一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统及方法，包括ECU、地图数据下载模块、GPS定位模块、车速传感器、CAN总线和执行机构组成。其中ECU包括串口通信模块、CAN总线读取模块、弯道判别模块和充放气位置计算模块。车辆行驶时，利用车联网获取前方弯道的曲率并从CAN线采集车速信息，通过计算获得空气弹簧预充气位置和空气弹簧预放气位置，车辆过弯时，对空气弹簧进行预充气和预放气来抑制车辆过弯时的车身侧倾，提高车辆弯道行驶时的舒适性和平顺性。本系统相对于其他空气弹簧控制系统，从车联网上获取道路信息，快速便捷，具备了弯道预瞄的能力，且采集信息少，成本低，安装简单，适用于装有空气弹簧的车辆在无交叉道路上进行弯道预瞄。

A Control System and Method of Bend Preview Air Suspension Based on Vehicle Networking

The invention relates to an air suspension control system and method based on vehicle network for preview of curved road, including ECU, map data download module, GPS positioning module, speed sensor, CAN bus and executing mechanism. Among them, ECU includes serial communication module, CAN bus reading module, bend judgment module and gas filling and discharging position calculation module. When a vehicle is running, the curvature of the front bend is obtained by using the vehicle network and the speed information is collected from the CAN line. The pre-inflated position of the air spring and the pre-deflated position of the air spring are obtained by calculating. When a vehicle is crossing a bend, the pre-inflated and pre-deflated position of the air spring is used to restrain the body roll when the vehicle is crossing a bend, so as to improve the comfort and smoothness of the vehicle when driving on a bend. Compared with other air spring control systems, this system can obtain road information from vehicle network quickly and conveniently, and has the ability to preview bends. It also has the advantages of less information collection, low cost and simple installation. It is suitable for vehicles with air springs to preview bends on non-crossing roads.

【技术实现步骤摘要】
一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统及方法
本专利技术涉及一种空气悬架控制系统，具体涉及一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统。
技术介绍
