專利名稱：基于can總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及車輛安全監(jiān)控及預警技術(shù)，尤其涉及一種基于CAN總線網(wǎng)絡技術(shù)的大型客車車載安全性能預警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
伴隨著公路交通的迅速發(fā)展和汽車保有量的增長，道路交通事故急劇增加，交通安全形勢也日益嚴峻，聯(lián)合國的統(tǒng)計顯示，全世界每年有120多萬人死于交通事故，數(shù)百萬人受傷。而我國交通事故死亡人數(shù)更是連續(xù)10多年居世界第一，特別是群死群傷的重特大交通事故頻繁發(fā)生。對車輛交通事故的統(tǒng)計表明，2009年，由營運客車肇事導致一次死亡 10人以上的特大交通事故占同類事故總量的50%。針對營運車輛安全狀態(tài)監(jiān)測預警技術(shù)及裝置，已開發(fā)了如汽車制動壓力監(jiān)測、輪胎氣壓監(jiān)測、汽車前撞報警等技術(shù)。然而，針對在我國易造成重大交通事故的大型客車，運行安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展則剛剛起步，尤其是從性能、姿態(tài)及環(huán)境全方位的危險辨識和集成預警技術(shù)則較少研究，相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品則更為缺乏。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種基于CAN總線網(wǎng)絡技術(shù)的大型客車車載安全性能預警系統(tǒng)，對車輛性能、姿態(tài)及運行環(huán)境進行全方位的監(jiān)控和預警，從而保障行車安全、提高運輸效率。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，其特征在于它包括一處理器，以及與處理器連接的原車CAN網(wǎng)絡，顯示屏模塊，環(huán)境監(jiān)測模塊，語音播報模塊，GPS/GPRS模塊，蜂鳴器，陀螺儀，離合器踏板，7路檔位信號，ABS輪速傳感器，前輪轉(zhuǎn)角傳感器，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，制動壓力傳感器；所述處理器中包含倒車危險監(jiān)測模塊、換道危險監(jiān)測模塊、碰撞危險監(jiān)測模塊、車道偏離危險監(jiān)測模塊、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊、危險比較模塊、制動故障監(jiān)測模塊、轉(zhuǎn)向故障監(jiān)測模塊、輪胎故障、傳動故障監(jiān)測模塊、電控故障監(jiān)測模塊；所述倒車危險監(jiān)測模塊向制動故障監(jiān)測模塊、換道危險監(jiān)測模塊進行傳遞信息，所述換道危險監(jiān)測模塊同時向碰撞危險監(jiān)測模塊、車道偏離危險監(jiān)測模塊、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊進行信息傳遞，所述碰撞危險監(jiān)測模塊、車道偏離危險監(jiān)測模塊、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊同時向危險比較模塊進行信息傳遞，所述制動故障監(jiān)測模塊、轉(zhuǎn)向故障監(jiān)測模塊、輪胎故障、傳動故障監(jiān)測模塊、電控故障監(jiān)測模塊依次進行信息傳遞。所述處理器具有兩路CAN接口，通過接口一與原車CAN網(wǎng)絡進行連接，包括發(fā)動機節(jié)點、儀表節(jié)點、ABS節(jié)點、TPMS節(jié)點，波特率為250Kbps，獲取原車各電控單元中的運行性能信息以及故障信息；通過接口二與顯示屏模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊連接，包括環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、 顯示屏節(jié)點，波特率設置為500Kbps，獲取車輛狀態(tài)信息。所述兩路CAN接口選用CTM8251T芯片作為接口芯片。[0008]所述ABS輪速傳感器采集四個車輪的信號，它采用兩個磁電式傳感器轉(zhuǎn)換芯片 NCV1124，通過四路正弦波電路處理，將正弦波信號轉(zhuǎn)換為方波信號。所述語音播報模塊對車輛的制動、轉(zhuǎn)向、輪胎、傳動、電控系統(tǒng)故障進行報警；所述蜂鳴器對倒車、換道、偏離、碰撞、側(cè)翻、側(cè)滑危險進行報警。