专利摘要

专利摘要

本发明提供一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，包括道路表面状况触觉感知子系统和整车控制子系统；道路表面状况感知子系统包括轮胎、MEMS传感器、信号处理单元和电子线路，轮胎与汽车驱动桥机械相连，MEMS传感器埋设在轮胎的内壁，并与信号处理单元通过电子线路连接，信号处理单元安装在轮胎的轮毂上；整车控制子系统包括无线传输单元、数据处理单元、电子线路和整车控制单元，数据处理单元安装在汽车的控制单元内，通过无线传输单元与信号处理单元连接，通过电子线路与整车控制单元连接；整车控制单元安装在汽车的控制单元内，根据数据处理单元发送的道路表面状况信息中的关键信息及时调整整车控制策略，实现行车安全。

权利要求

1.一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：包括道路表面状况触觉感知子系统和整车控制子系统；

所述道路表面状况感知子系统包括轮胎（1）、MEMS传感器（2）、信号处理单元（3）、以及电子线路（6），其中所述轮胎（1）与汽车驱动桥机械相连，所述轮胎（1）为信息采集源；所述MEMS传感器（2）埋设在所述轮胎（1）的内壁，并与所述信号处理单元（3）通过所述电子线路（6）连接，所述MEMS传感器（2）将因所述轮胎（1）内变化所产生的电信号实时发送至所述信号处理单元（3）；所述信号处理单元（3）安装在所述轮胎（1）的轮毂上；

所述整车控制子系统包括无线传输单元（4）、数据处理单元（5）、电子线路（6）以及整车控制单元（7），所述数据处理单元（5）安装在汽车的控制单元内，通过所述无线传输单元（4）与信号处理单元（3）连接，同时，通过所述电子线路（6）与所述整车控制单元（7）连接；所述数据处理单元（5）对信号处理单元（3）发送的数字信号进行分析处理形成道路表面状况信息，并将所述道路表面状况信息中的关键信息发送至整车控制单元（7）；所述整车控制单元（7）安装在汽车的控制单元内，根据所述数据处理单元（5）发送的道路表面状况信息中的关键信息及时调整整车控制策略，实现行车安全；

所述整车控制子系统采用并联控制策略，以车速为主要参数，利用车速大小作为控制依据，通过道路表面状况感知子系统分析的道路表面状况和车轮负载情况，计算出可以承载的最大速度，再结合安全系数计算出车辆行程安全速度，当车辆的车速低于车辆安全行驶速度时，整车控制子系统维持车速不变，当车辆的车速高于车辆安全行驶速度时，整车控制子系统采取制动策略，直至车速降低至车辆安全行驶速度。

2.根据权利要求1所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于还包括：无线传输单元（4），所述信号处理单元（3）通过无线传输单元（4）与所述数据处理单元（5）无线传输数据信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：所述信号处理单元（3）包括放大器、滤波器以及模数转换器，当所述信号处理单元（3）接收到所述MEMS传感器（2）的电信号后，通过放大器和滤波器将电信号进行差值放大、滤波的信号处理过程，并通过模数转换器实现模数转换，最后将经过模数转换后的数字信号传输至汽车的所述数据处理单元（5）内实现进一步分析。

4.根据权利要求1所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于所述MEMS传感器（2）包括一种或多种如下的传感器组合：气压传感器、湿度传感器、三轴MEMS振动传感器、MEMS压力传感器、MEMS微加速度计。

5.根据权利要求4所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：所述MEMS压力传感器根据压阻式力敏原理获得轮胎内部压力变化；所述MEMS微加速度计检测轮胎内壁沿x轴、y轴和z轴的线性加速度变化。

6.根据权利要求4所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：所述MEMS传感器根据所述轮胎（1）行驶过程中内部的气压、湿度、三轴线性加速度受道路表面状况变化而发生的改变产生相应电信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：所述MEMS传感器（2）通过自带电源进行供电。

8.根据权利要求1所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：所述整车控制单元（7）通过电子线路为所述数据处理单元（5）供电。

9.根据权利要求1所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：所述整车控制单元（7）通过无线传输为所述信号处理单元（3）进行供电。

10.根据权利要求1所述的一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，其特征在于：所述道路表面状况信息中的关键信息包括：路面平滑程度、特殊地区大气压力和/或路面积水。

