专利名称：一种基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及信号的采集和处理以及自动控制技术，属于自动控制与车辆工程领域。
背景技术：
差速器是车辆动力传动系统中的重要组成部分，普通差速器最初的作用是当车辆在转弯等工况下，左右驱动轮转速不一致时，满足两边车轮尽可能做纯滚动行驶，减少行驶阻力和轮胎的磨损。但普通差速器的特性是差速不差扭，也就是说如果不考虑差速器内部齿轮间摩擦力的影响，车辆行驶时差速器左右半轴齿轮平分由车辆主减速器传递来的扭矩，这在路面良好的情况下，保证了车辆在转弯等因素造成左右驱动轮行驶距离不等时，驱动轮以不同的转速相适应却不改变原有的驱动力。但普通差速器的差速不差扭特性也给车辆在非对称路面上行驶时带来驱动力降低甚至造成附着情况较差的车轮单边滑转，因为车轮的驱动力除了取决于发动机的动力性外还受路面的附着情况制约，若车辆左右驱动轮分别处在附着系数差异较大的路面上时，整车的驱动力就被附着系数小的一侧路面所限制，由于驱动轮与地面的附着力较小，发动机的牵引力无法正常发挥，当车轮的驱动力大于附着力时，就会导致附着系数小的一侧驱动轮原地打滑，而另一侧驱动轮虽然处在良好路面上却原地停止不动，车辆无法起步和行驶。因而，车辆驱动轮防滑技术应运而生，目前牵弓I力控制系统(TCS)或车辆防滑控制系统(ASR)已成为车辆的标准配置，TCS通过降低发动机功率(如减小油门、改变点火正时)等措施减小驱动轮的驱动力，使驱动轮的驱动力小于车轮与地面间的附着力，避免车轮的过度滑转，该方法对于两侧车轮与地面附着情况基本相同时效果好，但这些方法降低了车轮的驱动力，可能出现车辆无法前进的情况；ASR通过对打滑车轮进行制动减小车轮驱动力来抑制车轮打滑，该方法对各种路面均适用，但制动器磨损严重、也不利于节能，ASR也可以通过改进差速器(如采用限滑差速器、差速锁等)增加差速器的内部摩擦力或将差速器锁死提高车辆的驱动力，该方法适合于两侧路面不对称情况。不管上述哪一种驱动防滑技术，在建立驱动防滑的控制模型时，都必须计算驱动
轮的滑转率U=-xl00%，式中:——车轮滑转率，——驱动轮转角速度，——
车辆移动速度，r —车轮半径。)，而驱动轮滑转率由两个参数决定:驱动轮转速和车辆移动速度，在这两个参数中，驱动轮转速可以通过转速传感器比较容易获得，但车辆的移动速度比较难获得，车辆的移动速度通常采用非驱动轮的转速换算得到，但其精度受到限制使滑转率计算不准确，直接影响到整车的驱动防滑控制效果，所以采用车速传感器直接获得车速信息，对于整车的驱动防滑控制是非常有利的，但目前用于直接测车辆移动速度的传感器比较昂贵，还未在车辆上普遍采用。
如今GPS全球定位技术已经发展至成熟，我国的北斗定位系统近年技术也跃上了新台阶，运用这些技术可以轻松而且廉价地获得车辆移动速度，本发明就是利用卫星定位系统提供的位置信息，解析出计算驱动轮滑转率所必需的车辆移动速度，为车辆驱动防滑控制提供一种新方案。随着GPS全球定位系统和我国北斗定位系统的技术进步，其测速精度一定会越来越高，不断满足车辆驱动防滑控制的要求。这种采用直接测量车辆移动速度来计算驱动轮滑转率实现驱动防滑控制的方法无疑具有巨大的市场潜力。
发明内容
为了克服高成本的车速测量技术，提高车辆驱动防滑控制效果，本发明提供了一种基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统，包括星历数据接收模块、中央处理单元、车轮转速传感器、驱动防滑控制单元和驱动防滑执行机构，所述星历数据接收模块接收卫星定位系统的星历数据，将星历数据处理形成包含位置信息和速度信息的标准报文，并送到中央处理单元；由中央处理单元解析出星历数据接收模块传送的报文得出车辆移动速度，并将该速度数据传送给驱动防滑控制单元；驱动防滑控制单元在得到车辆移动速度同时，采集车轮转速传感器信号得到车轮转动角速度，从而得到此时的驱动轮滑转率，当驱动轮滑转率达到设定阈值时，驱动防滑执行机构执行防滑控制，车辆进入防滑控制状态。进一步的，所 述卫星定位系统是GPS系统或北斗系统。进一步的，所述中央处理单元、驱动防滑控制单元独立设置或整合至车辆的计算机控制系统。进一步的，所述驱动防滑执行机构是发动机油门、或者是制动器、或者是限滑差速器，或者是它们的组合。本发明还提供了一种基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制方法，包括如下步骤:
