专利名称：具有gps定位功能的汽车限速智能控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能化控制汽车速度的具有GPS定位功能的汽车限速智 能控制器。
背景技术：
现有显示汽车的行驶里程和当前行驶速度的情况是普通汽车仪表板上的 一个汽车速度里程表显示。汽车速度的管理完全由驾驶员的操作来控制，当 汽车行驶在非正常路况时，如驾驶员超速驾驶，容易产生不安全的隐患，甚至出现事故，给国家和人民的财产造成损失。为此，2003年申请人申请了发明名称为"汽车智能限速器"的实用新型 专利，并获得了实用新型专利权(专利号ZL03255306.4)。该汽车智能限速 器用控制速度的方法提高汽车的行车安全系数，现已有数千辆各种牌号型号 的大、中、小型车安装着该汽车智能限速器，收到了良好的效果。图1是专利号ZL03255306.4的汽车智能限速器的结构示意图。该汽车智 能限速器包括控制仪11 (由单片机构成)、速度传感器12和汽车油门限速器 13。速度传感器的输入端与汽车速度里程表连接，其输出端与控制仪连接； 控制仪的输出端与限速器连接。该控制汽车速度的原理是设定的速度值或 切换值；对传感器传来的信号进行比对处理当汽车行驶速度在限定的范围 内运行，则控制仪不启动汽车油门限速器；汽车行驶速度达到设定值或切换 值时，控制仪立即启动汽车油门控制机械手收縮拉紧钢丝软轴，对汽车的油 门踏板IOO准确地、强制地提升4至5厘米，从而油门位置被限制无法踩动， 相当于驾驶员主动放松了了油门，使汽车减速，同时仪器的指示灯闪烁；当 汽车由于惯性速度保持在设定范围内时，限速器仍保持拉力位置，油门仍然 无法踩动，汽车仍然无法加速；当汽车速度小于设定值时，控制仪又启动汽 车油门控制机械手放松钢丝软轴，汽车油门又恢复如初，同时指示灯停止闪烁。控制仪的速度限制值有多档供选择，在接受信号时切换设定(即接受道 路速度无线信号时切换)，速度切换后由指示灯指示当前限速值。该汽车智能限速器限速精确，60公里/小时以上速度误差小于4公里/小 时。适于所有汽车的改造安装。但是，其在使用中也存在缺点，即由于很 难在每个限速标志地安装信号发射器，所以，汽车智能限速器不能及时地根 据道路情况自动地准确地切换限速值，从而不能实现"路变速变"理想安全 行车状态。发明内容本发明是为了解决现有技术存在的上述缺点，而提供的一种具有GPS定 位功能的汽车限速智能控制器。该具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器 利用GPS技术可以判别地点坐标和方向的优点，把道路速度标志的经度、纬 度、高度、矢量、速度标志以数据的形式存储在数据库内，采用GPS模块与 现有的汽车智能限速器相结合，当汽车经过汽车限速标志地点时，具有GPS 定位功能的汽车限速智能控制器就能切换"旧的"限速值设定"新的"正确 的汽车限速值，于是汽车智能限速器具备了 "识别道路限速标志"的能力， 汽车被正确的限速值控制，达到能够认识道路限速标志及时地自动地准确地 切换限速值的目的。本发明采取的技术措施是具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器， 其特点是，包括一 GPS定位电路、 一控制电路、 一速度传感器和汽车油门控 制机械手；所述的GPS定位电路包括一带GPS天线的GPS模块；所述的控 制电路包括一微处理器、 一动作执行器、 一限速值数据库；所述的速度传感 器的输入端与汽车的速度里程表连接；所述的速度传感器、GPS模块以及限 速值数据库的输出端分别与微处理器的输入端连接；所述的微处理器的输出 端与动作执行器连接，该动作执行器的输出端连接汽车油门控制机械手。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，所述的限速 值数据库中的数据由从GPS行驶路线轨迹记录的数据采集得到，包括道路限 速标志地段的三维坐标、矢量方向、限速值。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，所述的汽车油门控制机械手包括依次连接的电机、变速箱、连接器、传动部件，及间隔 设置的两个限位开关；该汽车油门控制机械手通过一软连接轴与汽车油门踏 脚连接。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，所述的汽车 油门控制机械手还包括一控制开关，所述的控制开关与动作执行器的输出端 电连接并与电机输入端连接。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，还包括一数 据存储器，与所述的微处理器双向连接。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，还包括一在 显示的限速值与道路限速值不符的情况下使用的复位限速值按钮，该复位限 速值按钮连接在微处理器的控制端。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，还包括一显 示器，连接在微处理器的输出端。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，还包括一语 音提示器，设在微处理器的输出端；所述的语音提示器包括提示道路限速标 志值、超速警告和设定的路段信息。