车辆在弯道行驶过程中会产生车身的侧倾，而车身的侧倾会影响驾驶人员以及乘员在车辆过弯时的舒适性和车辆行驶的平顺性，严重时会导致侧翻，引发严重的交通事故。所以，就有必要在车辆产生较大侧倾角的情况下对车身姿态进行一定的调整来抑制侧倾角，提高车辆的行驶平顺性以及舒适性。空气弹簧具有理想的刚度特性和弹簧高度可调的特点，对其进行充放气改变特定弹簧高度可以调整车身姿态，因此在车身姿态调节方面空气悬架有着较为广泛的应用。在应用过程中，根据车速、侧倾角、路面状况等综合因素对空气弹簧进行充放气，合理的调整车身姿态，从而改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。在现今的发展进程中，车辆的智能化趋势越来越明显，车辆在行驶过程中收集各种所需信息的途径也越来越多。比如从车联网收集信息，快速准确，并且相比传统的传感器信息采集方法具备了提前获取的能力。本专利利用车联网获取道路信息，对车辆前方的弯道进行预瞄。首先从车联网中获取必要的道路信息，由车速传感器采集车辆的车速信息，计算后对空气弹簧进行预充气和预放气，从而抑制侧倾角，提高车辆过弯时的行驶平顺性。本专利相比传统的空气悬架控制系统，具备了预先反应的能力，且反应迅速，需要采集的信息少，所需传感器数量少，成本低，结构简单，安装难度低，鲁棒性好。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统。本系统利用车联网获取道路信息，对行驶方向上的弯道进行预瞄，能够抑制车辆过弯时产生的侧倾角，提高车辆的平顺性和舒适性，具备了预先反应的能力，且结构简单，反应迅速。本系统包括ECU、地图数据下载模块、GPS定位模块、车速传感器、CAN总线和执行机构；车速传感器和CAN总线连接，CAN总线和ECU连接，ECU同时与地图数据下载模块、GPS定位模块、执行机构相连；车速传感器用于采集车速信息v，并将车速信息v发送至CAN总线。GPS定位模块用于实时获取车辆位置信息，并将位置信息发送至ECU。地图数据下载模块用于接收车辆位置信息和下载地图数据，并将地图数据发送至ECU。ECU用于读取和发送车辆位置信息、读取地图数据、读取车速v信息、进行计算判断以及发送指令。ECU包括串口通信模块、CAN总线读取模块、弯道判别模块和充放气位置计算模块。串口通信模块用于读取和发送车辆位置信息、读取地图数据，并将地图数据发送至弯道判别模块。弯道判别模块用于接收地图数据，判别弯道起始点位置与终点位置，并将弯道起始点位置与终点位置以及地图数据发送至充放气位置计算模块。CAN总线读取模块用于读取CAN总线上的车速信息v，并将车速信息v发送至充放气位置计算模块。充放气位置计算模块用于接收车速信息v、弯道起始点位置与终点位置以及地图数据来计算得到充放气位置，并向执行机构发送充放气指令。执行机构用于接收ECU发送的指令，按照指令对空气弹簧进行充放气。本系统进行弯道预瞄空气悬架控制步骤如下：步骤1：利用GPS定位模块实时获取车辆位置信息。利用地图数据下载模块下载车辆所在位置的地图数据。步骤2：ECU读取地图数据中车辆前方路程为S米的道路曲率函数K(x)，其中，S为正整数，x为前方S米道路上各点到此刻车辆位置O点的路程，x∈[0，S]，设此刻车辆位置O点为原点。步骤3：计算不等式K(x)-Km>0(Km为曲率阈值)区分直道与弯道，计算得到当前弯道起始点位置A至O点的路程xa和当前弯道终点位置B至O点的路程xb，并判断该弯道的走向。步骤4：ECU从CAN总线读取当前车速v。步骤5：计算预充气位置C至O点的路程xc由公式得到。其中，xa为弯道起始位置A至O点的路程(m)；Δmf为前空气弹簧预充气质量(kg)，k为热力学系数，k＝1.4；v为车速(m/s)；hc为车身质心至侧倾轴线的垂直距离(m)；xb为弯道终点位置B至O点的路程(m)；B为轮距(m)；g为重力加速度，g＝9.8m/s2；mf为单个前空气弹簧内空气初始质量(kg)；Δmr为后空气弹簧预充气质量(kg)，mr为单个后空气弹簧内空气初始质量(kg)；qm为空气弹簧充气速率(kg/s)；τ为系统响应时间(s)。由计算所得路程xc标记地图中预充气位置C。步骤6：计算预放气位置D至O点的路程xd由公式得到。其中，xb为弯道终点位置B至O点的路程(m)；qr为空气弹簧放气速率(kg/s)。由以上公式计算所得的路程xd标记地图上预放气位置D。步骤7：判断车辆是否到达预充气位置C。若车辆未到达预充气位置C，则返回步骤4。若车辆到达预充气位置C，则进入下一步骤。步骤8：由步骤3中得到的弯道走向对车辆转弯方向进行判断。若车辆向左行驶，ECU生成分别向右前、右后空气弹簧充入气体质量为Δmf、Δmr的空气的指令，并将指令发送至执行机构。执行机构按指令对右侧空气弹簧进行充气。判断车辆是否到达预放气位置D，若车辆未到达预放气位置D，则继续判断车辆是否到达预放气位置D。若车辆到达预放气位置D，则ECU生成将右侧空气弹簧气压降至各自初始气压的指令，并将指令发送至执行机构。执行机构按指令对右侧空气弹簧进行放气。若车辆向右行驶，ECU生成分别向左前、左后空气弹簧充入气体质量为Δmf、Δmr的空气的指令，并将指令发送至执行机构。执行机构按指令对左侧空气弹簧进行充气。判断车辆是否到达预放气位置D，若车辆未到达预放气位置D，则继续判断车辆是否到达预放气位置D。若车辆到达预放气位置D，则ECU生成将左侧空气弹簧气压降至各自初始气压的指令，并将指令发送至执行机构。执行机构按指令对左侧空气弹簧进行放气。