CN215181594U - 基于多路速度信息的车辆限速装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车安全驾驶辅助技术领域，解决了现有技术中辅助驾驶时车速数据来源单一，导致限速器错误执行限速功能的技术问题，提供了一种基于多路速度信息的车辆限速装置及车辆。所述车辆限速装置包括：CAN总线速度采集电路模组、脉冲速度采集电路模组、惯性导航模组、车载GPS模组以及控制器，所述控制器分别在同一时刻接收所述CAN总线速度采集电路模组发送的第一路速度信息、所述脉冲速度采集电路模组发送的第二路速度信息、所述惯性导航模组发送的第三路速度信息以及所述车载GPS模组发送的第四路速度信息后对车辆的行驶速度进行限制。本实用新型的基于多路速度信息的汽车限速装置及车辆使车速来源多样化，保证了限速功能的正常运行。

Description

基于多路速度信息的车辆限速装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车安全驾驶辅助领域，尤其涉及一种基于多路速度信息的车辆限速装置及车辆。

背景技术

随首车联网技术、无人驾驶、半自动驾驶、高级驾驶辅助系统(Advanced DrivingAssistance System，ADAS)的发展以及UBI车险、汽车租赁、贷款购车行业的兴起；出租车、渣土车、搅拌车、危化品运输车、长途客车、物流运输车、重型工程车、大型机动车，车辆的安全行驶变得越来越重要，监管部门以及社会普遍希望这些车辆在安全车速内行驶。车辆在安全车速内行驶可以有效的降低事故发生的概率，限速系统可以让车辆在安全车速内行驶。重点类型的车辆行驶在安全车辆以内变得越来越重要，要实现车辆精准限速，必须要有精准的车辆行驶速度。

市面上单纯使用北斗/GPS等卫星数据提供的车辆行驶速度的设备，由于卫星接收器在使用过程中会随着车辆的移动而出现无卫星信号和信号失真等诸多不可控因素，这些因素最终会导致卫星接收器提供的车辆行驶速度不准确或无车速等问题。

由于其缺少车辆行驶速度的准确数据而使得其在执行限速控制时存在比较大的误差甚至错误，导致限速器会错误的执行限速功能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种基于多路速度信息的车辆限速装置及车辆，用以解决现有技术中车速来源单一，导致限速器错误执行限速功能的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述车辆限速装置包括：

用于采集CAN总线车速的CAN总线速度采集电路模组；

用于采集车辆的速度脉冲信号的脉冲速度采集电路模组；

用于采集车辆的惯性导航速度的惯性导航模组；

用于接收卫星导航速度的车载GPS模组；

控制器，所述控制器分别在同一时刻接收所述CAN总线速度采集电路模组发送的第一路速度信息、所述脉冲速度采集电路模组发送的第二路速度信息、所述惯性导航模组发送的第三路速度信息以及所述车载GPS模组发送的第四路速度信息后对车辆的行驶速度进行限制。

优选地，所述CAN总线速度采集电路模组安装于车辆的仪表台下方，其输入端与车辆的CAN总线电连接，其输出端与所述控制器电连接。

优选地，所述车载GPS模组安装于车辆的车身，与卫星信号接收天线电连接，所述卫星信号接收天线用于实时接收卫星信号。

优选地，所述脉冲速度采集电路模组包括比较电路和MCU，所述比较电路与MCU相连接。

优选地，所述比较电路还连接有分压电路，所述分压电路连接车辆的所述速度脉冲信号线。

优选地，所述惯性导航模组包括加速度传感器，用于测量车辆的加速度。

优选地，所述惯性导航模组还包括角速度传感器，用于获取车辆的角速度，所述角速度传感器包括动力调谐陀螺仪、粒子陀螺仪、激光陀螺仪、振动陀螺仪、光纤陀螺仪和静电陀螺仪中的至少一种。

优选地，所述车辆限速装置还包括显示器及声光报警器，所述显示器与所述控制器电连接，用于显示车速信息以及限速信息，所述声光报警器与所述控制器电连接，用于在车辆当前车速信息大于限速信息时警示用户。