具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器路段标志自动限速的方法，其 特点是，包括以下步骤a、 根据道路限速标志和行驶轨迹创建道路限速标志地段的包括三维坐 标、矢量方向、限速值的限速值数据库；b、 汽车行驶时，GPS天线不断地将汽车当前的三维坐标信号、矢量方向传送给GPS模块和微处理器；速度传感器也不断的将汽车当前行驶的速度传 输给微处理器；c、 微处理器则不断地将步骤b所接收的信号与限速值数据库内的数据进 行比对；当接收的信号与限速值数据库内的数据相符时，所对应的限速值就 成为当前行驶速度值；d、 当步骤C显示的当前行驶速度值等于限速值数据库内存储的路段限速 值时，微处理器发出命令通过动作执行器启动汽车油门控制机械手拉起油门， 使汽车油门不能踩动，汽车因之被限速；当步骤b显示的当前行驶速度值低于限速值数据库内存储的路段限速值时，微处理器发出命令通过动作执行器 使汽车油门控制机械手放松油门，使汽车油门恢复如初；当GPS定位电路的 信号被屏蔽时，微处理器自动切换成最低限速值控制车速，此时由汽车速度 传感器提供速度信号，从而让汽车处于低速状态。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器路段标志自动限速的方法， 其特点是，还包括以下步骤e、 手动设置速度步骤；当步骤c显示的当前行驶速度值限速值数据库内存储的路段限速值不相符合时，司机可以按复位按钮根据路段限速值手动设定限速值；f、 通过与微处理器连接的存储器自动记录行驶状态的步骤；g、 通过与微处理器连接的语音提示器提供包括提示道路限速标志值、超 速警告和设定的路段信息的步骤。由于本发明采用了以上的技术方案，将GPS定位电路、控制电路、速度 传感器和汽车油门控制机械手有机的结合起来，当具有GPS定位功能的汽车 限速智能控制器开始工作，它内部的微处理器就不停地把得到的当前的坐标 和储存在限速值数据库的坐标地点进行比对， 一旦符合储存数据的条件，它 就切换"旧的"限速值设定"新的"正确的汽车限速值，然后用实时比对的 结果控制汽车油门控制机械手动作，从而达到智能限速的目的。
本发明的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。 图1是现有技术汽车智能限速器的结构示意图。图2是本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的总体结构示意图。图3是本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器中GPS定位电路 和控制电路的电路方框图。图4是本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的软连接轴的结构示意图。图5是本发明汽车智能汽车油门控制机械手的汽车油门控制机械手一实施例的结构示意图。图6是本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的工作原理流程图。
具体实施方式
请参阅图2，这是本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的结 构示意图。本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，包括一 GPS定 位电路2、 一控制电路3、 一速度传感器4和汽车油门控制机械手5。所述的 速度传感器4的输入端与汽车的速度里程表连接。所述的汽车油门控制机械 手5通过一软连接轴6与汽车油门踏脚连接。请参阅图3。这是本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器中GPS 定位电路和控制电路的电路方框图。所述的GPS定位电路2包括一带GPS天 线21的GPS模块22;所述的控制电路3包括一微处理器31、 一动作执行器 32、 一限速值数据库33、 一数据存储器34。所述的速度传感器的输入端与汽 车的速度里程表连接；所述的速度传感器、GPS模块以及限速值数据库的输 出端分别与微处理器的输入端连接；所述的微处理器的输出端与动作执行器 连接，该动作执行器的输出端连接汽车油门控制机械手。本实施例中所述的 动作执行器32由一继电器构成。所述的数据存储器与微处理器双向连接。根 据使用者的需要，还可以包括一显示器35，用于显示车辆行驶的状况，该显 示器与微处理器的输出端连接。本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器中的限速值数据库中的 数据由从GPS行驶路线轨迹记录的数据采集得到，包括道路限速标志地段的 三维坐标、矢量方向、限速值。创建具有GPS定位功能的汽车限速智能控制 器的道路限速标志和行驶轨迹的特殊的数据库则由GPS行驶路线轨迹记录仪 和配套的软件完成。管理人员用实地采集的方法将限速标志地各坐标轨迹和 行驶路线的每X米为一段的坐标轨迹以及矢量方向记录下来成为限速值数据， 众多的限速值数据组成一个限速值数据库。记录的工具是GPS行驶路线轨迹 记录仪。