一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量方法及裝置的製作方法

2023-06-01 11:59:31

專利名稱：一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及機動車安全運行狀態監測，尤其涉及一種利用輪載式智能傳感 器的車輪轉速測量方法及裝置。
背景技術：
機動車運行安全狀態監測技術是保證機動車安全行駛的主要手段，也是機 動車運行安全檢測技術發展的必然趨勢。採用機動車運行安全狀態監控技術對 機動車運行安全狀態和運行指標進行動態監測，及時發現和預防機動車故障， 發展監測、控制、管理和決策於一體的安全監控網絡體系，對機動車安全運行
具有重要意義；它是關係到國家和人民生命財產安全的一項重大的社會公益技 術工作，是保障機動車輛運行安全重要的技術支撐，是政府管理部門對機動車 安全運行的非常重要的技術保障；它不僅能提高機動車安全運行的技術保障能 力和減少交通事故，而且對促進汽車工業及交通運輸事業的發展有重大意義。
機動車運行安全狀態監測主要包括監測機動車(車身、車輪)運動姿態參 數、動載荷參數、制動性能參數。機動車在運行過程中，會產生制動、加速、 轉向、直線行駛等工況，車輪是機動車行駛過程中唯一與地面接觸部件，包含 豐富的機動車運行信息(運動姿態、驅動力、制動力、動載荷、轉動、衝擊)， 通過監測車輪轉速可以獲得最直接、最真實、最豐富的機動車安全運行信息。 '車輪轉速是計算車輪制動減速度和車輪滑移率的重要參數，車輪滑移率是衡量 車輛防抱死制動系統最佳制動狀態的參數，對預防機動車制動性能故障都有決 定性的影響。
目前，車輪轉速監測方法是採用通過車輪ABS輪速傳感器(非監測系統) 採集車輪轉速的測量方法，存在難以對ABS輪速傳感器自身的輪速和減速度
4實行實時監測的問題，缺乏實時監測ABS輪速傳感器的故障、準確度的有效 手段。

發明內容
為解決上述中存在的問題與缺陷，本發明提供了一種體積小、安裝簡便、 實時性好、智能化的機動車輪載式車輪轉速測量方法與裝置。 本發明是通過以下技術方案實現的
本發明所涉及的一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量方法，該方法包括 以下步驟
測量車輪的向心比力加速度及輪胎內溫度； 根據測量的車輪的向心比力加速度測量值進行溫度補償； 輸送溫度補償後的車輪向心比力加速度；
將車輪向心比力加速度進行信號濾波、重力加速度補償處理得出車輪的向 心加速度，並計算得出車輪轉速。 所述方法還包括
根據控制的需要，發送控制輪載車輪的轉速命令，並以無線通信方式修改 控制策略及算法；
分析車輪實時轉速數據與其歷史數據，並預測車輪的轉速趨勢； 對傳感信號進行自校正，並監測供電電源狀態。
本發明還涉及的一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量裝置，該裝置包
括
輪轉速測量模塊，安裝在輪胎內輪轂的表面上，用於測量車輪向心比力加 速度數據及輪胎內溫度；
中央控制模塊，用於接收來自輪載車輪轉速測量模塊發射的車輪向心比力 加速度信號及數據，並且對車輪向心比力加速度信號進行濾波和重力加速度補 償計算得出車輪速度；所述輪轉速測量模塊還包括慣性傳感測量單元、微控制器單元及無線收發 單元，其中慣性傳感測量單元，由嵌入式MEMS加速度傳感器和溫度傳感器組
成，其中，嵌入式MEMS加速度傳感器用以測量車輪的向心比力加速度；溫度
傳感器用於實時測量輪胎內的溫度，並根據測量的車輪的向心比力加速度測量
值進行溫度補償；微控制器，與慣性傳感測量單元和微控制器單元相互電連接; 無線收發單元，接收所述車輪向心比力加速度信號，並將數位訊號處理器發送 過來的命令發射輸出。
所述中央控制模塊還包括無線收發單元、數位訊號處理器及人機互動單 元，其中，無線收發單元和數位訊號處理器，無線收發單元和數位訊號處理器 相互連接，其中，數位訊號處理器通過無線收發單元向車輪轉速測量模塊發送 命令及數據；人機互動單元，與數位訊號處理器相互連接，並將數位訊號處理 器發送的處理結果進行顯示與輸出，且人機互動單元中設置的鍵盤以中斷方式 設置參數，並將該設置參數保存於數位訊號處理器中。
所述中央控制模塊還設置有車輛CAN總線的擴展接口，同時，中央控制模 塊的數位訊號處理器的內部設置有存儲器，且該存儲器設有用於保存測量數據 的電子表格，以便其他設備通過CAN總線訪問相關數據，且CAN接口使其他外 設實現即插即用。
本發明提供的技術方案的有益效果是
1、 通過應用MEMS慣性測量技術、無線傳感技術測量車輪轉速，現實了 對機動車車輪轉速的實時監測；
