专利名称：基于can总线的车辆超载检测系统和检测方法
技术领域：
本发明涉及一种自动检测车辆超载的检测系统和检测方法。
背景技术：
在我国，车辆超载的现象比较严重，超载造成公路和桥梁长期处于超负荷运行状 态，不仅严重影响功率和桥梁的使用寿命，而且还容易引发严重的交通事故。国家每年要投 入大量人力、物力、财力来修复因超载造成的路面损坏和治理超载行为，但效果仍不理想。目前对车辆超载的检测方法是在国省道干线公路上，设置超载检测点，采取固定 检查与流动巡查相结合的方式，以人工的方法进行测量和识别。授权公告号CN100342223C、 授权公告日为2007年10月10日的发明专利《汽车超载自动识别方法》介绍的识别方法为 首先通过设置在公路通道入口的两个摄像头采集汽车外形图像，从而判别车型，然后利用 预置的汽车荷载检测压力传感器检测压力，并根据轴载质量与压力的关系获得轴载质量； 根据汽车荷载检测与汽车类型规格辨识的结果，在计算机运算平台上进行计算和推理，获 得被测汽车的实际荷载量、超载量、单位车身长度质量，最终完成汽车超载识别，输出被测 汽车是否超载以及当前道路是否允许通过的结论。这种方法检测超载的方法会对道路运输 造成影响，每辆通过公路通道入口的车辆都要停车接受检查，若检查到有车辆超载，则会耽 误更长的时间，在公路运输量日益增加的今天，该方法会使车流量下降，影响道路的畅通。 并且，由于设置的超载检测点数量有限，不能实现车辆通行全程的超载检测。授权公告号为CN201173812Y、授权公告日为2008年12月31日的实用新型专利公 开了一种车辆超载自动报警装置，包括智能主控模组、汽车轴重传感器模组和无线通讯模 组。汽车轴重传感器模组设置在汽车钢板弹簧上，采集汽车钢板弹簧的形变量，然后由智能 主控模组判断汽车是否超载，在超载时，由无线通讯模组发送信息通知远程终端，便于交管 部门及时执法。本装置能实时检测车辆超载情况，但缺点是需要对汽车的钢结构进行改装 和调整，工程量较大，维修成本也高，且存在汽车安全隐患，有一定风险。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种基于CAN总线的车辆超载检测系 统和检测方法，能对每辆车的超载情况进行全程、实时、不间断的监控，第一时间发现车辆 违规超载情况，迅速做出警示和处理，排除超载事故隐患，且不影响其他车辆的正常通行。本发明的技术方案是一种基于CAN总线的车辆超载检测系统，包括安装在车辆 上的车载跟踪器，以及和车载跟踪器进行无线通信的监控中心；其中，所述车载跟踪器包括 处理器，以及和处理器分别相连的用于接收车辆实时位置信息并计算车速的GPS模块，用于从CAN总线接收车辆运行数据，并传送给处理器的CAN总线通讯模块，用于和监控中心进行无线通信的无线通信模块，以及用于存储车辆信息的存储模块。
进一步的，上述基于CAN总线的车辆超载检测系统中的车载跟踪器还包括用于超 载提示的提示模块，所述提示模块和处理器相连。更进一步的，上述基于CAN总线的车辆超载检测系统中的所述提示模块是一个显 示装置，或是一个发声装置、或是一个显示并发声装置。本发明还提出了一种基于CAN总线的车辆超载检测方法，涉及安装在车辆上的车 载跟踪器，以及和车载跟踪器进行无线通信的监控中心，具体包括如下步骤步骤1 车载跟踪器的CAN总线通讯模块从车辆的CAN总线上接收车辆运行信息， 并传送给处理器；步骤2 :GPS模块接收车辆实时位置信息，并计算出车速，然后将车辆实时位置信 息和车速信息传送给处理器；步骤3 处理器控制无线通信模块和远端的监控中心建立无线通信；步骤4 处理器将车辆ID号、车辆运行信息、车辆实时位置信息和车速信息通过无 线通信模块发送给监控中心；步骤5 监控中心接收车载跟踪器发来的数据，计算该车辆的载重。进一步的，上述基于CAN总线的车辆超载检测方法，在步骤1中，所述车辆运行信 息包括发动机输出功率、车身用电器的用电功率。进一步的，上述基于CAN总线的车辆超载检测方法，步骤5的计算过程具体为 监控中心接收车载跟踪器发来的数据，根据发动机输出功率和车身用电器的用电功率计 算得到驱动汽车运动的功率；根据车辆实时位置信息和车速，查阅数据表，得到该车辆 在该路段的滚动摩擦系数；根据车辆ID号得到该车辆的技术参数，包括车辆的横截面