接收卫星定位系统的星历数据；
将星历数据处理形成包含位置信息和速度信息的标准报文；
由所述标准报文得出车辆移动速度；
采集得到车轮转动角速度，计算得到此时的驱动轮滑转率；
当驱动轮滑转率达到设定阈值时，执行防滑控制，车辆进入防滑控制状态。进一步的，所述卫星定位系统是GPS系统或北斗系统。本发明的基于卫星定位测速的汽车驱动防滑控制系统及方法，不仅成本低廉、易于与现有车辆整合在一起，而且能使车辆具备良好的驱动防滑能力，通过卫星定位系统直接测量车速，使滑转率计算简便、易行、快速，为车辆驱动防滑控制提供了一种新方案，反应速度快，控制效率高，成本低。
图1是本发明的基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明的基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统包括星历数据接收模块、中央处理单元、车轮转速传感器、驱动防滑控制单元和驱动防滑执行机构，该系统由星历数据接收模块不断地接收卫星定位系统的星历数据，将星历数据进行运算、处理，并形成包含位置信息和速度信息的标准报文，然后将报文到中央处理单元；由中央处理单元解析出星历数据接收模块传送的报文得出车辆移动速度，并将该速度数据传送给驱动防滑控制单元；驱动防滑控制单元在得到车辆移动速度同时，采集车轮转速传感器信号得到车轮转动角速度，从而计算出此时的驱动轮滑转率，通过计算滑转率监测车轮的滑转状态，当驱动轮滑转率达到某设定阈值时，发出指令驱动执行机构，车辆进入防滑控制状态。上述卫星定位系统可以是GPS系统，也可以是北斗系统；上述中央处理单元、驱动防滑控制单元，可以单独设计，也可以整合到车辆的计算机控制系统中；上述执行机构可以是发动机油门、或者是制动器、或者是限滑差速器，或者是发动机油门、制动器、限滑差速器的任意组合，也可以是用于车辆防滑控制的其它机构。实施例一
星历数据接收模块不断地接收GPS (或北斗系统)星历数据(卫星的位置、时间信息)，经过运算处理，形成NMEA 0183格式的通用报文，该报文应包含接收模块在地球上的位置信息(经度、纬度、相对海平面高度、南或北半球)，将该报文以规定的通信协议发送给中央处理器，发送间隔为100ms，上述通用报文的格式也可以是其它格式，发送间隔可视需要增长或缩短；中央处理器接收报文，并从中解析出接收模块在地球上的位置信息，然后计算接收模块的移动速度，将该速度数据传送给驱动防滑控制单元，由于接收模块固定安装在车辆上，因此接收模块的移动速度就是车辆的移动速度；驱动防滑控制单元在接收移动速度数据的同时，也采集来自驱动轮转速传感器的转动速度信号，并计算出滑转率，监控驱动轮的滑转状态，当滑转率达到某一阈值时，驱动防滑执行机构，进入防滑控制，上述执行机构可以是发动机油门、或者是制动器、或者是限滑差速器，或者是发动机油门、制动器、限滑差速器的任意组合，也可以是用于车辆防滑控制的其它机构。实施例二
星历数据接收模块 不断地接收GPS (或北斗系统)星历数据(卫星的位置、时间信息)，经过运算处理，形成NMEA 0183格式的通用报文，该报文应包含接收模块在地球上的移动速度信息，并将该报文以规定的通信协议发送给中央处理器，发送间隔为100ms，上述通用报文的格式也可以是其它格式，发送间隔可视需要增长或缩短；中央处理器接收报文，并从中解析出接收模块在地球上的移动速度，将该速度数据传送给驱动防滑控制单元，由于接收模块固定安装在车辆上，因此接收模块的移动速度就代表车辆的移动速度；驱动防滑控制单元在接收移动速度信息的同时，也采集来自驱动轮转速传感器的转动速度信号，并计算出滑转率，监控驱动轮的滑转状态，当滑转率达到某一阈值时，进入防滑控制，上述执行机构可以是发动机油门、或者是制动器、或者是限滑差速器，或者是发动机油门、制动器、限滑差速器的任意组合，也可以是用于车辆防滑控制的其它机构。实施例三
星历数据接收模块不断地接收GPS (或北斗系统)星历数据(卫星的位置、时间信息)，经过运算处理，形成NMEA 0183格式的通用报文，该报文应包含接收模块在地球上的位置信息(经度、纬度、相对海平面高度、南或北半球)，将该报文以规定的通信协议发送给驱动防滑控制单元，发送间隔为100ms，上述通用报文的格式也可以是其它格式，发送间隔可视需要增长或缩短；驱动防滑控制单元接收报文，并从中解析出接收模块在地球上的位置信息，然后计算接收模块的移动速度，由于接收模块固定安装在车辆上，因此接收模块的移动速度就代表车辆的移动速度，驱动防滑控制单元在接收移动速度信息的同时，也采集来自驱动轮转速传感器的转动速度信号，并计算出滑转率，监控驱动轮的滑转状态，当滑转率达到某一阈值时，驱动防滑执行机构，进入防滑控制，上述执行机构可以是发动机油门、或者是制动器、或者是限滑差速器，或者是发动机油门、制动器、限滑差速器的任意组合，也可以是用于车辆防滑控制的其它机构。实施例四