2、 通過對車輪轉速參數監測，可以計算、分析及預測機動車車輪制動性 能、滑移性能等，對預防機動車制動性能故障有決定性的影響。
3、 通過分析預測程序將車輪轉速數據與其歷史數據分析比較，獲得車輪 轉速的趨勢，增加對車輪轉速的預測功能，形成一個完整的、相對獨立的測量 平臺，並能夠提供統一數據接口模式供有關政府管理部門加以應用。


圖1為輪載式車輪車內轉速測量方法流程圖； 圖2是輪載式車輪輪胎測量流程圖； 圖3為輪載式車輪轉速測量裝置的整體布置圖； 圖4為輪載式車輪轉速測量裝置的硬體結構圖； 圖5為輪胎測量模塊安裝二維示意圖6為輪載式車輪轉速測量裝置測量得到的一個車輪其中一個規定點的向 心比力加速度的曲線圖。 '
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明
實施方式作進一步地詳細描述
本實施例提供了一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量的方法。
參見圖l，對輪載式車內轉速測量的具體過程為
步驟IO讀取已設定的參數，並對該參數進行相應的處理。
步驟ll判斷測量數據是否為新測量的數據？是，執行步驟12;否，執行
步驟17。
步驟12對新測量數據進行數字濾波。
步驟13重力加速度補償處理得出車輪的向心加速度。
步驟14對車輪實時轉速數據進行分析預測。 步驟15將轉速數據輸出並對該數據進行實時顯示。 步驟16對數據進行存儲。
步驟17判斷鍵盤是否中斷？如果鍵盤中斷，執行步驟18，否則，執行步 驟19.
步驟18鍵盤設置中斷處理。步驟19判斷是否為要啟動測量？如果是，執行步驟20，否則，執行步驟21.
步驟20發送啟動測量數據信號。
步驟21判斷是否為控制命令？如果是則執行步驟22，否則，執行步驟ll。 步驟22發送命令信號。
參見圖2，對輪載式輪胎轉速測量的具體過程為 步驟30接收無線信號。
由無線信號收發單元接收車內中央控制模塊3發出的無線信號。 步驟31判斷接收的信號是否為收發單元的命令信號，如果是，執行步驟 32，否則執行步驟33。
步驟32對命令信號進行處理。
步驟33判斷是否為測量模式？如果是，執行步驟34，否則執行步驟35。
步驟34進入測量模式。
步驟35進入等待模式。
步驟36對加速度信號、溫度信號數位化。
步驟37將加速度測量值進行溫度補償。
步驟38溫度補償後，將測量值存儲在FIFO單元。
步驟39發送測量結果並執行步驟31。
參見圖3、圖5所示本發明所述一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量裝 置的整體布局圖，包括車輪1 、車輪轉速測量模塊2 、車內中央控制模塊3、 其中車輪轉速測量模塊2安裝與車輪l的輪胎la內輪轂表面lb上，車內中央控制 模塊3安裝於車內；車輪轉速測量模塊2與車內中央控制模塊7之間通過無線射 頻實現雙向通訊。輪載式車輪轉速測量裝置測量得到的一個車輪對應其中一個 規定點的向心比力加速度的曲線(參見圖6)。
參見4，本發明所述輪載式智能傳感車輪轉速測量裝置，包括輪載車輪轉 速測量模塊2和車內中央控制模塊3。該輪載車輪轉速測量模塊2安裝在輪胎內輪毅上。輪載車輪轉速測量模塊2包含慣性傳感測量單元2a、微控制器單元 2b和無線收發單元2c;該慣性傳感測量單元2a包括MEMS微加速度傳感器 21a和溫度傳感器22a;該慣性傳感測量單元2a與微控制器單元2b相互電氣連 接；微控制器單元2b與無線收發單元2c相互連接。其中，單軸加速度傳感器 21a採用ADXL190型，微控制器2b採用C8051F350型，無線收發單元2c 採用CC2400型。
慣性傳感測量單元2a，輸出車輪向心比力加速度及輪胎內溫度模擬信號。 由單軸加速度傳感器21a、溫度傳感器22a組成；
微控制器2b內部的模/數轉換外設將車輪向心比力加速度和溫度模擬信號 變成數位訊號；
微控制器2b對數據進行壓縮並通過無線收發單元2c將測量結果發射至車 內中央控制模塊；微控制器2b可接收無線收發單元2c傳送過來的命令對電路 進行連續採樣及休眠等控制。
無線收發單元2c接收上述車輪向心比力加速度信號；無線收發單元2c將 數位訊號處理器2d發送過來的命令發射輸出；
數位訊號處理器2d對車輪向心比力加速度信號濾波、重力加速度補償計 算獲得得車輪的向心加速度，從而計算得到車輪轉速；數位訊號處理器2d分 析預測程序將上述車輪轉速數據與其歷史數據進行比較，獲得車輪轉速的趨 勢；數位訊號處理器2d對輪速進行監測，並控制人機互動單元2e;