优选地，所述车辆限速装置还包括速度滤波模组，与所述控制器电连接，用于从所述控制器获取所述第一路速度信息、所述第二路速度信息、所述第三路速度信息以及所述第四路速度信息并进行滤波处理。

第二方面，本实用新型实施例提供一种车辆，所述车辆包括如第一方面所述的基于多路速度信息的车辆限速装置。

综上所述，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型实施例提供的基于多路速度信息的车辆限速装置及车辆，包括CAN总线速度采集电路模组、脉冲速度采集电路模组、惯性导航模组、车载GPS模组、控制器以及限速执行模组，所述控制器与所述CAN总线速度采集电路模组、所述脉冲速度采集电路模组、所述惯性导航模组、所述车载GPS模组以及所述限速执行模组电连接，使控制器可以接收CAN总线车速、脉冲速度、卫星导航速度以及惯性导航速度，使车速来源多样化，即使在某一个或者部分车速来源异常的情况下也可以保证限速执行模组的限速功能的正常运行，保障了车辆的安全行驶，提高了用户的驾乘体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，这些均在本实用新型的保护范围内。

图1为本实用新型实施例中基于多路速度信息的车辆限速装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例中卫星信号接收天线和云台的安装位置示意图；

图3为本实用新型实施例中分压电路的电路图；

图4为本实用新型实施例中基于多路速度信息的车辆限速装置的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。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……”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。如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

请参见图1，本实用新型实施例提供了一种基于多路速度信息的车辆限速装置，所述车辆限速装置包括：CAN总线速度采集电路模组、脉冲速度采集电路模组、惯性导航模组、车载GPS模组以及控制器，所述控制器分别在同一时刻接收所述CAN总线速度采集电路模组发送的第一路速度信息、所述脉冲速度采集电路模组发送的第二路速度信息、所述惯性导航模组发送的第三路速度信息以及所述车载GPS模组发送的第四路速度信息后对车辆的行驶速度进行限制。这里采用的都是现有技术中较为常见的采集速度信息的硬件电路模组，本实用新型主要是整合各种速度测量模组作为限速装置的信息来源，可以解决信息来源过于单一，影响对车辆速度的准确判断，不利于为自动驾驶、智能驾驶等提供速度控制依据的问题。

其中控制器在本装置中起到总体控制的作用，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用控制器、单片机、ARM、数字信号控制器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本实用新型的基于多路速度信息的车辆限速装置的原理如下：

所述CAN总线速度采集电路模组用于从所述车辆的CAN总线采集CAN总线车速，脉冲速度采集电路模组用于从车辆的速度脉冲信号线采集脉冲速度，所述惯性导航模组用于获取惯性导航速度，所述车载GPS模组用于获取卫星导航速度，所述控制器与所述CAN总线速度采集电路模组、所述脉冲速度采集电路模组、所述惯性导航模组、所述车载GPS模组，用于分别在同一时刻接收所述CAN总线速度采集电路模组发送的第一路速度信息、所述脉冲速度采集电路模组发送的第二路速度信息、所述惯性导航模组发送的第三路速度信息以及所述车载GPS模组发送的第四路速度信息后对车辆的行驶速度进行限制，在控制器接受到四路速度信息后，会对四路车速信息进行比较以获取最为精准的速度信息，比较的方法为现有技术，在此不再赘述；在另一实施例中，也可在控制器中增加门电路以实现四路车速的比较。

除此之外，本实施例的基于多路速度信息的车辆限速装置，由于车速的来源多样化，可在CAN总线速度采集电路模组、脉冲速度采集电路模组、车载GPS模组及惯性导航模组中某一个或者部分模组无法获取车辆行驶速度时正常运行，例如CAN总线速度采集电路模组无法获取速度时，可以使用车载GPS模组和惯性导航模组及脉冲速度采集电路模组获取车速，或者在车辆经过隧道时，无法从车载GPS模组获取车速信息时，可通过惯性导航模组获取车速。

在一实施例中，所述CAN总线速度采集电路模组安装于车辆的仪表台下方，其输入端与车辆的CAN总线电连接，其输出端与所述控制器电连接，将CAN总线速度采集电路模组安装于仪表台下方可方便CAN总线速度采集电路与CAN总线的连接，简化布线，降低了车辆限速装置的安装难度。