说明书

技术领域

本发明属于智能汽车感知控制系统领域，特别是涉及一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统。

背景技术

近年来，随着汽车制造技术与计算机、现代传感等新一代先进技术的深度融合，汽车产业正加快向“智能化”的方向发展，而智能车辆也对环境感知和车辆控制提出了新的要求，需要对道路表面状况感知进而调整整车控制策略以提高汽车的安全性、舒适性以及经济性。当前对基于智能车辆感知的车辆控制系统的研究，主要侧重于通过摄像头、雷达等传感器对宏观交通信息进行感知与识别，以及通过GPS定位系统、惯导系统等传感器对车辆自身定位和姿态的分析与判断，从而对智能车辆进行控制。主流的路面检测方法如激光检测仪、三维雷达检测仪等其价格往往在100-1200万之间不等，澳大利亚ARRB集团开发的多功能检测车价格高达2400万，难以大量引进并用于道路质量快速检测，许多传统的检测方法，如三米尺、水准仪、手推式断面仪等，虽然价格廉价，然而由于是半人工半机械的操作方式，其检测效率低，一般仅作为设备标定使用，无法大范围推广。

目前已有的研究只是对路面附着率等有限的信息进行测量与分析，缺乏对路面信息更全面的感知研究。而在智能车辆实际工作中，道路表面状况有许多有价值的信息等待我们去发掘，通过道路表面状况的信息去优化对智能车辆的控制，可以使得智能车辆技术更加完善。因此，如何更好的去感知道路表面状况，用更简单的方法感知到更多的道路表面状况信息，并在智能车辆中更完善的应用道路表面状况感知系统受到了广泛的关注。

针对智能车辆的车辆控制系统，已有的研究只是对通过激光雷达，摄像头等传感器感知到的障碍物信息和交通标志等信息进行处理，之后通过感知信息进行决策规划，最后通过规划系统发出的信息进行控制。在控制的安全性方面的考虑，只对障碍物信息进行考虑，并未将路面信息考虑在内，这对整车的控制造成了很大的局限性。因此，如何更好的利用道路表面状况触觉感知的信息去优化车辆的控制系统是值得思考的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题设计本发明，本发明的目的在于提供一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，该控制系统包括道路表面状况触觉感知子系统和整车控制子系统。道路表面状况触觉感知子系统将道路表面状况感知作为智能车辆的重要支撑技术之一，需要利用安装在车辆内部的传感器来获取路面信息。路面与车辆的直接接触物便是轮胎，因此在轮胎内壁埋设传感器可以很好的反应道路表面状况信息。MEMS传感器类型多样，集控制电路、接口电路、通信和电源于一体，本发明采用单种MEMS传感器或多种MEMS传感器。例如，MEMS压力传感器根据压阻式力敏原理获得轮胎内部压力变化；MEMS微加速度计检测轮胎内壁沿x轴、y轴和z轴的线性加速度变化。由MEMS传感器产生的电信号传输至位于轮毂的信号处理单元进行电信号的放大、滤波等一系列信号处理，并实现模数转换。道路表面状况触觉感知子系统通过无线传输至数据处理单元的数字信号得到进一步详细分析处理，得到当前道路表面状况信息，如路面平滑程度、特殊地区大气压力、路面积水等。取关键的道路表面状况信息经电子线路传输至整车控制单元，使得整车控制单元实现正确识别道路表面环境的目的，进而调整整车控制策略，完成车辆的安全、舒适与经济驾驶。

本发明的目的在于提供一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，包括道路表面状况触觉感知子系统和整车控制子系统；

所述道路表面状况感知子系统包括轮胎1、MEMS传感器2、信号处理单元3、无线传输单元4、数据处理单元5、电子线路6以及整车控制单元7以及电子线路6，其中所述轮胎1与汽车驱动桥机械相连，所述轮胎1为信息采集源；所述MEMS传感器2埋设在所述轮胎1的内壁，并与所述信号处理单元3通过所述电子线路6连接，所述MEMS传感器2将因所述轮胎1内变化所产生的电信号实时发送至所述信号处理单元3；所述信号处理单元3安装在所述轮胎1的轮毂上，与汽车的数据处理单元5进行数据信息传输；

