基于中控屏的预测性导航控制

王婴 徐温温 郭永杰 孙永安 鲁志超

摘 要：随着科技的逐步发展，高级辅助驾驶系统（ADAS，Advanced Driver Assistant System）的应用已经非常成熟与普遍，地图数据不仅用于路径规划，还可用于车内灯光控制、巡航控制、增强导航等。文章提出了一种基于导航的预测性控制方法，中控屏通过获取地图数据的相关数据，并将该数据发到总线上，发动机针对获取相关数据进行预判并制定相关策略，更改整车动力性能。经过反复实验验证，该方法能够有效提供道路信息，实现整车的节油性能。

关键词：预测性控制;中控屏;发动机;节油性能

中图分类号：U495  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）16-25-02

Abstract： With the development of science and technology， the application of advanced driver assistant system （ADAS） is very mature and common. Map data is not only used for path planning， but also for interior lighting control， cruise control， enhanced navigation， etc. This paper presents a predictive control method based on navigation. The Multi-Media interface（MMI）obtains the relevant data of map data and sends the data to the bus. The engine pre judges the relevant data and makes relevant strategies to change the vehicle's power performance. Through repeated experiments， this method can effectively provide road information and achieve fuel saving performance of the whole vehicle.

Keywords： Predictive control; MMI; Engine; Fuel saving performance

CLC NO.： U495  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）16-25-02

1 引言

近年来，随着自动驾驶的技术不断成熟，ADAS的普及率也越来越高。ADAS系统[1]主要通过感知层、决策层及控制层完成信息的采集、判断及执行。目前，ADAS系统包含了行人监测预警、车道偏离预警、自动紧急制动、全景泊车、驾驶员疲劳检测等功能。

ADAS系统与周围系统交互是基于ADASIS（Advanced Driver Assistant Systems Interface Specifications）实现的，即ADASIS是ADAS的接口说明。ADASIS中定义了地图与ADAS的数据模型与传输方式（CAN总线）。

由于ADAS的感知层需要有各种传感器达到监测的目的，如激光雷达、摄像头、红外线传感器等，不仅成本耗费大，且监测范围有限，不能获取更大范围内的数据，因此本文提出一种基于高精度导航地图的预测性控制方法，该方法基于现有的高精度导航数据[2]，通过提取导航的坡度信息、曲率、航向等信息发向CAN总线[3]，发动机获取到相关信息后，执行相应的信息判断及执行策略，进而进而达到减少油耗的目的。

2 预测性导航控制方法

2.1 中控屏控制

本文预测性控制导航的数据是基于高精度地图数据实现，如图（a）所示，图（b）为预测性控制导航的开关，当开关关闭时，中控屏发送部分元数据，如地图供应商、通讯协议版本、硬件版本等;当开关打开时，中控屏会发送所有关于路径的相关信息，由发动机作相应的判断进而使发动机工作在经济转速区。

2.2 交互原理

本文基于ADASIS V2传输相关路况信息，ADASIS V2数据中包含了两大重要信息点：位置信息及道路信息。位置信息包含了路径编号、偏移量、速度及与道路的相对方向等;道路信息包含了路径编号、公路等级、道路组成、限速及各种交通标志等，ADASIS V2传输时只传输最有可能的一条路径信息，由于该信息与导航信息结合，因此ADASIS V2传输的路况信息为导航实际已经规划好的路线的相关信息。这样基于导航高精度地图提取道路的相关信息与相关探测设备相比，可以大范围获取前方路况，且大大降低成本。

另外，導航提供的路段信息使车辆提前感知，提前制定以经济性为指标的输出方案，使发送机更多的工作在高效区间，提高运营效率，降低运营成本。

2.3 交互原理

地图数据与发动机交互原理如下所示：

当中控预测性功能打开时，当前GPS、导航地图数据与当前目标路段图层匹配，并在一定时间前发出事件预警，当该信息通过中控屏发送至总线上时，发动机以油门开度为输入，及时调整油门大小，并实时反馈发动机动力性能指标，如转速，扭矩百分比（或者真实扭矩，本文中使用扭矩百分比），发动机的工作模式（PCC）目前分为5种，即平路、欲上坡加速、上坡减速、与下坡减速、下坡减速;变速箱根据预测性控制信息及发动机的状态，及时调整变速箱的档位，进而完成车辆最经济的动力控制。

3 实验分析

为验证基于预测性导航的有效性，实验时选择安康地区的多陡坡路段进行测试，实验结果如下所示：

由上述曲线图中，PCC指发动机根据地图的道路信息，确定自己处于那种工作模式，该模式是车辆在定速巡航状态，由图可知，定速巡航车速为80km/h，在PCC模式下，发动机具体根据路段情况，对车速进行调整，进而使发动机始终处于经济转速区，从而整车的油耗下降，充分说明该方法的有效性。

4 结束语

本文提出了一种基于中控屏的预测性控制方法，该方法基于ADASIS V2协议提取相关路径信息，然后将该信息通过中控屏发送到CAN总线，发动机ECU接收到该信号后，对信息作出判断并有效改变发动机当前运行状态，进而达到节约油耗的目的。经过实际路况测试，当打开预测性导航控制功能时，发动机、变速箱对数据进行综合处理，改变当前整车的运行工况，调整喷油量、速度及档位，使发动机工作在经济转速区进而达到减少油耗的目的。

参考文献

[1] 张志强.ADAS的发展历程及趋势[J].内燃机与配件，2019（01）：80-82.

[2] 陈志锋.ADAS导航地图高程畸变处理算法及实现[D].北京建筑大学，2019.

[3] 杨立琦.ADAS路试数据回放系统的设计与实现[D].北京交通大学，2016.