CN101025848A

CN101025848A - 汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法

Info

Publication number: CN101025848A
Application number: CN 200710026614
Authority: CN
Inventors: 林土胜; 季进峰
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: CN100440842C

Abstract

本发明公开了一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，把分别安装在四个轮胎内部轮毂上的制动性能监测电路系统作为从机，设置成具有接收和发送的双向工作模式，采用多从机无线循环发射链通信协议进行通信；把轮胎外部接收系统作为主机，用以接收四个从机的发射数据。轮胎内置电路系统在检测到制动起始时刻时，从机按照优先级的次序依次循环发射自身的数据帧；当某一从机检测到在一段时间内加速度数据已不再变化或变为零值，则该从机退出发射链。本发明在任何时刻只有一个从机发射数据帧，确保了外部主机接收到的数据不会发生重迭冲突，同时节省了硬件开销，简化了安装调试过程，减少了对无线信道资源的占用。

Description

汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法

技术领域

本发明涉及汽车制动性能监测系统的无线数据传输技术领域，具体是指一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法。

背景技术

采用新颖的汽车轮胎内置加速度传感器结构的非接触式汽车制动性能监测系统(BPMS)，四个轮胎采集到的径向加速度信号需要通过无线发射方式向车内接收系统实时传送。由于四个轮胎上所采集到的径向加速度信号向外部传送是无先后次序的，在实时无线通信过程中外部接收机所接受到的发射信号，会出现多路数据重迭到达的冲突问题。近年兴起的一种汽车轮胎压力监测系统(TPMS)通过轮胎内置加速度传感器监测轮胎温度和压力，以防止高速行驶爆胎引起的交通事故，亦需要定时无线发送所监测的数据，但其解决数据传输冲突的方法不适用于本系统，因为轮胎温度升降不会突变，TPMS系统中发送间隔允许以分钟为定时单位，所以能提供数据重复发送的充裕时间用以解决冲突问题。本BPMS系统的制动过程则是随机发生、检测到的数据是瞬时即逝的，给数据实时传输造成了很大的困难，必须研究一种新的无线数据传输协议，用以解决数据冲突的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，该方法能够适应于随机发生、瞬时即逝信号特点的抗冲突无线数据传输。

本发明的目的通过下述技术方案实现：所述一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，是把安装在汽车四个轮胎内部轮毂上的制动性能监测系统(BPMS)作为从机，并分别设置成具有接收和发送的双向工作模式，采用多从机无线循环发射链通信协议进行通信；把外部接收系统作为主机，安装在汽车驾驶室内，用以接收四个BPMS从机的发射数据。

所述多从机无线循环发射链通信协议的包括如下过程：

第一步建立循环发射链：把四个轮胎内置BPMS的数据发射优先级次序从高到低设定为从机1、从机2、从机3和从机4，BPMS以一定的速率采样汽车的径向加速度，每采样一次形成一个数据帧；所述数据帧格式所包含的内容依次为帧起始标志、从机编号、加速度数据、校验和、帧结束标志；每一帧数据同时经BPMS的内部存储缓冲区进行动态循环存储，BPMS只向外部传送制动发生之后所采样到的数据帧；

第二步按循环发射链方式通信：当检测到汽车制动的起始时刻点时，优先级最高的从机1首先开始发射第一个数据帧，而其余从机2、3、4均保持接收状态；从机1发射完毕后，转为接收状态，从机2、3、4都由接收到的从机1的数据帧中读到帧结束标识，知道从机1已发射完毕；按优先级次序从机2开始发射第一个数据帧，从机3、4仍保持接收状态；从机2发射完毕后转成接收状态，从机3开始发射第一个数据帧，其余从机都处于接收状态；依次类推，直到从机4发射完毕第一个数据帧，再循环转到从机1发射续后的数据帧；

第三步退出循环发射链：当某一从机检测到在一段时间内加速度数据已不再变化或变为零值，则不必再发射加速度数据，此时该从机发出本机结束帧，使其它从机得知该从机已退出循环发射链，其余仍处在循环发射链中的从机则把该从机从发射链中删除，并根据优先级自动调整其前向从机的序号，组成新的循环发射链接续循环发射数据帧；