所述整车控制子系统包括无线传输单元4、数据处理单元5、电子线路6以及整车控制单元7，所述数据处理单元5安装在汽车的控制单元内，通过所述无线传输单元4与信号处理单元3连接，同时，通过所述电子线路6与所述整车控制单元7连接；所述数据处理单元5对信号处理单元3发送的数字信号进行分析处理形成道路表面状况信息，并将所述道路表面状况信息中的关键信息发送至整车控制单元7；所述整车控制单元7安装在汽车的控制单元内，根据所述数据处理单元5发送的道路表面状况信息中的关键信息及时调整整车控制策略，实现行车安全。

所述整车控制子系统采用并联控制策略，以车速为主要参数，利用车速大小作为控制依据，通过道路表面状况感知子系统分析的道路表面状况和车轮负载情况，计算出可以承载的最大速度，再结合安全系数计算出车辆行程安全速度，当车辆的车速低于车辆安全行驶速度时，整车控制子系统维持车速不变，当车辆的车速高于车辆安全行驶速度时，整车控制子系统采取制动策略，直至车速降低至车辆安全行驶速度。

优选的，还包括：无线传输单元4，所述信号处理单元3通过无线传输单元4与所述数据处理单元5无线传输数据信息。

优选的，所述信号处理单元3包括放大器、滤波器以及模数转换器，当所述信号处理单元3接收到所述MEMS传感器2的电信号后，通过放大器和滤波器将电信号进行差值放大、滤波的信号处理过程，并通过模数转换器实现模数转换，最后将经过模数转换后的数字信号传输至汽车的所述数据处理单元5内实现进一步分析。

优选的，所述MEMS传感器2包括一种或多种如下的传感器组合：气压传感器、湿度传感器、三轴MEMS振动传感器、MEMS压力传感器、MEMS微加速度计。

优选的，所述MEMS压力传感器根据压阻式力敏原理获得轮胎内部压力变化；所述MEMS微加速度计检测轮胎内壁沿x轴、y轴和z轴的线性加速度变化。

优选的，所述MEMS传感器根据所述轮胎1行驶过程中内部的气压、湿度、三轴线性加速度受道路表面状况变化而发生的改变产生相应电信号。

优选的，所述MEMS传感器2通过自带电源进行供电。

优选的，所述整车控制单元7通过电子线路为所述数据处理单元5供电。

优选的，所述整车控制单元7通过无线传输为所述信号处理单元3进行供电。

优选的，所述道路表面状况信息中的关键信息包括：路面平滑程度、特殊地区大气压力和/或路面积水。

该系统的工作原理如下：

车辆行驶过程中，轮胎1与道路表面直接接触，轮胎1内部的气压、湿度、三轴线性加速度等参数受道路表面状况的变化而发生改变。位于轮胎1内壁的MEMS传感器2根据参数变化产生相应电信号，并通过电子线路将电信号传输给位于轮毂的信号处理单元3，进行放大、滤波、整形等一系列处理以及模数转换，再将数字信号通过无线传输的方式发送给位于汽车控制单元的数据处理单元5。数据处理单元5针对接收到的数字信号进行进一步的分析处理，得到道路表面状况信息，然后将关键的道路表面状况信息通过电子线路及时传输至整车控制单元7。整车控制单元7根据所得道路表面状况信息进一步调整整车控制策略，实现优化。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所提供的基于MEMS传感器的道路表面状况感知系统，解决当前智能车辆针对道路表面状况感知信息的缺乏问题，通过获得多方面信息来实现全面、正确的道路表面状况感知。

2、本发明的控制系统能够基于道路表面状况的变化，实时地快速改变整车的控制策略，大大提高了车辆的安全驾驶性能。

3、本发明所采用的MEMS传感器体积小（不超过一厘米，甚至仅仅几微米），能耗低，精度高，单件成本低，便于大批量高精度生产，类型多样，易构成大规模、多功能阵列，采集信息全面、多样。

4、本发明所提供的基于MEMS传感器的道路表面状况感知系统，不受车辆类型、环境等因素影响，适用范围广泛。

附图说明

将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1为根据本发明实施例的基于MEMS传感器的道路表面状况感知系统的结构示意图。