积、风阻系数和汽车自重信息，并根据车速计算该车辆受到的空气阻力，然后根据公式
,,Pt-fs M =----m
1 2工得到汽车的载重，其中M为汽车载重，m为汽车自重，P为驱动汽车运动的
+卿
功率，t为时间，f为空气阻力，s为运动距离，u为车辆与地面的滚动摩擦系数，g为重力加 速度，ν为汽车实时速度。进一步的，上述基于CAN总线的车辆超载检测方法，还包括以下步骤监控中心计 算得到该车辆载重超标时，发送超载提示信息给车载跟踪器，处理器控制提示模块对超载 信息进行提示，使驾驶员能及时了解车辆的载重情况，若超载时，及时卸货，保证车辆能安 全上路。进一步的，上述基于CAN总线的车辆超载检测方法，还包括以下步骤监控中心计 算得到该车辆载重超标时，发送超载预警信息给车辆所在路段的公路管理人员，由相关的 公路管理人员在车辆所在路段对该超载车辆进行拦截。本发明的优点是1.通过车载跟踪器和监控中心之间实时、不间断的通信，可对车辆超载情况实现 全程、实时、不间断的监控，监控中心第一时间发现车辆违规超载情况，迅速做出有针对性 的处理和优化控制方案，迅速排除超载事故隐患，将超载的可能性降到最低，为提高道路交 通运输管理提供实时数据支持；2.通过本发明的实施，不需要集中突击行动式的开展超载检查，减低超载管理的人力成本和提高道路交通运输管理的效率；3.本发明的实施不会影响汽车原有的机械结构和正常运行； 4.本发明的实施不会对道路运输和道路的畅通造成任何影响，当检测到有超载车 辆时，也不会影响其他正常行驶车辆的通行，相反会因及时阻止超载车辆的上路，从而提高 道路的畅通性和车辆行驶的安全性。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明实施例的车辆超载检测系统结构图；图2为本发明实施例的车辆超载检测系统的工作流程图。其中1车载跟踪器；IlGPS模块；12处理器；13无线通信模块；14CAN总线通讯模 块；15存储模块；16提示模块；2监控中心。
具体实施例方式实施例基于CAN总线的车辆超载检测系统，包括固定安装在每辆车辆上的车载 跟踪器1，以及和所有车载跟踪器1进行无线通信的一个远端监控中心2。本发明的基本 原理是立足于行驶中的各个车辆，以车为基本检测单元，通过CAN总线与汽车电子系统的 通信，结合无线通信技术实现车辆实时状态采集与上传，尤其是发动机(转数，功率，扭力， 瞬间出油量等等)各种实时状态参数的采集与上传；通过GPS模块和无线通信技术实现车 辆位置信息以及车速的采集与上传；在监控中心端，综合各种与车辆行驶相关的实时信息， 通过能量守恒定律，推算出汽车的自重加上载重的总和质量M，参考各种车辆允许载重的标 准，能够实时判断行驶中的汽车是否超载。如图1所示，每辆车上的车载跟踪器1包括处理器12，以及和处理器分别相连的 GPS模块11、CAN总线通讯模块14、无线通信模块13和存储模块15。GPS模块11用于和定位卫星进行通信，得到车辆的实时位置信息，GPS模块自带有 车速计算装置，可以根据车辆单位时间的位置变化，计算得到车辆的实时车速。无线通信模块13可以是GPRS模块、CDMA模块、3G模块、4G模块、WiFI模块或WiMAX 模块等，从而分别通过GPRS网络、CDMA网络、3G网络、4G网络、WiFI网络或WiMAX网络与监 控中心2通信。其中GPRS网络最为常用，性价比较高。在介绍CAN总线通讯模块14之前，首先介绍一下CAN总线。CAN是控制器局域网 络(Controller Area Network)的简称，CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线，它 具有很高的网络安全性、通讯可靠性和实时性，简单实用，维护成本低，特别适用于汽车计 算机控制系统。基于CAN总线的优点，CAN总线将在车辆车身控制系统中得到普及。发动机和照明灯具组、雨刮器、转向助力、摇窗电机、ABS等各种车身控制模块挂载 在CAN总线上，会定时往CAN总线上发送运行信息。