本實用新型采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)作為一個獨立的節(jié)點掛接入整車CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)中，充分利用原車各電子控制裝置電控單元中的運行性能信息以及故障信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免信息冗余，降低成本。2、本實用新型可直接采集輪速傳感器信號，也可通過CAN總線采集ABS輪速信號，具有很好的適應性。3、本實用新型對車輛運行性能、故障、姿態(tài)及運行環(huán)境進行全方位的監(jiān)控和預警，監(jiān)測和預警范圍廣。4、本實用新型充分發(fā)揮駕駛員的主觀能動性，不對車輛進行控制，只對駕駛員進行預警提示。5、本實用新型安裝簡單、安全，不改變車體結(jié)構(gòu)，不改變油路、電路，不影響行車安全和正常運營。6、本實用新型自己構(gòu)成一個獨立節(jié)點，不依賴其他任何輔助設施，易于推廣應用。7、本實用新型預警有效率高，預警有效率>90%。8、本實用新型實時性高，系統(tǒng)的響應時間即系統(tǒng)性能檢測到報警信號輸出時間不大于0. 5秒。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)總體框圖；圖2是本實用新型的處理器模塊圖；圖3是本實用新型的CAN總線結(jié)構(gòu)圖；圖4是ABS輪速信號處理原理圖；圖5是本實用新型的檢測方法流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型進行詳細的描述。本實用新型以基于CAN總線網(wǎng)絡技術(shù)的大型客車為研究對象，在不影響安全和運營的前提下，對原車提供的運行性能信息和故障信息通過CAN總線進行提取，對沒有提供的相關(guān)安全部件、行駛姿態(tài)和運行環(huán)境等信息通過加裝傳感器進行采集；然后根據(jù)獲取的綜合信息，對車輛危險狀態(tài)進行判斷和識別，根據(jù)決策機制進行預警，并利用遠程通訊實現(xiàn)報警功能。如圖1所示，本實用新型提供的基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)包括原車的CAN網(wǎng)絡1，顯示屏模塊2，環(huán)境監(jiān)測模塊3，語音播報模塊4，ABS輪速傳感器5，GPS/ GPRS模塊6，陀螺儀(姿態(tài)模塊)7，前輪轉(zhuǎn)角傳感器8，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器9，制動壓力傳感器10，7路檔位信號11，離合器踏板12，蜂鳴器13，處理器14幾部分，其中處理器14分別電連接上述各部件，與它們進行信息交互或向它們發(fā)出指令。如圖2所示，處理器14中主要包含倒車危險監(jiān)測模塊15、換道危險監(jiān)測模塊16、 碰撞危險監(jiān)測模塊17、車道偏離危險監(jiān)測模塊18、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊19、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊20、危險比較模塊21、制動故障監(jiān)測模塊22、轉(zhuǎn)向故障監(jiān)測模塊23、輪胎故障M、傳動故障監(jiān)測模塊25、電控故障監(jiān)測模塊沈等。倒車危險監(jiān)測模塊15向換道危險監(jiān)測模塊16 進行信息傳遞，換道危險監(jiān)測模塊16同時向碰撞危險監(jiān)測模塊17、車道偏離危險監(jiān)測模塊18、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊19、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊20進行信息傳遞，最后碰撞危險監(jiān)測模塊17、 車道偏離危險監(jiān)測模塊18、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊19、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊20向危險比較模塊21 進行信息傳遞。同時倒車危險監(jiān)測模塊15也向制動故障監(jiān)測模塊22進行信息傳遞，制動故障監(jiān)測模塊22、轉(zhuǎn)向故障監(jiān)測模塊23、輪胎故障M、傳動故障監(jiān)測模塊25、電控故障監(jiān)測模塊26再依次進行信息傳遞。