具体记录方法是在道路限速标志地点按下GPS行驶路线轨迹记录 仪的速度值设定按钮；如果限速值没有变化，则再按下锁定按钮；到达新的限速标志地点，重复以上过程。记录过程结束，用可移动磁盘将GPS行驶路 线轨迹记录仪内的数据文件采集下来，制作成数据库文件输入到微处理器中， 即得到限速值数据库。当行驶路线改变时，用户可以再次创建新的限速文件，并将该刷新具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的限速值数据库。由于GPS行驶路线轨迹记录和GPS车载终端都是已有技术，所以在此不再赘述。请参阅图4，这是本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的软 连接轴的结构示意图。本发明软连接轴6由套管61中穿设一根钢丝62构成。图5是i发明汽车智能汽车油门控制机械手的汽车油门控制机械手一实施例的结构示意图。汽车油门控制机械手为了能与各种不同型号的汽车配套 安装使用，减小轴向磨擦，有多种实施例，己是成熟技术。现仅举一个例子 予以说明。本实施例汽车油门控制机械手5设在箱体51中，所述的箱体51侧板外 设有控制开关52，该控制开关与动作执行器32的输出端电连接；箱体51内 设有依次连接的电机53、变速箱54、连接器55、传动部件56;该传动部件56 包括螺杆561、套设在螺杆561上的螺母562、轴向轴承563;轴向轴承563 的左端与连接器55连接，该轴向轴承53的右端与螺杆561左端连接；螺母562 与限位开关57相邻近的一侧设置磁钢566、该螺母562的另一侧设有导向杆 567;与导向杆567行程相对应的箱体51壁上设有导向槽，导向杆567可在 该导向槽中滑动；与传动部件56相对应的箱体51侧板上间隔设有两个限位 开关57;该限位开关57由霍尔元件构成，该两个限位开关57通过导线与箱 体51侧板上的控制开关52连接；软连接轴6 —端与螺母562连接；箱体51 侧板上的控制开关52通过导线与电机53的控制端连接。该汽车油门控制机 械手选用的直流高速电机，例如选择适用电压为12V、 24V，变速箱设计为速 比9: 1的圆柱型内齿轮中心结构，整个动作过程3秒钟，限速误差小于3%能 够满足各种限速要求。设在与螺杆对应的箱体一恻的间隔设置的两个限位开 关对螺母的行程位置进行精确定位控制，起到限位作用。本发明汽车智能汽车油门控制机械手为能与各种汽车安装，设计了具有共性的安装结构一导向受力机构7 (请配合参阅图2)，导向受力机构7包括 固定器71、导向受力器72、固定支架73、钢丝绳74;固定器71穿套在软连 接轴6的套管61的任意管段上，用于固定软连接轴6的位置。软连接轴6的 套管61的末端与导向受力器72固定。导向受力器72与固定支架73固定连 接，固定支架73与车体连接固定。软连接轴6的套管61中穿设的钢丝62的 另一端穿过导向受力器72，与固定支架73连接，该固定支架73底部通过施 力绳74与汽车油门踏板100连接构成。该导向受力机构的优点是把安装的位 置縮小到只有受力点和着力点之间，从而达到占据位置很小；该导向受力机 构的另一个优点是通过软连接轴和导向受力机构的组合，方便地实现了力的 方向的转移，从而使汽车油门控制机械手安装位置的选择大大增加，可适用 所有汽车。汽车行驶时，微处理器接收的信号所显示的速度值超过限速值数据库的 限速值时，微处理器发出命令控制动作执行器发出"拉紧"信号，使汽车油 门控制机械手通过变速箱和螺杆的配合，产生强大的拉力，拉紧软连接轴， 使油门拉上，按设定速度行驶；该汽车油门控制机械手在限位开关的控制下 通过软连接轴对汽车的油门踏板准确地强制提升4至5厘米，大吨位汽车10 至15厘米，从而油门位置被限制无法踩动，汽车因之被限速；当GPS速度信 号低于限速值时，具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器又通过微处理器 发出命令使汽车油门控制机械手放松油门，使汽车油门恢复如初；当GPS信 号被屏蔽时，具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器自动切换成最低限速 值控制车速，此时由汽车速度传感器提供速度信号，从而让汽车处于低速状 态。本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器还设有复位限速值按钮 36 (请配合参见图3)，当具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的限速值 与道路限速值不相符合时，司机可以按复位按钮36手动按路段标志要求设定 限速值该复位按钮的限速值有效至下一个限速值设定时为止。如果汽车行驶 在是固定线路上，则不设复位按钮。由于具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的限速值数据库与道路限 速信号基本吻合，所以，具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器能"路变速变"，强制汽车严格按照道路限速标志限速行驶，强制汽车严格按照管理 者规定的行驶路线行驶，汽车的安全管理水平因之得到空前的提高。请配合参见图3，本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器还可以包括一语音提示器37，与微处理器的输出端连接。