CAN总线通讯模块14用于从CAN总线 上实时接收数据，并将其转换成适合处理器接收的数据格式，然后传输给处理器12。一般的 CAN总线通讯模块14包括CAN控制器和CAN收发器。车载跟踪器1和汽车是一一对应的，其存储模块15中存储有每辆汽车唯一的ID 号，还可以存储有该车辆的出厂技术参数。监控中心可以根据汽车的ID号，从数据库里查询到该车辆的所有技术参数，包括该汽车的型号、汽车的自重、汽车横截面积、风阻系数等 等。当监控中心发现数据库中缺少某项数据时，可以通过给无线通信模块13发送数据传输 指令，由处理器12从存储模块15中提取相应的数据发送给监控中心2。车载跟踪器还包括用于超载提示的提示模块16，提示模块和处理器相连。提示模 块可以是一个显示装置，或是一个发声装置，或者是一个既可以显示又可以发声的装置。
这种基于CAN总线的车辆超载检测系统的检测方法，如图2所示(1)首先，车辆运行时，车载跟踪器1的CAN总线通讯模块14从车辆的CAN总线上 接收车辆运行信息，并传送给处理器12。车辆运行信息包括发动机的输出功率和各种车身 用电器的用电功率，汽车的动力来自发动机，发动机的输出功率一部分用于驱动汽车运动， 另一部分用于支持汽车上各种用电设备工作，因此，发动机的输出功率减去各种车身用电 器的用电功率之和即为用于驱动汽车运动的功率P。需要用电的车身用电器包括照明灯 具组、雨刮器、转向助力、摇窗电机、ABS等等。在汽车不运行时，GPS模块11保持工作，位置信息不变，车速为0，控制器12会定 期将位置信息通过无线通信模块12发送给监控中心2，但发送频率减慢，比如2秒一次。(2)GPS模块11接收车辆实时位置信息，并计算出车速，然后将车辆实时位置信息 和车速信息传送给处理器12。其实，发动机也会通过CAN总线发送车速信息到处理器12，监控中心2将收到两个 车速信息，从而可以进行自校验，校验该车辆跟踪器是否工作正常。(3)处理器12控制无线通信模块13呼叫远端的监控中心2，无线通信模块13和 远端的监控中心2建立无线通信。(4)处理器12将从存储模块15中提取的车辆ID号信息，从CAN总线通讯模块14 提取的车辆运行信息，以及从GPS模块11提取的车辆实时位置信息和车速信息一起通过无 线通信模块13发送给监控中心2。其中的车辆运行信息为发动机输出功率和各种车身用电 器的用电功率。(5)监控中心2接收车载跟踪器1发来的数据，计算该车辆的载重。由于发动机驱 动汽车运动的功主要转化成了汽车运动的动能、汽车克服地面摩擦的耗能和克服空气阻力 的耗能，因此有以下公式(1)
1 Pt = -(m + M)v +u(m + M)gs + fs(1)其中M为汽车载重，m为汽车自重，P为驱动汽车运动的功率，t为时间，f为空气 阻力，S为运动距离，U为车辆与地面的滚动摩擦系数，g为重力加速度，V为汽车实时速度。 公式变换得到汽车载重的计算公式
M= /f~fs~ — m(2)1 2
-y +ugs监控中心2根据发动机输出功率和车身用电器的用电功率之和的差值计算得到 驱动汽车运动的功率P。根据车辆实时位置信息和车速，查阅数据表，得到该车辆在该路段 的滚动摩擦系数U，其中，根据车辆实时位置信息可以得到车辆所在路段的路面类型。例如， 在车速为50千米/小时时 空气阻力f是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力，计算公式为 监控中心2根据车辆ID号查阅数据库得到该车辆的横截面面积A、风阻系数Cw， 并根据车速ν计算该车辆受到的空气阻力f。监控中心2根据车辆ID号查阅数据库还能得到该车辆的汽车自重信息m，从而可 以根据公式2得到汽车的载重M。在监控中心2计算得到该车辆载重超标时，发送超载提示指令给车载跟踪器1的 无线通信模块13，处理器12收到该指令后，控制提示模块16对超载信息进行提示，比如显 示屏显示超载重量，或发声装置进行语音提示。监控中心还可以发送超载预警信息给公路管理人员，比如给相关路段的公路管理 人员的手机或其他通信设备发送消息，告知超载车辆的型号、位置和超载信息，使管理人员 能及时到现场处理，对超载车辆进行制止。以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡依本 发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发明覆盖的保护范围。
