机转速Ra、车辆车速Va、发动机冷却液温度信号We、发动机进气温度信号Wj以及持续时间信息存储于信息存储模块。
2.根据权利要求1所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于所述信息采集模块获取的车辆状态信息还包括离合器开关信号和空挡开关信号；获取的车辆状态信息传输给信息处理模块。
3.根据权利要求1所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于所述的信息处理模块还根据车辆状态信息判断是否存在超速驾驶行为，若Va≥100km/h且该状态持续时间≥5s，则判定为超速驾驶行为，超速驾驶行为发生时的车辆车速Va和该状态持续时间存储于信息存储模块。
4.根据权利要求1所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于所述的信息处理模块还根据车辆状态信息判断是否存在超转速驾驶行为，若Ra≥2000r/min且该状态持续时间≥10s，则判定为超转速驾驶行为；超转速驾驶行为发生时的发动机转速Ra和该状态持续时间存储于信息存储模块。
5.根据权利要求1所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于所述的信息处理模块还根据车辆状态信息判断是否存在急加速驾驶行为，若Va＜10km/h且ai≥5m/s2、10km/h＜Va≤70km/h且2m/s2≤ai≤5m/s2或者Va＞70km/h且ai≥2m/s2且Th＞0°，则判断为急加速驾驶行为；
其中ai为一个计算周期i内的车辆加速度，ai＝Vfi-Vf(i-1)；Vf(i-1)为计算周期i-1内的平均车速，Vfi为计算周期i内的平均车速；
急加速驾驶行为发生时的车辆车速Va，加速踏板开度信号Th以及车辆加速度ai存储于信息存储模块。
6.根据权利要求5所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于所述的信息处理模块还根据车辆状态信息判断是否存在急减速驾驶行为，若Va＞70km/h且-3m/s2≤ai≤0m/s2且Th＝0°、10km/h≤Va≤70km/h且-5m/s2≤ai＜-3m/s2且Th＝0°或者Va＜10km/h且ai≤-5m/s2且Th＝0°，则判断为急减速驾驶行为；急减速驾驶行为发生时的车辆车速Va、加速踏板开度信号Th以及车辆加速度ai存储于信息存储模块。
7.根据权利要求2所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于所述的信息处理模块还根据车辆状态信息判断是否存在空档滑行驾驶行为，若根据空档开关信号判断为空挡状态且该状态持续时间≥3s且Va＞1km/h，或者根据离合器开关信号判断为离合器分离状态且该状态持续时间≥5s且Va＞1km/h，则判断为空档滑行驾驶行为；空档滑行驾驶行为发生时的空档开关信号，离合器开关信号，车辆车速Va以及持续时间信息存储于信息存储模块。
8.根据权利要求1所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于还包括移动通信模块；信息处理模块的驾驶行为判定结果通过移动互联网传送到后台服务器。
9.根据权利要求1所述的用于载货商用车的驾驶行为判定系统，其特征在于还包括卫星定位模块:采集车辆的定位信息并将定位信息通过信息处理模块和移动互联网传送到后台服务器。
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