第四步位于驾驶室的主机一直处于接收状态，接收到数据帧后，通过帧格式内的从机编号判断出径向加速度数据帧的从机所属，然后进行对应帧的数据存储，并返回到接收状态。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明由汽车轮胎各自的内置制动性能监测系统(BPMS)组成一种多从机通信结构，把采集到的径向加速度数据帧，采取一种多从机无线循环发射链传输协议，按优先级次序自动向轮胎外部的接收主机发射数据，消除了多路发射数据重迭到达接收端的冲突现象。

2、本发明不必增加与发射装置一对一配对的轮胎外部硬件接收装置，通过由软件方法所实现的多从机无线循环发射链传输协议，只需要用一个外部接收主机就能实现多路发射数据的无冲突接收，节省了硬件的开销，简化了安装调试的过程，并减少了对无线信道资源的占用。

附图说明

图1是本发明BPMS的安装布局示意图；

图2是本发明BPMS的电路结构方框图；

图3是本发明BPMS的发送数据帧格式；

图4是本发明BPMS多从机无线循环发射链传输协议示意图；

图5是本发明BPMS的从机无线循环发射链的退出示意图；

图6是本发明BPMS的从机无线数据接收/发送双向工作流程图；

图7是本发明BPMS的外部主机接收数据流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

如图1所示，本发明所述一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法所采用的硬件系统(BPMS)的安装布局，包括汽车主体1、驾驶窗2、安装在汽车驾驶室内的数据接收主机3(即外部接收系统)、轮胎4、内置式(BPMS)从机5、轮胎6、内置式(BPMS)从机7、轮胎8、内置式(BPMS)从机9、轮胎10、内置式(BPMS)从机11组成。各从机分别通过无线发射信号12与主机3相互信号连接。

如图2所示，各个内置式(BPMS)从机电路由加速度传感模块13、MCU采样/控制模块14、数据循环储存模块15、无线发射传输模块16、内置发射天线17相互连接组成、且全部安装在轮胎内的轮毂上；其中，MCU采样/控制模块14通过加速度传感模块信号线、数据循环储存模块信号线、无线发射传输模块信号线分别与加速度传感模块13、数据循环储存模块15、无线发射传输模块16相电气连接，无线发射传输模块16的输出直接与内置发射天线17相连接。

如图3所示，各个内置式(BPMS)从机以一定的速率采样汽车的径向加速度，每采样一次组成一个数据帧，数据帧格式所包含的内容依次为帧起始标志、从机编号、加速度数据、校验和、帧结束标志；每一帧数据同时经(BPMS)从机的内部存储缓冲区进行动态循环存储，每个(BPMS)从机只需要向外部传送制动发生之后所采样到的数据帧。

如图4所示，在本发明(BPMS)多从机无线循环发射链传输协议中，把四个轮胎内置(BPMS)从机均设置成具有接收和发送的双向工作模式，数据发射优先级次序从高到低设定为从机1、从机2、从机3和从机4，四个从机将按照图中箭头所标识的顺序循环发射所属时刻的采样数据；当检测到汽车制动的起始时刻点时，优先级最高的从机1首先开始发射第一个数据帧，而其余从机2、3、4均保持接收状态；从机1发射完毕后，转为接收状态，从机2、3、4都由接收到的从机1的数据帧中读到帧结束标识，知道从机1已发射完毕；按优先级次序从机2开始发射第一个数据帧，从机3、4仍保持接收状态；从机2发射完毕后转为接收状态，从机3开始发射第一个数据帧，其余从机都处于接收状态。依次类推，直到从机4发射完毕第一个数据帧，再循环转到从机1发射续后的数据帧。