在一实施例中，参见图2，所述车载GPS模组安装于车辆的车身，与安装在车辆的顶部外侧的卫星信号接收天线1电连接，所述卫星信号接收天线1用于实时接收卫星信号，所述车载GPS模组安装于车辆的车身的任意位置，例如，所述车载GPS模组可安装在车辆的前挡风玻璃板下方，或者，所述车载GPS模组可安装在车顶内侧，也可安装在车顶外侧；所述卫星信号接收天线也可安装在车辆的车身内部，此处车载GPS模组和卫星信号接收天线的安装位置仅为举例而非限定，车载GPS模组和卫星信号接收天线可安装在车身的任意位置。

在一实施例中，所述车速脉冲获取电路包括比较电路和MCU，所述比较电路与MCU相连接。

在一实施例中，所述比较电路还连接有分压电路，所述分压电路连接车辆的所述速度脉冲信号线。

具体地，参见图3，所述分压电路连接车辆的车速脉冲线的输入端PULSE_IN，分压电路与MCU的电压输入端VDD连接，所述比较电路包括比较器CP、基准电压单元RV和正反馈增加滞回单元ST，基准电压单元RV和正反馈增加滞回单元ST并联接入比较器CP的输入端，比较器CP的输出端与MCU相连接，在获取车辆的速度脉冲信号时，当速度脉冲线的脉冲输入端有正常信号输入，大于基准电压单元RV给出的基准电压时，比较器CP输出低电平，当信号输入不正常，小于基准电压单元RV的基准电压时，比较器CP输出高电平，并且去除抖动；

所述分压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1，第一电阻R1与MCU的电压输入端VDD相连接，第二电阻R2的一端与速度脉冲线的脉冲输入端相连接、另一端与比较器CP相连，所述第三电阻R3和第一电容C1并联设置在第二电阻R2和比较器CP之间，当车辆停止，车速为0的时候，选择第一电容C1进行抖动，保持一个恒定值；

所述正反馈增加滞回单元ST为一个反向施密特触发器，使用前，在其非反相引脚上设置参考电压，在比较器CP的输出开关处设置阈值电压，由于这是一个集电极开路的比较器CP，所以连接一个上拉电阻到输出，反馈电阻通过正反馈增加滞回单元ST。

在一实施例中，所述惯性导航模组包括加速度传感器，用于测量车辆的加速度。

在另一实施例中，参见图2，所述惯性导航模组安装在云台上，所述云台2安装在车辆的车身，将惯性导航模组安装在云台2上能够在车辆行驶中减少车辆颠簸对惯性导航的影响，简化惯导运动的复杂程度，减少惯性导航解算的计算量。在另一实施例中，惯性导航模组安装在云台上，云台安装在车辆的质心位置附近，能够进一步提高惯性导航的精度。

在一实施例中，所述惯性导航模组还包括角速度传感器，所述角速度传感器包括动力调谐陀螺仪、粒子陀螺仪、激光陀螺仪、振动陀螺仪、光纤陀螺仪、静电陀螺仪中的至少一种。

在一具体实施例中，所述角速度传感器包括光纤陀螺仪和静电陀螺仪，光纤陀螺仪体积小，成本低，精度可达千分之一，而且没有活动部件，可靠性高。静电陀螺仪利用电极对球形转子的静电吸力，以及自动调节电极电压的方法，使球形转子支承在电极中心；并采用光电测量方法测出壳体相对转子极轴的转角，它消除了框架陀螺和挠性陀螺由于机械联接所引起的干扰力矩，也避免了液浮陀螺由于液体扰动所引起的干扰力矩，因而精度高。因此，通过光纤陀螺仪和静电陀螺仪的配合，从而可降低成本及获取较高的精度。

所述惯性导航模组包括姿态计算单元、坐标变换单元及导航计算单元，所述姿态计算单元与所述坐标变换单元及导航计算单元电连接，用于根据所述角速度传感器提供的角速度及所述导航计算单元反馈的垂直转动角速度计算车辆的姿态并生成方向余弦元素；所述坐标变换单元与所述加速度传感器及所述导航计算单元电连接，用于根据所述方向余弦元素将所述加速度传感器测量获取的加速度变换为导航坐标系的加速度，并将导航坐标系的加速度发送给所述导航计算单元；所述导航计算单元用于根据所述导航坐标系的加速度计算车辆的位置和行驶速度。