星历数据接收模块不断地接收GPS (或北斗系统)星历数据(卫星的位置、时间信息)，经过运算处理，形成NMEA 0183格式的通用报文，该报文应包含接收模块在地球上的移动速度信息，并将该报文以规定的通信协议发送给驱动防滑控制单元，发送间隔为100ms，上述通用报文的格式也可以是其它格式，发送间隔可视需要增长或缩短；驱动防滑控制单元接收报文，并从中解析出接收模块在地球上的移动速度，由于接收模块固定安装在车辆上，因此接收模块的移动速度就代表车辆的移动速度；驱动防滑控制单元在接收移动速度信息的同时，也采集来自驱动轮转速传感器的转动速度信号，并计算出滑转率，监控驱动轮的滑转状态，当滑转率达到某一阈值时，进入防滑控制，上述执行机构可以是发动机油门、或者是制动器、或者是限滑差速器，或者是发动机油门、制动器、限滑差速器的任意组合，也可以是用于车辆防滑控制的其 它机构。
权利要求
1.一种基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统，包括星历数据接收模块、中央处理单元、车轮转速传感器、驱动防滑控制单元和驱动防滑执行机构，其特征在于:所述星历数据接收模块接收卫星定位系统的星历数据，将星历数据处理形成包含位置信息和速度信息的标准报文，并送到中央处理单元；由中央处理单元解析出星历数据接收模块传送的报文得出车辆移动速度，并将该速度数据传送给驱动防滑控制单元；驱动防滑控制单元在得到车辆移动速度同时，采集车轮转速传感器信号得到车轮转动角速度，从而得到此时的驱动轮滑转率，当驱动轮滑转率达到设定阈值时，驱动防滑执行机构执行防滑控制，车辆进入防滑控制状态。
2.如权利要求1所述的基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统，其特征在于:所述卫星定位系统是GPS系统或北斗系统。
3.如权利要求1所述的基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统，其特征在于:所述中央处理单元、驱动防滑控制单元独立设置或整合至车辆的计算机控制系统。
4.如权利要求1所述的基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统，其特征在于:所述驱动防滑执行机构是发动机油门、或者是制动器、或者是限滑差速器，或者是它们的组口 o
5.一种基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制方法，包括如下步骤: 接收卫星定位系统的星历数据； 将星历数据处理形成包含位置信息和速度信息的标准报文； 由所述标准报文得出车辆移动速度； 采集得到车轮转动角速度，计算得到此时的驱动轮滑转率； 当驱动轮滑转率达到设定阈值时，执行防滑控制，车辆进入防滑控制状态。
6.如权利要求5所述基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统，其特征在于:所述卫星定位系统是GPS系统或北斗系统。
全文摘要
本发明公开了一种基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制系统，包括星历数据接收模块、中央处理单元、车轮转速传感器、驱动防滑控制单元和驱动防滑执行机构；本发明还公开了一种基于卫星定位测速的车辆驱动防滑控制方法。本发明的基于卫星定位测速的汽车驱动防滑控制系统及方法，不仅成本低廉、易于与现有车辆整合在一起，而且能使车辆具备良好的驱动防滑能力，通过卫星定位系统直接测量车速，使滑转率计算简便、易行、快速，为车辆驱动防滑控制提供了一种新方案，反应速度快，控制效率高，成本低。
文档编号B60W30/02GK103213577SQ20131013737
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者吴跃成, 李闯, 杨超营, 吴婷婷 申请人:浙江理工大学