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CN104925043B - 汽车及其使用的行车动力自动分配系统 - Google Patents

汽车及其使用的行车动力自动分配系统 Download PDF

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Abstract

一种汽车，该汽车包括车身、制动单元、伺服机构及行车动力自动分配系统，行车动力自动分配系统包括安装在车身上的影像获取模块、与影像获取模块电性连接的影像处理模块及与影像处理模块电性连接的执行模块，影像获取模块获取行车前方的路面信息，并将该路面信息反馈给影像处理模块，影像处理模块包括存储器及与存储器电性连接的处理器，存储器实时存储该影像获取模块记录的行车前方的路面影像数据，且预先存储模拟行车前方不同坡度路面对应的影像数据，处理器将影像获取模块记录的影像数据与原始影像数据资料进行比对，得到行车前方的路面信息，该执行模块根据影像处理模块计算分析的路面信息控制该汽车中的制动单元或伺服机构分配输出的动力。

Description

汽车及其使用的行车动力自动分配系统
技术领域
本发明涉及一种汽车，尤其涉及一种能够在上下坡时自动分配动力的汽车及其使用的行车动力自动分配系统。
背景技术
随着经济快速发展和人民生活水平不断提高，汽车化进程在不断加快，与此同时，机动车消费能源的紧张和环境污染的问题也随之日益加剧，所以在行车中，节能成了一个不可忽视的问题，尤其是行车于上下坡时，驾驶员需要合理地调节行车的动力分配，从而最大限度的节约能源。然而，传统的上下坡行车中，一般都是驾驶员直观的去判断路面的坡度，进而根据驾驶经验，驾驶员最终调配行车中的动力系统的最佳分配，即上坡时，行车需要加多油门，或下坡时，行车需关闭多久的油门等均由驾驶员手动控制。而此种判断办法，往往需要驾驶员要熟悉路面状况或驾驶经验很丰富，不然，驾驶员不会容易得知行车中的最佳动力分配，从而导致资源的严重浪费。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种能够在上下坡时自动分配动力的汽车及其使用的行车动力自动分配系统。
一种汽车，该汽车包括车身、制动单元及伺服机构，该汽车还包括行车动力自动分配系统，该行车动力自动分配系统包括安装在该车身上的影像获取模块、与该影像获取模块电性连接的影像处理模块及与该影像处理模块电性连接的执行模块，该影像获取模块能够获取该汽车行车前方的路面信息，并将该前方的路面信息反馈给该影像处理模块，该影像处理模块包括存储器及与该存储器电性连接的处理器，该存储器能够实时存储该影像获取模块记录的行车前方的路面影像数据，且预先存储模拟行车前方中不同的坡度路面对应的影像数据资料，该处理器能够比对分析该影像获取模块记录的影像数据与原始影像数据资料从而得到行车前方的路面坡度信息，该执行模块与该处理器电性连接，该执行模块根据该影像处理模块计算分析的行车前方的路面信息控制该汽车中的制动单元或伺服机构分配输出的动力，该汽车还包括挡风玻璃，该影像获取模块包括设置在该车身前方的投射单元及装设在该挡风玻璃上方的摄像单元，该摄像单元与该存储器电性连接，该投射单元能够投射平行扫描光线，该平行扫描光线与行车前方路面相交汇形成相应的轨迹线，该摄像单元能够记录该轨迹线的数据信息，并将该数据信息输送至该存储器中进行存储，该存储器还存储模拟行车前方路面中所有不同的坡度所对应轨迹线的影像信息。
一种行车动力自动分配系统，该行车动力自动分配系统包括影像获取模块、与该影像获取模块电性连接的影像处理模块及与该影像处理模块电性连接的执行模块，该影像获取模块获取该汽车行车前方的路面信息，并将该前方的路面信息反馈给该影像处理模块，该影像处理模块包括存储器及与该存储器电性连接的处理器，该存储器能够实时存储该影像获取模块记录的行车前方的路面影像数据，且预先存储模拟行车前方中不同的坡度路面对应的影像数据资料，该处理器能够比对分析该影像获取模块记录的影像数据与原始影像数据资料从而得到行车前方的路面坡度信息，该执行模块与该处理器电性连接，该执行模块结合该影像处理模块的处理结果来确定汽车在行驶前方的路面时的动力分配，该影像获取模块包括投射单元及摄像单元，该投射单元投射的光线为平行扫描光线，且该平行扫描光线投射在行车前方的路面上，与该汽车前方的路面相交汇形成相应的轨迹线，该摄像单元能够记录该轨迹线，并将记录的信息输送至该存储器中进行存储，该存储器还存储模拟该汽车前方路面为不同的坡度时所对应得轨迹线的影像信息。
