一种基于gis的汽车主动限速系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于GIS的汽车主动限速系统，属于汽车安全辅助驾驶技术领域。
【背景技术】
[0002]交通安全一直是交通管理的重点领域。各种交通事故的发生大多是因为车速过快而导致驾驶失控，最终酿成悲剧。在汽车主动安全控制及辅助驾驶领域，有必要研发一种能够根据综合路况信息对汽车进行实时限速的控制系统。
[0003]目前，智能限速系统主要是为提高限速标识识别的准确性并及时产生预警信号而实用新型，包括导航仪，所述导航仪可识别道路交通标志牌;并利用图像处理技术，提取道路交通标志信息；智能导航，智能导航可以实时提供当前道路信息、导航路线信息以及国家或地区的交通道路限速法规相关信息;车身传感器，车身传感器可实时提供车身信息;控制器，控制器内部建立有交通限速标识数据库，所述控制器的输入端分别与导航仪、智能导航、车身传感器连接，控制器的输出端分别与汽车仪表和发动机ECU连接。
[0004]虽然已有的限速系统在一定程度上可以提高驾驶员行车安全，可以根据当前路段限速值把行车速度限制在一定范围内，但缺少主动实施制动减速的功能，因此当即将发生碰撞危险时，系统无法自动降速或刹车，不能有效保证行车安全。
[0005]中国专利文献CN104709284A公开了一种汽车自动限速控制系统，包括:控制单元，其包括控制器、ABS刹车装置以及设置在汽车供油管道上以控制汽油流量的控制阀；信号采集单元，其包括用于采集汽车行驶速度的速度传感器、采集汽车当前行驶路段限速值的限速获取装置以及采集当前汽车的行驶方向和所处路况的卫星定位装置，其中所述控制器基于从速度传感器和限速获取装置接收到的信号来判定当前汽车是否超速，且根据该判定信号以及从卫星定位装置获取到的信息来确定控制阀的开合度和ABS刹车装置是否启动。但是该专利存在以下缺陷:没有全面考虑人、车、路以及环境的协同交互。例如不能根据车与车的相对位置等信号对限速值进行相应的调整，所以当存在与前车发生碰撞的危险时，不能提前实施限速或主动刹车，存在一定的安全隐患；另外，汽车的交通环境状态是动态变化的，比如车与车相对位置，交通流密度以及具体路段轨迹曲率半径的情况等，因此通过导航仪获得的限速值应该根据车辆的状态信息和道路交通环境信息进行相应的修正，以保证限速值的实时性和精确度，提高限速系统的智能化。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于GIS的汽车主动限速系统；
[0007]本实用新型实时性强，精确度高，限速值可调，能够实现全方位的路况探测与预警，提高了汽车限速系统的智能化。
[0008]术语解释
[0009]1、GIS，即地理信息系统(Geographic Informat1n System或Geo —Informat1nsystem，GIS)，有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
[0010]2、最优控制算法用以定出最优控制理论的具体形式的计算方法。最优控制理论(optimal control theory)，是现代控制理论的一个主要分支，着重于研究使控制系统的性能指标实现最优化的基本条件和综合方法。最优控制理论是研究和解决从一切可能的控制方案中寻找最优解的一门学科。它是现代控制理论的重要组成部分。
[0011 ] 3、EPROM，是英文ErasabIe Programmable Read Only Memory的缩写，由以色列工程师Dov Frohman实用新型，是一种断电后仍能保留数据的计算机存储芯片一一即非易失性的(非易失性)。它是一组浮栅晶体管，被一个提供比电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程。一旦编程完成后，EPROM只能用强紫外线照射来擦除。通过封装顶部能看见硅片的透明窗口，很容易识别EPR0M，这个窗口同时用来进行紫外线擦除。
[0012]4、SRAM，是英文Static RAM的缩写，它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。在汽车上，RAM通常用来存储单片机工作时暂时需要存储的数据(如输入/输出数据、单片机运算得出的结果、故障代码、空燃比修正数据等)，这些数据根据需要可随时调用或被新的数据改写。
[0013]5、R0M，是只读内存(Read-Only Memory)的简称，是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。在汽车上，通常在ROM中存放永久性的程序软件和一些特性曲线、特性数据与调整数据。
[0014]本实用新型的技术方案为:
[0015]一种基于GIS的汽车主动限速系统，包括信息采集设备、GIS限速值控制单元、输出显示端、执行器，所述GIS限速值控制单元的输入端连接所述信息采集设备，所述GIS限速值控制单元的输出端分别连接所述输出显示端、所述执行器。
[0016]所述信息采集设备用于:感知与前方车辆的距离、当前车辆的行车速度、当前车辆节气门位置信息;采集当前车辆定位信息;显示并及时更新静态道路网信息；
[0017]所述GIS限速值控制单元用于:根据当前车辆定位信息及静态道路网信息提取出当前路段的初始限速值和道路特征参数，结合与前方车辆的距离及提取的道路特征参数，对初始限速值进行修正，得到最佳限速值，所述道路特征参数包括轨迹曲率半径及道路坡度；
[0018]所述执行器用于:对接收到最佳限速值进行换算得到最大容许节气门开度值，通过控制最大容许节气门开度值限制车辆的车速；
[0019]所述输出显示端用于:显示当前车辆定位信息及最佳限速值;进行车辆超速预警。
[0020]根据本实用新型优选的，所述信息采集设备包括:GPS接收器、导航仪、超声波传感器、节气门位置传感器、轮速传感器，所述GPS接收器、所述导航仪、所述超声波传感器、所述节气门位置传感器、所述轮速传感器分别连接所述GIS限速值控制单元的输入端。
[0021]所述GPS接收器用于采集当前车辆定位信息；所述导航仪用于显示并及时更新静态道路网信息;所述超声波传感器用于感知与前方车辆的距离;所述节气门位置传感器用于感知当前车辆节气门位置信息;所述轮速传感器用于感知当前车辆的行车速度。
[0022]根据本实用新型优选的，所述GIS限速值控制单元包括:信号采集电路、单片机最小系统、限速值修正模块、驱动控制电路、GIS数据存储单元、数据挖掘模块、CAN通信电路、电源模块，所述GIS数据存储单元连接所述数据挖掘模块，所述数据挖掘模块、所述信号采集电路、所述CAN通信电路分别与所述单片机最小系统的输入端连接，所述单片机最小系统的输出端与所述限速值修正模块、所述驱动控制电路依次连接。
[0023]所述GIS数据存储单元用于实时更新并存储当前车辆定位信息及静态道路网信息;所述数据挖掘模块用于:接收当前车辆定位信息及静态道路网信息进行数据挖掘，得到当前路段的初始限速值及道路特征参数，所述道路特征参数包括轨迹曲率半径及道路坡度;所述信号采集电路用于:接收并处理来自所述超声波传感器、所述节气门位置传感器、所述轮速传感器发出的模拟信号;所述限速值修正模块用于:通过最优控制算法，结合所述超声波传感器发出的模拟信号及道路特征参数对初始限速值进行修正，得到最佳限速值，并将最佳限速值发送至所述驱动控制电路;所述驱动控制电路用于:根据最佳限速值驱动所述执行器;所述CAN通信电路接收其他车载电控系统的状态信号。
[0024]所述信号采集电路包括A/D转换器，所述A/D转换器的型号为AD669或AD667;所述单片机最小系统的型