在一实施例中，所述控制器与车辆的电子油门控制器连接，用于超速时拦截原有的油门控制信号并输出怠速时的油门控制信号至车辆的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，以实现限速功能。

在一实施例中，所述车辆限速装置还包括显示器及声光报警器，所述显示器与所述控制器电连接，用于显示车速信息以及限速信息，所述声光报警器与所述控制器电连接，用于在车辆当前车速信息大于限速信息时警示用户。

在一实施例中，所述车辆限速装置还包括供电电路，用于对所述车辆限速装置供电。

在另一实施例中，参见图4，所述车辆限速装置还包括速度滤波模组，与所述控制器电连接，用于从所述控制器获取所述第一路速度信息、所述第二路速度信息、所述第三路速度信息以及所述第四路速度信息并进行滤波处理；所述速度滤波模组为线性卡尔曼滤波器、非线性卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器、自适应卡尔曼滤波器以及抗差卡尔曼滤波器中的一种或多种，在各种变化的工况下，车速传感器存在一定的噪声干扰，故需要对获取的车速进行滤波，使获得的车速更加精准，上述的线性卡尔曼滤波器、非线性卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器、自适应卡尔曼滤波器以及抗差卡尔曼滤波器为现有技术中常见的滤波器，在此不再赘述。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种车辆，所述车辆包括实施例1中所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，通过所述基于多路速度信息的车辆限速装置使得获取的车速信息更加准确，保证了限速执行模组的限速功能的正常运行，保障了车辆的安全行驶，提高了用户的驾乘体验。

需要明确的是，本实用新型并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本实用新型的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本实用新型的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本实用新型的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本实用新型中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本实用新型不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模组和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述车辆限速装置包括：

用于采集CAN总线车速的CAN总线速度采集电路模组；

用于采集车辆的速度脉冲信号的脉冲速度采集电路模组；

用于采集车辆的惯性导航速度的惯性导航模组；

用于接收卫星导航速度的车载GPS模组；

控制器，所述控制器分别在同一时刻接收所述CAN总线速度采集电路模组发送的第一路速度信息、所述脉冲速度采集电路模组发送的第二路速度信息、所述惯性导航模组发送的第三路速度信息以及所述车载GPS模组发送的第四路速度信息后对车辆的行驶速度进行限制。

2.根据权利要求1所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述CAN总线速度采集电路模组安装于车辆的仪表台下方，其输入端与车辆的CAN总线电连接，其输出端与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述车载GPS模组安装于车辆的车身，与卫星信号接收天线电连接，所述卫星信号接收天线用于实时接收卫星信号。

4.根据权利要求1所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述脉冲速度采集电路模组包括比较电路和MCU，所述比较电路与MCU相连接。

5.根据权利要求4所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述比较电路还连接有分压电路，所述分压电路连接车辆的所述速度脉冲信号线。

6.根据权利要求1所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述惯性导航模组包括加速度传感器，用于测量车辆的加速度。

7.根据权利要求1所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述惯性导航模组还包括角速度传感器，用于获取车辆的角速度，所述角速度传感器包括动力调谐陀螺仪、粒子陀螺仪、激光陀螺仪、振动陀螺仪、光纤陀螺仪和静电陀螺仪中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述车辆限速装置还包括显示器及声光报警器，所述显示器与所述控制器电连接，用于显示车速信息以及限速信息，所述声光报警器与所述控制器电连接，用于在车辆当前车速信息大于限速信息时警示用户。

9.根据权利要求1所述的基于多路速度信息的车辆限速装置，其特征在于，所述车辆限速装置还包括速度滤波模组，与所述控制器电连接，用于从所述控制器获取所述第一路速度信息、所述第二路速度信息、所述第三路速度信息以及所述第四路速度信息并进行滤波处理。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至9任一项所述的基于多路速度信息的车辆限速装置。

Images