如圖3所示，處理器14具有兩路CAN接口，通過接口一 CANO與原車CAN網(wǎng)絡1進行連接，包括發(fā)動機節(jié)點、儀表節(jié)點、ABS節(jié)點、TPMS節(jié)點等，波特率設置為250Kbps，獲取原車各電子控制裝置電控單元中的運行性能信息以及故障信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；通過接口二 CANl與顯示屏模塊2、環(huán)境監(jiān)測模塊3連接，與原車CAN網(wǎng)絡一起構(gòu)成整車CAN網(wǎng)絡，包括環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、顯示屏節(jié)點，波特率設置為500Kbps，獲取車輛狀態(tài)信息如本車車速、制動信號、左右轉(zhuǎn)向信號、倒車信號等，并接收環(huán)境監(jiān)測節(jié)點發(fā)送的報警信息，結(jié)合自身檢測到的車輛危險狀態(tài)進行決策，向外發(fā)送報警決策信息，顯示屏節(jié)點接收這些報警信息進行顯示。兩路CAN接口可選用CTM8251T芯片作為接口芯片，簡化外圍電路。該芯片內(nèi)集成了保護電路，具有DC 2500V的隔離功能、CAN-bus總線過電壓保護功能。語音播報模塊4對檢測到的電控單元和非電控單位故障信息進行報讀。ABS輪速傳感器5采集四個車輪的輪速信號，對車速進行估計，也可通過CAN總線采集ABS的輪速信息，用于車速的估計。ABS輪速傳感器5采用兩個磁電式傳感器轉(zhuǎn)換芯片NCV1124，信號通過四路正弦波電路處理，將正弦波信號轉(zhuǎn)換為主控芯片可處理的方波信號，如圖4所示，PIN0、PIN1、PIN2、PIN3與四個磁電輪速傳感器5的輸出相連，P0UT0、P0UT1、 P0UT2、P0UT3與處理器的定時計數(shù)器相連，PIN輸入的為正弦波信號，POUT輸出為方波信號。GPS/GPRS模塊6實現(xiàn)車輛定位、速度的采集及車輛故障、危險狀態(tài)的遠程傳輸及報警。陀螺儀7采集車輛姿態(tài)信息，在處理器中處理分析后，與設定的閾值進行比較，經(jīng)過TTR算法，判斷車輛出現(xiàn)側(cè)滑、側(cè)翻危險狀態(tài)的時間。前輪轉(zhuǎn)角傳感器8用于采集轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角，輸出電壓0_5v。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器9用于采集方向盤轉(zhuǎn)角，輸出電壓0_5v。制動壓力傳感器10用于采集制動主氣缸壓力，經(jīng)處理器處理分析，與設定的閾值進行比較，當制動壓力不足時進行報警。7路檔位信號11用于采集檔位信號。離合器踏板12采集離合器踏板信號。蜂鳴器13對前撞危險、車道偏離危險、側(cè)翻危險、側(cè)滑危險進行蜂鳴報警。處理器14對系統(tǒng)整體資源進行計算、控制和管理。通過上述這種裝置，可檢測以下危險狀態(tài)前撞危險、車道偏離危險、側(cè)翻危險、側(cè)滑危險、制動故障、傳動故障、轉(zhuǎn)向故障、從原車CAN網(wǎng)絡提取的故障。具體的安全性能檢測方法如圖5所示，包括如下處理流程1、系統(tǒng)完成初始化。2、判斷車輛是否處于倒車狀態(tài)，如果是，檢測是否存在倒車危險，并對危險進行蜂鳴報警、顯示。[0036]3、否則判斷車輛是否處于換道狀態(tài)，如果是，檢測是否存在換道危險，并對危險進行蜂鳴報警、顯示。4、否則對車輛的碰撞、偏離、側(cè)翻、側(cè)滑危險進行判斷，如果存在危險，分別計算距離危險發(fā)生的時間TTC、TLC、TTR、TTS ；其中采取TTC(time to collision)作為表征參數(shù)， 通過車距和相對車速預估距離碰撞所發(fā)生的時間；采取TLC(time to land crossing)作為表征參數(shù)，通過車輛與車道的距離和速度預估車輛將橫越車道邊界的時間；采取TTR(time to rollover)作為表征參數(shù)，通過對側(cè)向加速度值實時的微分，得出側(cè)翻的安全時間；采取 TTS (time to sliding)作為表征參數(shù)，通過對橫擺角速度進行微分，計算出側(cè)滑的安全時間。5、然后比較TTC、TLC、TTR、TTS的大小，選擇最小值進行蜂鳴報警、顯示。6、系統(tǒng)同時依次對車輛的制動、轉(zhuǎn)向、輪胎、傳動、電控系統(tǒng)進行故障檢測，并進行語音報讀。當出現(xiàn)上述危險狀態(tài)時，顯示屏顯示危險狀態(tài)的名稱。對于故障信息，采取語音報讀的方式，報讀出故障的名稱。對于前撞報警、車道偏離報警、側(cè)翻報警、側(cè)滑報警對駕駛員反應時間要求較高，要求能使駕駛員快速得到危險信息以提醒駕駛員迅速采取相應措施， 因此采取蜂鳴報警的方式，而且按時間優(yōu)先級。