本专利技术具有以下有益效果：车辆行驶时，利用车联网获取前方弯道的曲率并从CAN线采集车速信息，通过计算获得空气弹簧预充气位置和空气弹簧预放气位置，车辆过弯时，对空气弹簧进行预充气和预放气来抑制车辆过弯时的车身侧倾，提高车辆弯道行驶时的舒适性和平顺性。本系统相对于其他空气弹簧控制系统，从车联网上获取道路信息，快速便捷，具备了弯道预瞄的能力，且采集信息少，成本低，安装简单，适用于装有空气弹簧的车辆在无交叉道路上进行弯道预瞄。附图说明图1为弯道预瞄空气悬架控制系统结构图。图2为弯道预瞄空气悬架控制系统工作流程图。具体实施方式以下通过具体实施方式，对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，图1为弯道预瞄空气悬架控制系统结构图。本系统由ECU、地图数据下载模块、GPS定位模块、车速传感器、CAN总线和执行机构组成。其中ECU包括串口通信模块、CAN总线读取模块、弯道判别模块和充放气位置计算模块。车速传感器用于采集车辆行驶的车速信息v，并将采集到的车速信息v发送至CAN总线。GPS定位模块用于实时获取车辆位置信息，并将获取的位置信息发送至ECU。地图数据下载模块用于接收车辆位置信息和下载当前车辆位置的地图数据，并将地图数据发送至ECU。ECU用于接收和发送车辆位置信息、读取地图数据、读取车速v信息、进行计算判断以及发送指令。ECU包括串口通信模块、CAN总线读取模块、弯道判别模块和充放气位置计算模块。串口通信模块用于读取和发送车辆位置信息、读取地图数据，并将地图数据发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统，其特征在于，本系统包括ECU、地图数据下载模块、GPS定位模块、车速传感器、CAN总线和执行机构；车速传感器和CAN总线连接，CAN总线和ECU连接，ECU同时与地图数据下载模块、GPS定位模块、执行机构相连；所述车速传感器用于采集车速信息v，并将车速信息v发送至CAN总线；所述GPS定位模块用于实时获取车辆位置信息，并将位置信息发送至ECU；所述地图数据下载模块用于接收车辆位置信息和下载地图数据，并将地图数据发送至ECU；所述ECU用于读取和发送车辆位置信息、读取地图数据、读取车速v信息、进行计算判断以及发送指令；所述执行机构用于接收ECU发送的指令，按照指令对空气弹簧进行充放气。

【技术特征摘要】
1.一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统，其特征在于，本系统包括ECU、地图数据下载模块、GPS定位模块、车速传感器、CAN总线和执行机构；车速传感器和CAN总线连接，CAN总线和ECU连接，ECU同时与地图数据下载模块、GPS定位模块、执行机构相连；所述车速传感器用于采集车速信息v，并将车速信息v发送至CAN总线；所述GPS定位模块用于实时获取车辆位置信息，并将位置信息发送至ECU；所述地图数据下载模块用于接收车辆位置信息和下载地图数据，并将地图数据发送至ECU；所述ECU用于读取和发送车辆位置信息、读取地图数据、读取车速v信息、进行计算判断以及发送指令；所述执行机构用于接收ECU发送的指令，按照指令对空气弹簧进行充放气。2.根据权利要求1所述的一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制系统，其特征在于，ECU包括串口通信模块、CAN总线读取模块、弯道判别模块和充放气位置计算模块，串口通信模块用于读取和发送车辆位置信息、读取地图数据，并将地图数据发送至弯道判别模块，弯道判别模块用于接收地图数据，判别弯道起始点位置与终点位置，并将弯道起始点位置与终点位置以及地图数据发送至充放气位置计算模块，CAN总线读取模块用于读取CAN总线上的车速信息v，并将车速信息v发送至充放气位置计算模块，充放气位置计算模块用于接收车速信息v、弯道起始点位置与终点位置以及地图数据来计算得到充放气位置，并向执行机构发送充放气指令。3.一种基于车联网的弯道预瞄空气悬架控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用GPS定位模块实时获取车辆位置信息，利用地图数据下载模块下载车辆所在位置的地图数据；步骤2：ECU读取地图数据中车辆前方路程为S米的道路曲率函数K(x)，其中，S为正整数，x为前方S米道路上各点到此刻车辆位置O点的路程，x∈[0，S]，设此刻车辆位置O点为原点；步骤3：计算不等式K(x)-Km>0，其中Km为曲率阈值，区分直道与弯道，计算得到当前弯道起始点位置A至O点的路程xa和当前弯道终点位置B至O点的路程xb，并判断该弯道的走向；步骤4：ECU从CAN总线读取当前车速v；步骤5：计算预充气位置C至O点的路程xc；步骤6：计算预放气位置D至O点的路程xd...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仲兴，陈鑫，江洪，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32