该语音提示器具有语音 提示功能，提示道路限速标志值、超速警告和路段信息，因此，具有GPS定 位功能的汽车限速智能控制器也可以作为GPS汽车智能限速报告器使用。本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器路段标志自动限速的方法，包括以下步骤a、 根据道路限速标志和行驶轨迹创建道路限速标志地段的包括三维坐 标、矢量方向、限速值的限速值数据库；b、 汽车行驶时，GPS天线不断地将汽车当前的三维坐标信号、矢量方向 传送给GPS模块和微处理器；速度传感器也不断的将汽车当前行驶的速度传 输给微处理器；c、 微处理器则不断地将步骤b所接收的信号与限速值数据库内的数据进 行比对；当接收的信号与限速值数据库内的数据相符时，所对应的限速值就 成为当前行驶速度值；d、 当步骤c显示的当前行驶速度值等于限速值数据库内存储的路段限速 值时，微处理器发出命令通过动作执行器启动汽车油门控制机械手拉起油门，使汽车油门不能踩动，汽车因之被限速；当步骤b显示的当前行驶速度值低于限速值数据库内存储的路段限速值时，微处理器发出命令通过动作执行器使汽车油门控制机械手放松油门，使汽车油门恢复如初；当GPS定位电路的信号被屏蔽时，微处理器自动切换成最低限速值控制车速，此时由汽车速度 传感器提供速度信号，从而让汽车处于低速状态。上述具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器路段标志自动限速的方法， 其特点是，还包括以下步骤e、 手动设置速度步骤；当步骤c显示的当前行驶速度值限速值数据库内存储的路段限速值不相符合时，司机可以按复位按钮根据路段限速值手动设定限速值；f、 通过与微处理器连接的存储器自动记录行驶状态的步骤；g、通过与微处理器连接的语音提示器提供包括提示道路限速标志值、超 速警告和设定的路段信息的步骤。本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的优点是1、 具有随路线情况变速和精确限速的功能-本发明具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器打破了 "一个速度管理"的格局，使汽车安全管理从"盲路"管理走向了 "识路"管理。具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器具有独特的"主动识路和自动限速"的能力， 轻而易举地做到了 "路变速变"和"精确限速"的要求，从而达到了目前管 理汽车安全行车的智能化设备的最新境界。2、 具有偏离路线强制限速的功能如果司机偏离行驶路线，具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器可以 设置偏离路线的警告办法，例如，偏离路线距离X米以上限速20公里/小时， 并通过报话器不断提醒司机回到正确路线上去。3、 具有矢量化限速的功能具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的矢量识别功能可以满足上下 坡道来回行车路线的不同的限速要求，使汽车的限速要求更符合实际需要。4、 具有个性化限速的功能-具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器可以满足公司对不同车辆不同 人员的个性化限速管理需要，通过设置参数达到针对性管理的目的。例如， 有的车可以走三条线路，有的车只能走一条路线；有的车最高限速100公里/ 小时，有的车最高限速80公里/小时等等。5、 具有强制管理的功能具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器可以强制司机接受公司的速度 管理制度，如果司机用金属屏蔽罩遮盖GPS天线，使GPS车载终端不能接收 卫星信号，那么，具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器将置汽车以最低 限速状态，从而使司机放弃超速的念头。6、 具有行驶路线轨迹回放功能与其他的GPS车辆跟踪器不同的是，由于限速器的作用，司机无法用金 属屏蔽罩遮盖卫星天线从而使具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的记录功能失效。当具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器接收不到卫星信号 时，它将记录速度传感器传来的行驶轨迹，从而再现汽车的行驶过程，从而 为精细化管理提供了坚实的基础。本发明具有深远的推广前景，如果全国的道路交通限速信息都输入具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器的数据库中，那么，只要安装了具有GPS 定位功能的汽车限速智能控制器，汽车就具备了 "识路和超速提醒"的功能 和"识路限速"的功能，可以限制汽车在不同的道路上行驶不同的速度，特 别是在危险地段强制汽车低速行驶，从而大大降低交通事故的发生。
权利要求