本发明通过在汽车上装设行车动力自动分配系统，使得行驶的汽车能够通过行车动力自动分配系统的影像获取模块来侦测汽车前方的路面坡度状况，并通过行车动力自动分配系统的影像处理模块判断坡度状况，并分析得出相应的信息以反馈给行车动力自动分配系统中的执行模块，使汽车在上下坡时能够自动调节动力分配，从而汽车能以最小能耗上坡及最少制动下坡，最大限度地节省能源，避免了人为直观判断路面状况而错误估计动力分配以致浪费资源。
附图说明
图1是本发明实施方式中的汽车结构示意图。
图2是图1所示汽车的功能模块图。
图3是图1所示汽车在使用时投影的一轨迹线示意图。
图4是图1所示汽车在使用时投影的又一轨迹线示意图。
主要元件符号说明
汽车 200
车身 201
挡风玻璃 203
制动单元 205
伺服机构 207
行车动力自动分配系统 100
影像获取模块 10
投射单元 11
平行扫描光线 113
摄像单元 13
轨迹线 131
影像处理模块 30
存储器 31
处理器 33
执行模块 50
动力输出控制器 51
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请同时参阅图1及图2，本发明实施方式中的汽车200包括行车动力自动分配系统100、车身201、挡风玻璃203、制动单元205及伺服机构207。
行车动力自动分配系统100包括影像获取模块10、影像处理模块30及执行模块50。影像获取模块10设置在车身201的外部，影像处理模块30及执行模块50设置在车身201的内部。
请同时参阅图3，在本实施方式中，影像获取模块10包括两个投射单元11及一个摄像单元13，其中，两个投射单元11沿车身201的纵向中心轴线方向对称地设置在车身201的前方。投射单元11采用定向点光源发射，且该定向点光源发出的光线为平行扫描光线113。该两束平行扫描光线113形成的平面与行车前方路面中的水平路面垂直设置，且两个投射单元11发出的两束平行扫描光线113关于车身201的纵向中心轴线相对称。其中，每个投射单元11发射的平行扫描光线113的投射方向与汽车200的纵向中心轴线之间形成一个为θ的角度，且两束平行扫描光线113及行车前方路面相交于O点。该两束平行扫描光线113与行车前方的路面相交汇处形成轨迹线131。
请同时参阅图3及图4，本实施方式中，行车前方路面为水平时，每束平行扫描光线113与行车前方路面形成的轨迹线131为直线，且该每个直线型的轨迹线131与汽车200的纵向中心轴线之间形成一个夹角为θ的角度(如图3)。而当行车前方路面为坡面时，由于路面曲率半径的变化，每束平行扫描光线113与行车路面所形成的轨迹线131，在坡面的起始点形成起始拐点以及在坡面的终止点形成终止拐点，从而行车前方路面被起始拐点及终止拐点分割成三段。本实施例中，汽车200行驶在前方路面为上坡的路面，且平行扫描光线113为两束，一束平行扫描光线113与前方路面行成起始拐点A及终止拐点B，另一束平行扫描光线113与前方路面形成起始拐点C及终止拐点D。直线OA与直线OB关于汽车200的纵向中心轴线对称，且直线OA及直线OB分别与汽车200的纵向中心轴线之间形成一个为θ的角度(如图4)。
在本实施方式中，摄像单元13装设在汽车200的挡风玻璃203的上方，其用于每隔预设的时间间隔记录投射单元11发射的平行扫描光线113与行车路面交汇形成的影像信息，即轨迹线131的相关数据信息。摄像单元13能够记录AB及CD之间的位置关系，以及直线OB、直线OD与汽车200的中心轴线之间的角度信息。本实施方式中，摄像单元13为摄影机，且每间隔0.1秒记录轨迹线131的信息。
影像处理模块30与影像获取模块10电性连接。影像处理模块30包括存储器31和处理器33，存储器31和处理器33均装置在车身201的内部。存储器31与摄像单元13电性连接。存储器31中预先存储有行车前方路面信息的原始影像数据资料，该原始影像数据资料中包含有模拟两个投射单元11在坡度为﹣90°～﹢90°之间的坡度路面上投射形成两条轨迹线131后形成的影像信息，该影像信息中包括两个起始拐点与对应的终止拐点之间的距离及两个终止拐点分别与O点连线形成的直线之间的角度，即直线AB的距离、直线CD之间的距离及直线OB或直线OD分别与汽车200的纵向中心轴线之间所形成的角度。其中，坡度为﹣90°～0°之间时，表示汽车200行驶的前方路面为下坡，坡度为0°～﹢90°时，表示汽车200行驶的前方路面为上坡。同时，该存储器31还能够存储摄像单元13实时记录的影像数据。