以上所述，僅為本實用新型的某一具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，只要是在本實用新型技術(shù)方案的基礎上，對個別部件進行的改進和變換，都應在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，其特征在于它包括一處理器，以及與處理器連接的原車CAN網(wǎng)絡，顯示屏模塊，環(huán)境監(jiān)測模塊，語音播報模塊，GPS/GPRS模塊，蜂鳴器，陀螺儀，離合器踏板，7路檔位信號，ABS輪速傳感器，前輪轉(zhuǎn)角傳感器，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，制動壓力傳感器；所述處理器中包含倒車危險監(jiān)測模塊、換道危險監(jiān)測模塊、碰撞危險監(jiān)測模塊、車道偏離危險監(jiān)測模塊、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊、危險比較模塊、制動故障監(jiān)測模塊、轉(zhuǎn)向故障監(jiān)測模塊、輪胎故障、傳動故障監(jiān)測模塊、電控故障監(jiān)測模塊；所述倒車危險監(jiān)測模塊向制動故障監(jiān)測模塊、換道危險監(jiān)測模塊進行傳遞信息，所述換道危險監(jiān)測模塊同時向碰撞危險監(jiān)測模塊、車道偏離危險監(jiān)測模塊、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊、 側(cè)滑危險監(jiān)測模塊進行信息傳遞，所述碰撞危險監(jiān)測模塊、車道偏離危險監(jiān)測模塊、側(cè)翻危險監(jiān)測模塊、側(cè)滑危險監(jiān)測模塊同時向危險比較模塊進行信息傳遞，所述制動故障監(jiān)測模塊、轉(zhuǎn)向故障監(jiān)測模塊、輪胎故障、傳動故障監(jiān)測模塊、電控故障監(jiān)測模塊依次進行信息傳遞。
2.如權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，其特征在于所述處理器具有兩路CAN接口，通過接口一與原車CAN網(wǎng)絡進行連接，包括發(fā)動機節(jié)點、儀表節(jié)點、ABS節(jié)點、TPMS節(jié)點，波特率為250Kbps，獲取原車各電控單元中的運行性能信息以及故障信息；通過接口二與顯示屏模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊連接，包括環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、顯示屏節(jié)點， 波特率設置為500Kbps，獲取車輛狀態(tài)信息。
3.如權(quán)利要求2所述的基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，其特征在于所述兩路CAN接口選用CTM8251T芯片作為接口芯片。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，其特征在于所述ABS輪速傳感器采集四個車輪的信號，它采用兩個磁電式傳感器轉(zhuǎn)換芯片 NCV1124，通過四路正弦波電路處理，將正弦波信號轉(zhuǎn)換為方波信號。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，其特征在于所述語音播報模塊對車輛的制動、轉(zhuǎn)向、輪胎、傳動、電控系統(tǒng)故障進行報警；所述蜂鳴器對倒車、換道、偏離、碰撞、側(cè)翻、側(cè)滑危險進行報警。
6.如權(quán)利要求4所述的基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，其特征在于所述語音播報模塊對車輛的制動、轉(zhuǎn)向、輪胎、傳動、電控系統(tǒng)故障進行報警；所述蜂鳴器對倒車、換道、偏離、碰撞、側(cè)翻、側(cè)滑危險進行報警。
專利摘要本實用新型提供一種基于CAN總線的大型客車安全性能預警系統(tǒng)，在不影響安全和運營的前提下，作為一個節(jié)點掛接入整車CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)中，提取原車各電子控制裝置電控單元中的運行性能信息以及故障信息，通過加裝陀螺儀，采集車輛姿態(tài)采信息，實現(xiàn)車輛預警；通過CAN接口與環(huán)境監(jiān)測模塊、顯示屏模塊組成CAN網(wǎng)絡，實現(xiàn)車輛運行環(huán)境的監(jiān)測及預警，顯示屏節(jié)點接收所有報警信息進行顯示。輪速信號可直接通過ABS輪速傳感器采集，也可通過CAN總線采集。當出現(xiàn)危險狀態(tài)時，顯示屏顯示出危險指標名稱。同時，對于故障信息，采取語音報讀的方式，其余采取蜂鳴報警的方式，而且按時間進行優(yōu)先級排序。
文檔編號B60R16/02GK202138330SQ20112028357
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者任春曉, 周煒, 富子丞, 尤寧, 張國盛, 李文亮, 李臣, 董軒, 袁衛(wèi)波 申請人:交通運輸部公路科學研究所