1. 具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特征在于，包括一GPS定位电路、一控制电路、一速度传感器和汽车油门控制机械手；所述的GPS定位电路包括一带GPS天线的GPS模块；所述的控制电路包括GPS定位电路一微处理器、一动作执行器、一限速值数据库；所述的速度传感器的输入端与汽车的速度里程表连接；所述的速度传感器、GPS模块以及限速值数据库的输出端分别与微处理器的输入端连接；所述的微处理器的输出端与动作执行器连接，该动作执行器的输出端连接汽车油门控制机械手。
2、 根据权利要求1所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其 特征在于，所述的限速值数据库中的数据由从GPS行驶路线轨迹记录的数据 采集得到，包括道路限速标志地段的三维坐标、矢量方向、限速值。
3、 根据权利要求1所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其 特征在于，所述的汽车油门控制机械手包括依次连接的电机、变速箱、连接 器、传动部件，及间隔设置的两个限位开关；该汽车油门控制机械手通过一软连接轴与汽车油门踏脚连接。
4、 根据权利要求3所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其 特征在于，所述的汽车油门控制机械手还包括一控制开关，所述的控制开关 与动作执行器的输出端电连接并与电机输入端连接。
5、 根据权利要求1所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其 特征在于，还包括一数据存储器，与所述的微处理器双向连接。
6、 根据权利要求1所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其 特征在于，还包括一在显示的限速值与道路限速值不符的情况下使用的复位 限速值按钮，该复位限速值按钮连接在微处理器的控制端。
7、 根据权利要求1所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其 特征在于，还包括一显示器，连接在微处理器的输出端。
8、 根据权利要求1所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其 特征在于，还包括一语音提示器，设在微处理器的输出端；所述的语音提示 器包括提示道路限速标志值、超速警告和设定的路段信息。
9、 具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器路段标志自动限速的方法， 其特征在于，包括以下步骤a、 根据道路限速标志和行驶轨迹创建道路限速标志地段的包括三维坐 标、矢量方向、限速值的限速值数据库；速度传感器也不断的将汽车当前行 驶的速度传输给微处理器；b、 汽车行驶时，GPS天线不断地将汽车当前的三维坐标信号、矢量方向 传送给GPS模块和微处理器；c、 微处理器则不断地将步骤b所接收的信号与限速值数据库内的数据进 行比对；当接收的信号与限速值数据库内的数据相符时，所对应的限速值就 成为当前行驶速度值；d、 当步骤c显示的当前行驶速度值等于限速值数据库内存储的路段限速 值时，微处理器发出命令通过动作执行器启动汽车油门控制机械手拉起油门， 使汽车油门不能踩动，汽车因之被限速；当步骤b显示的当前行驶速度值低 于限速值数据库内存储的路段限速值时，微处理器发出命令通过动作执行器 使汽车油门控制机械手放松油门，使汽车油门恢复如初；当GPS定位电路的 信号被屏蔽时，微处理器自动切换成最低限速值控制车速，此时由汽车速度 传感器提供速度信号，从而让汽车处于低速状态。
10、 根据权利要求9所述的具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器路 段标志自动限速的方法，其特征在于，还包括以下步骤e、 手动设置速度步骤；当步骤c显示的当前行驶速度值限速值数据库内 存储的路段限速值不相符合时，司机可以按复位按钮根据路段限速值手动设 定限速值；f、 通过与微处理器连接的存储器自动记录行驶状态的步骤；g、 通过与微处理器连接的语音提示器提供包括提示道路限速标志值、超 速警告和设定的路段信息的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种具有GPS定位功能的汽车限速智能控制器，其特点是，包括一GPS定位电路、一控制电路、一速度传感器和汽车油门控制机械手；GPS定位电路包括带GPS天线的GPS模块；控制电路包括微处理器、一动作执行器、一限速值数据库；速度传感器的输入端与汽车的速度里程表连接；速度传感器、GPS模块以及限速值数据库的输出端分别与微处理器的输入端连接；微处理器的输出端与动作执行器连接，该动作执行器的输出端连接汽车油门控制机械手。把GPS技术和汽车智能限速技术结合起来，具有“路变速变”的功能，可限制汽车在不同的道路上行驶不同的速度，特别是在危险地段强制汽车低速行驶，从而大大降低交通事故的发生。
文档编号F02D11/10GK101240750SQ20071003713
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月5日 优先权日2007年2月5日
发明者周夏平, 宋允之 申请人:上海大众智能设备有限公司