图中：1-轮胎；2-MEMS传感器；3-信号处理单元；4-无线传输；5-数据处理单元；6-电子线路；7-整车控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统，包括道路表面状况触觉感知子系统和整车控制子系统，其中道路表面状况触觉感知子系统包括轮胎1、MEMS传感器2、信号处理单元3和电子线路6，其中轮胎1与汽车驱动桥机械相连，轮胎1的内壁埋设MEMS传感器2，轮胎1为信息采集源；MEMS传感器2埋设在轮胎1的内壁，并与信号处理单元3通过电子线路6连接，MEMS传感器2将因轮胎1内变化所产生的电信号实时发送至信号处理单元3；信号处理单元3安装在轮胎1的轮毂上；

整车控制子系统包括无线传输单元4、数据处理单元5、电子线路（6）以及整车控制单元7，数据处理单元5安装在汽车的控制单元内，通过所述无线传输单元（4）与信号处理单元（3）连接，同时通过电子线路6与整车控制单元7连接；数据处理单元5对信号处理单元3发送的数字信号进行分析处理形成道路表面状况信息，并将道路表面状况信息中的关键信息发送至整车控制单元7；整车控制单元7安装在汽车的控制单元内，根据数据处理单元5发送的道路表面状况信息中的关键信息及时调整整车控制策略，实现行车安全。还包括：无线传输单元4，信号处理单元3通过无线传输单元4与数据处理单元5无线传输数据信息。信号处理单元3包括放大器、滤波器以及模数转换器，当信号处理单元3接收到MEMS传感器2的电信号后，通过放大器和滤波器将电信号进行差值放大、滤波的信号处理过程，并通过模数转换器实现模数转换，最后将经过模数转换后的数字信号传输至汽车的数据处理单元5内实现进一步分析。道路表面状况信息中的关键信息包括：路面平滑程度、特殊地区大气压力和/或路面积水。

所述整车控制子系统采用并联控制策略，以车速为主要参数，利用车速大小作为控制依据，通过道路表面状况感知子系统分析的道路表面状况和车轮负载情况，计算出可以承载的最大速度，再结合安全系数计算出车辆行程安全速度，当车辆的车速低于车辆安全行驶速度时，整车控制子系统维持车速不变，当车辆的车速高于车辆安全行驶速度时，整车控制子系统采取制动策略，直至车速降低至车辆安全行驶速度。

本实施例的MEMS传感器2包括一种或多种如下的传感器组合：气压传感器、湿度传感器、三轴MEMS振动传感器、MEMS压力传感器、MEMS微加速度计。MEMS压力传感器根据压阻式力敏原理获得轮胎内部压力变化。MEMS微加速度计检测轮胎内壁沿x轴、y轴和z轴的线性加速度变化。MEMS传感器根据轮胎1行驶过程中内部的气压、湿度、三轴线性加速度受道路表面状况变化而发生的改变产生相应电信号。

整个道路表面状况感知系统能耗较低。MEMS传感器2通过自带电源进行供电。整车控制单元7通过电子线路为数据处理单元5供电。整车控制单元7通过无线传输为信号处理单元3进行供电。

该系统的工作原理如下：

车辆行驶过程中，轮胎1与道路表面直接接触，轮胎1内部的气压、湿度、三轴线性加速度等参数受道路表面状况的变化而发生改变。位于轮胎1内壁的MEMS传感器2根据参数变化产生相应电信号，并通过电子线路将电信号传输给位于轮毂的信号处理单元3，进行放大、滤波、整形等一系列处理以及模数转换，再将数字信号通过无线传输的方式发送给位于汽车控制单元的数据处理单元5。数据处理单元5针对接收到的数字信号进行进一步的分析处理，得到道路表面状况信息，然后将关键的道路表面状况信息通过电子线路及时传输至整车控制单元7。整车控制单元7根据所得道路表面状况信息进一步调整整车控制策略，实现优化。

本实施例基于MEMS传感器的道路表面状况感知系统，解决当前智能车辆针对道路表面状况感知信息的缺乏问题，通过获得多方面信息来实现全面、正确的道路表面状况感知。所采用的MEMS传感器体积小不超过一厘米，甚至仅仅几微米，能耗低，精度高，单件成本低，便于大批量高精度生产，类型多样，易构成大规模、多功能阵列，采集信息全面、多样。基于MEMS传感器的道路表面状况感知系统，不受车辆类型、环境等因素影响，适用范围广泛。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

一种基于道路表面状况触觉感知的车辆控制系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。