处理器33与存储器31电性连接，并能够计算分析存储器31存储的影像数据资料。本实施方式中，当处理器33分析影像数据中的轨迹线131为直线，未出现拐点时，处理器33计算分析该汽车200行驶的前方路面的坡度为0°，并将该坡面信息反馈给执行模块50中，当处理器33计算分析汽车200行驶的前方路面的影像信息后，得出起始拐点与终止拐点之间的距离以及两个终止拐点分别与O点连线形成的直线之间的角度，即计算直线AB的距离、直线CD的距离，以及直线OB与直线OD分别与汽车200的纵向中心轴线之间所形成的角度θ′，并将这些分析结果与存储器31中的原始影像数据资料的数据进行比对，最终比对分析得出汽车200行驶的前方路面的坡度。由于本实施方式中图4所示为汽车200行驶的前方路面为上坡路面，因此θ′角形成在汽车正在行驶的路面上方。可以理解，当汽车200行驶的前方路面为下坡时，形成的θ′的角度在汽车正在行驶的路面以下。处理器33将分析得出的路面坡度传送给执行模块50。
执行模块50与影像处理模块30中的处理器33电性连接。本实施方式中，执行模块50包含有动力输出控制器51，动力输出控制器51根据处理器33计算分析得出的路面坡度控制汽车200的伺服机构207或制动单元205分配汽车200所需的动力，以合理分配汽车200的动力输出。
使用时，如图3所示，汽车200行驶的前方路面为水平路面时，投射单元11发出的两束平行扫描光线113与汽车200前方的水平路面交汇形成直线型的轨迹线131，该轨迹线131没有出现轨迹拐点，此时，处理器33计算分析该影像数据最终确定汽车200前方的路面坡度为0，并将该信息反馈给执行模块50中动力输出控制器51，动力输出控制器51保持汽车200原有的动力输出。
如图4所示，汽车200前方的路面为坡面时，经摄像单元13拍摄出投射单元11发出的两束平行扫描光线113与行车前方的路面形成的轨迹线131呈现为曲线，该曲线中包含有多个轨迹拐点(起始拐点A、C和终止拐点B、D)，处理器33计算AB两点的直线距离、CD两点的直线距离，以及直线OB及直线OD分别与汽车200的纵向中心轴线(也就是当时汽车200所处行车路面中的纵向中心轴线)之间所形成的角度θ′，并将这些计算的数据信息与存储器31中的原始影像数据资料的对应信息进行比对，来确定行车时前方路面的坡度大小，并把该前方路面的坡面信息反馈给执行模块50中，执行模块50中的动力输出控制器51控制汽车200的伺服机构207或制动单元205分配汽车200所需的合适的动力，自动控制汽车200中动力分配，即在汽车200前方路面为上坡时，执行模块50中的动力输出控制器51控制伺服机构207适当增加合理制动力，汽车200前方路面为下坡时，执行模块50中的动力输出控制器51控制制动单元205适当减少制动力。
本发明通过使用车前方设置的投射单元11及摄像单元13来侦测行车中车前方的路面坡度状况，通过使用存储器31及处理器33来分析判断路面的坡度，并将处理器33分析得出的相应信息反馈给动力输出控制器51，动力输出控制器51结合汽车200中的伺服机构207或制动单元205来自动进行动力的输出，从而使汽车200在行驶中合理分配动力的输出，最终汽车200能够最大限度地节省能源，避免了人为地直观判断路面状况而错误估计动力输出以致浪费资源。
可以理解，本实施例中的两个投射单元11可以为一个，此时，通过该一个投射单元11发射平行扫描光线113与汽车200的纵向中心轴线之间具有一定角度，且与行车的前方路面形成相应的轨迹线131，此时，轨迹线131中的O点为平行扫描光线113与汽车200纵向中心面和行车前方的路面的交点，处理器33通过分析计算轨迹起点和轨迹终点之间的距离来得知前方坡面的长度，通过分析计算O点与轨迹终点的直线连线与汽车200的中心轴线形成的角度来得知行车前方路面的坡度。
可以理解，汽车200行驶在前方路面为下坡路面与汽车200行驶在前方路面为上坡路面的情况大致一样，同样通过平行扫描光线113与汽车200前方的路面形成轨迹线131，该轨迹线131含有相应的起始拐点及终止拐点，而摄像单元13同样记录该起始拐点与终止拐点的相对位置关系，并通过影像处理模块30计算分析该汽车200前方路面的下坡坡度，执行模块50根据影像处理模块30计算分析得出的前方路面坡度而控制汽车200的制动单元205分配汽车200所需的动力，最终来合理分配汽车200的动力输出。
可以理解，处理器33比对分析实时影像数据与原始数据库中的信息时，可通过其他方式比对分析，例如，通过整体图像扫描比对分析(类似人脸识别或指纹识别)得出坡度信息。