第一電源單元4為慣性傳感測量單元2a、微控制器2b、無線收發單元2c提供 直流電源；第二電源單元5為無線收發單元2c、數位訊號處理器2d及人機互動 單元2e提供直流電源；
人機互動單元2e包括一個液晶顯示屏21e、 一個蜂鳴警報器22e、 一個鍵盤 23e及一個狀態指示單元24e，該液晶顯示屏21e用於顯示數位訊號處理器輸出的 數位訊號，液晶顯示屏21e顯示每一個車輪的轉速及相關運轉狀態信息；蜂鳴警報器22e接收來自信號處理器的數位訊號，並在出現異常的時候蜂鳴警示； 狀態指示單元24e通過紅綠兩個LED信號燈指示系統現在的運行狀態是否正常； 鍵盤23e用於設置相關參數、歷史査詢。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局 限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易 想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護 範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1、一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟測量車輪的向心比力加速度及輪胎內溫度；根據測量的車輪的向心比力加速度測量值進行溫度補償；輸送溫度補償後的車輪向心比力加速度；將車輪向心比力加速度進行信號濾波、重力加速度補償處理得出車輪的向心加速度，並計算得出車輪轉速。
2、 根據權利要求l所述的基於輪載式智能傳感車輪轉速測量方法，其特徵 在於，所述方法還包括根據控制的需要，發送控制輪載車輪的轉速命令，並以無線通信方式修改控制策略及算法；分析車輪實時轉速數據與其歷史數據，並預測車輪的轉速趨勢； 對傳感信號進行自校正，並監測供電電源狀態。
3、 一種基於輪載式智能傳感車輪轉速測量裝置，其特徵在於，該裝置包括輪轉速測量模塊，安裝在輪胎內輪轂的表面上，用於測量車輪向心比力加 速度數據及輪胎內溫度；中央控制模塊，用於接收來自輪載車輪轉速測量模塊發射的車輪向心比力 加速度信號及數據，並且對車輪向心比力加速度信號進行濾波和重力加速度補 償計算得出車輪速度；
4、根據權利要求3所述的基於輪載式智能傳感車輪轉速測量裝置，其特徵 在於，所述輪轉速測量模塊還包括慣性傳感測量單元、微控制器單元及無線收 發單元，其中慣性傳感測量單元，由嵌入式MEMS加速度傳感器和溫度傳感器組成，其中，嵌入式MEMS加速度傳感器用以測量車輪的向心比力加速度；溫度傳感器 用於實時測量輪胎內的溫度，並根據測量的車輪的向心比力加速度測量值進行 溫度補償；微控制器，與慣性傳感測量單元和微控制器單元相互電連接； 無線收發單元，接收所述車輪向心比力加速度信號，並將數位訊號處理器 發送過來的命令發射輸出。
5、 根據權利要求3所述的基於輪載式智能傳感車輪轉速測量裝置，其特徵 在於，所述中央控制模塊還包括無線收發單元、數位訊號處理器及人機互動單 元，其中，無線收發單元和數位訊號處理器，無線收發單元和數位訊號處理器相互連 接，其中，數位訊號處理器通過無線收發單元向車輪轉速測量模塊發送命令及 數據；人機互動單元，與數位訊號處理器相互連接，並將數位訊號處理器發送的 處理結果進行顯示與輸出，且人機互動單元中設置的鍵盤以中斷方式設置參 數，並將該設置參數保存於數位訊號處理器中。
6、 根據權利要求3或5所述的基於輪載式智能傳感車輪轉速測量裝置，其 特徵在於，所述中央控制模塊還設置有車輛CAN總線的擴展接口，同時，中央 控制模塊的數位訊號處理器的內部設置有存儲器，且該存儲器設有用於保存測 量數據的電子表格，以便其他設備通過CAN總線訪問相關數據，且CAN接口使 其他外設實現即插即用。
全文摘要
本發明涉及一種基於輪載式智能傳感的車輪轉速測量方法及裝置。通過MEMS加速度傳感器測量車輪的向心比力加速度，再經信號濾波、重力加速度補償得出車輪運轉的向心加速度，進而算出車輪轉速。該裝置包括輪載車輪轉速測量模塊和車內中央控制模塊；所述輪載車輪轉速測量模塊安裝在車輪輪轂表面，該輪載車輪轉速測量模塊包含微慣性測量單元、微控制器、無線收發單元及電源模塊；車內中央控制模塊包含無線收發單元、數位訊號處理器、人機互動單元及電源模塊；輪載車輪轉速測量模塊與車內中央控制模塊之間具有雙向通訊功能。
文檔編號G01P3/42GK101477136SQ20091007757
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月23日 優先權日2009年1月23日
發明者源 馮, 劉桂雄, 林創魯, 潘夢鷂 申請人:華南理工大學