权利要求
一种基于CAN总线的车辆超载检测系统，其特征在于包括安装在车辆上的车载跟踪器(1)，以及和车载跟踪器(1)进行无线通信的监控中心(2)；其中，所述车载跟踪器(1)包括处理器(12)，以及和处理器(12)分别相连的用于接收车辆实时位置信息并计算车速的GPS模块(11)；用于从CAN总线接收车辆运行数据，并传送给处理器(12)的CAN总线通讯模块(14)；用于和监控中心(2)进行无线通信的无线通信模块(13)；以及用于存储车辆信息的存储模块(15)。
2.根据权利要求1中所述的一种基于CAN总线的车辆超载检测系统，其特征在于所 述车载跟踪器(1)还包括用于超载提示的提示模块(16)，所述提示模块(16)和处理器 (12)相连。
3.根据权利要求2中所述的一种基于CAN总线的车辆超载检测系统，其特征在于所 述提示模块(16)是以下装置中的一种或两种显示装置、发声装置。
4.一种基于CAN总线的车辆超载检测方法，涉及安装在车辆上的车载跟踪器(1)，以及 和车载跟踪器(2)进行无线通信的监控中心(2)，其特征在于包括如下步骤步骤1 车载跟踪器(1)的CAN总线通讯模块(14)从车辆的CAN总线上接收车辆运行 信息，并传送给处理器(12)；步骤2:GPS模块(11)接收车辆实时位置信息，并计算出车速，然后将车辆实时位置信 息和车速信息传送给处理器(12)；步骤3 处理器(12)控制无线通信模块(13)和远端的监控中心(2)建立无线通信； 步骤4 处理器(12)将车辆ID号、车辆运行信息、车辆实时位置信息和车速信息通过 无线通信模块(13)发送给监控中心(2)；步骤5 监控中心⑵接收车载跟踪器⑴发来的数据，计算该车辆的载重。
5.根据权利要求4中所述的基于CAN总线的车辆超载检测方法，其特征在于在步骤1 中，所述车辆运行信息包括发动机输出功率、车身用电器的用电功率。
6.根据权利要求5中所述的基于CAN总线的车辆超载检测方法，其特征在于步骤5具 体为监控中心(2)接收车载跟踪器(1)发来的数据，根据发动机输出功率和车身用电器的 用电功率计算得到驱动汽车运动的功率；根据车辆实时位置信息和车速，查阅数据表，得到 该车辆在该路段的滚动摩擦系数；根据车辆ID号得到该车辆的技术参数，包括车辆的横 截面积、风阻系数和汽车自重信息，并根据车速计算该车辆受到的空气阻力，然后根据公式 得到汽车的载重，其中M为汽车载重，m为汽车自重，P为驱动汽车运动的 -y +ugs功率，t为时间，f为空气阻力，S为运动距离，U为车辆与地面的滚动摩擦系数，g为重力加 速度，V为汽车实时速度。
7.根据权利要求4或6中所述的基于CAN总线的车辆超载检测方法，其特征在于还包 括以下步骤监控中心(2)计算得到该车辆载重超标时，发送超载提示信息给车载跟踪器 (1)，处理器(12)控制提示模块(16)对超载信息进行提示。
8.根据权利要求7中所述的基于CAN总线的车辆超载检测方法，其特征在于还包括以 下步骤监控中心(2)计算得到该车辆载重超标时，发送超载预警信息给公路管理人员。
全文摘要
本发明公开了一种基于CAN总线的车辆超载检测系统，包括安装在车辆上的车载跟踪器，以及和车载跟踪器进行无线通信的监控中心，车载跟踪器包括处理器、GPS模块、CAN总线通讯模块、无线通信模块和存储模块。本发明还公开了车辆超载检测方法，通过CAN总线采集车辆实时运行信息，通过GPS模块采集车辆位置信息和车速，并将数据通过无线通信模块传输到监控中心，监控中心综合车辆行驶信息，通过能量守恒定律，推算出汽车的载重，实时判断行驶中的汽车是否超载。本发明能对每辆车的超载情况进行全程、实时、不间断的监控，第一时间发现车辆违规超载情况，迅速做出警示和处理，排除超载事故隐患，且不影响其他车辆的正常通行。
文档编号G01G19/03GK101887639SQ20101020922
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者吴建国, 邹平 申请人:苏州位置科技有限公司