另外，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种汽车，该汽车包括车身、制动单元及伺服机构，其特征在于：该汽车还包括行车动力自动分配系统，该行车动力自动分配系统包括安装在该车身上的影像获取模块、与该影像获取模块电性连接的影像处理模块及与该影像处理模块电性连接的执行模块，该影像获取模块能够获取该汽车行车前方的路面信息，并将该前方的路面信息反馈给该影像处理模块，该影像处理模块包括存储器及与该存储器电性连接的处理器，该存储器能够实时存储该影像获取模块记录的行车前方的路面影像数据，且预先存储模拟行车前方中不同的坡度路面对应的影像数据资料，该处理器能够比对分析该影像获取模块记录的影像数据与原始影像数据资料从而得到行车前方的路面坡度信息，该执行模块与该处理器电性连接，该执行模块根据该影像处理模块计算分析的行车前方的路面信息控制该汽车中的制动单元或伺服机构分配输出的动力，该汽车还包括挡风玻璃，该影像获取模块包括设置在该车身前方的投射单元及装设在该挡风玻璃上方的摄像单元，该摄像单元与该存储器电性连接，该投射单元能够投射平行扫描光线，该平行扫描光线与行车前方路面相交汇形成相应的轨迹线，该摄像单元能够记录该轨迹线的数据信息，并将该数据信息输送至该存储器中进行存储，该存储器还存储模拟行车前方路面中所有不同的坡度所对应轨迹线的影像信息。
2.如权利要求1所述汽车，其特征在于：该平行扫描光线的投射方向与该车身的中心轴线成固定角度θ，并且该平行扫描光线形成的平面垂直于行车前方中的水平路面。
3.如权利要求1所述的汽车，其特征在于：该轨迹线依据行车前方路面中曲率的不同在前方的坡面的起始点形成起始拐点以及在坡面的终止点形成终止拐点，从而行车前方的路面被起始拐点及终止拐点分割成三段，该处理器计算分析该起始拐点与该终止拐点之间的距离以及该终止拐点与投射光源的发射点连线与该汽车的中心轴线之间的角度，并将这些分析结果与该存储器中的原始影像数据资料的数据进行比对，从而得到该汽车前方坡面的长度及坡度信息，并将该坡面的长度及坡度信息传输至该执行模块中。
4.如权利要求3所述的汽车，其特征在于：该存储器预先存储有模拟该投射单元在行车前方中不同的上坡坡度及下坡坡度的路面上投射形成的轨迹线的影像信息，该影像信息中包含该起始拐点与该终止拐点之间的距离该终止拐点与该投射光源的发射点连线与该汽车的中心轴线形成的角度。
5.如权利要求1所述的汽车，其特征在于：该执行模块含有动力输出控制器，该动力输出控制器与该处理器电性连接，该动力输出控制器根据该处理器计算分析得出的该汽车前方路面的坡度而控制该汽车的伺服机构或制动单元分配对应的动力输出。
6.如权利要求1所述的汽车，其特征在于：该投射单元的数量为两个，且两个投射单元沿车身的纵向中心轴线对称地设置在车身的前方。
7.一种行车动力自动分配系统，其特征在于：该行车动力自动分配系统包括影像获取模块、与该影像获取模块电性连接的影像处理模块及与该影像处理模块电性连接的执行模块，该影像获取模块获取该汽车行车前方的路面信息，并将该前方的路面信息反馈给该影像处理模块，该影像处理模块包括存储器及与该存储器电性连接的处理器，该存储器能够实时存储该影像获取模块记录的行车前方的路面影像数据，且预先存储模拟行车前方中不同的坡度路面对应的影像数据资料，该处理器能够比对分析该影像获取模块记录的影像数据与原始影像数据资料从而得到行车前方的路面坡度信息，该执行模块与该处理器电性连接，该执行模块结合该影像处理模块的处理结果来确定汽车在行驶前方的路面时的动力分配，该影像获取模块包括投射单元及摄像单元，该投射单元投射的光线为平行扫描光线，且该平行扫描光线投射在行车前方的路面上，与该汽车前方的路面相交汇形成相应的轨迹线，该摄像单元能够记录该轨迹线，并将记录的信息输送至该存储器中进行存储，该存储器还存储模拟该汽车前方路面为不同的坡度时所对应得轨迹线的影像信息。
8.如权利要求7所述的行车动力自动分配系统，其特征在于：该轨迹线依据行车前方路面中曲率的不同在前方的坡面的起始点形成起始拐点以及在坡面的终止点形成终止拐点，从而行车前方的路面被起始拐点及终止拐点分割成三段，该处理器计算分析该起始拐点与该终止拐点之间的距离以及计算分析该终止拐点与投射光源的发射点之间的连线与前方坡面纵向中心轴线的角度，从而得到行车前方中的具体路面坡度，并将该坡度信息传输至该执行模块中。
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