如图5所示，鉴于制动过程中四个轮胎停止先后的随机性，当某一从机检测到在一段时间内加速度数据已不再变化或变为零值，表明该从机所在的轮胎已经停止或抱死，则不必再发射加速度数据，轮胎停止的先后对从机而言则是随机的，此时该从机发出本机结束帧，使其它从机接收到后得知该从机已退出循环发射链，其余仍处在循环发射链中的从机则把该从机从发射链中删除，并根据优先级自动调整其所在前向从机的序号，组成新的循环发射链继续循环发射数据帧。具体是指发射链刚建立时如图5(a)所示，有四个从机参与循环发射数据，鉴于制动过程中从机所属轮胎停止先后的随机性，假设从机4首先发射完毕并向所有从机发送循环链的退出结束帧，待命从机1在接收到该结束帧后，按优先级次序将其逆向箭头所指的前向从机由从机4改为从机3，其余从机的前向从机不变，如图5(b)所示；随后从机1发射完毕，发出结束帧并退出循环链，待命从机2接收到结束帧后将其前向从机由从机1改为从机3，从机3的前向从机仍为从机2，如图5(c)所示；现若从机3先发射完毕退出循环链，待命从机2则将前向从机由从机3改为从机2本身，进行自循环发射，如图5(d)所示，直到从机2也发射完毕，整个循环链发射过程结束。

如图6所示，初始化把数据发射优先级次序从高到低设定为从机1、从机2、从机3和从机4；当汽车行驶时，各个(BPMS)从机按一定速率采样径向加速度数据，当依据数据的突变情况检测到制动的起始点后，判断本从机是否属于待命发射的优先级，若是则进入发送工作模式，发送该数据帧，继而采样下一帧数据，然后转为接收工作模式；若果不属于当前待命发射的优先级，则等待其前头从机的数据帧发射完毕之后才进入发送工作模式；在接收状态，若判断到本从机所采集的加速度数据仍继续变化，则等待前头从机发射完该数据帧后，本从机再进入发送状态使过程继续循环；在接收状态，若判断到一定时间内本从机所采集到的加速度数据不再变化或为零值，则表示本从机所在的轮胎已停止或抱死，等待前头从机发射完结数据帧后，本从机则发送结束帧，向其余从机指示出本从机的循环发射过程完成。

如图7所示，初始化把外部主机设置成接收工作状态，等待接收轮胎内置从机在制动期间发射过来的径向加速度数据帧，根据接收到的数据帧格式中的从机编号把数据帧分别进行相应的数据存储。主机所接收到的径向加速度数据都是轮胎内置从机按次序发射出来的数据帧，不存在多路数据重迭到达的冲突现象。

本发明的基本原理：通常发送和接收装置一对一配对的无线通信方式能避免数据接收的重迭和冲突，但需要倍增硬件装置和占用更多无线信道资源。本发明是把安装在四个轮胎内部轮毂上的制动性能监测系统(BPMS)作为从机，分别设置成具有接收和发送的双向工作模式，采用一种多从机无线循环发射链通信协议进行通信；把轮胎外部接收系统作为主机，安设在驾驶室内，用以接收四个从机的发射数据；四个从机按分配的优先级次序组成一种循环发射链，该循环发射链的工作过程包括进入循环发射链和退出循环发射链，具体是：轮胎内置电路系统(BPMS)在检测到制动起始时刻时，优先级最高的从机向主机和其余从机发射所采集到的径向加速度数据帧，帧格式的组成依次为帧起始标志、从机编号、加速度数据、校验和、帧结束标志，其余从机通过帧格式分别判别自己在发射链中的编号次序，待所属优先序列从机的当前数据帧发射完毕后才开始发射自身的数据帧，如此在发射链中依次循环；鉴于制动过程中四个轮胎停止先后的随机性，当某一从机检测到在一段时间内加速度数据已不再变化或变为零值，表示该从机所在轮胎已停止或抱死，该从机则退出发射链，其从机序号在发射链中被删除，其余仍处在循环发射链中的从机则根据优先级自动调整其前向从机的序号，组成新的循环发射链继续发送数据帧，直到四个从机都退出发射链，循环发射过程结束；因此，在任何时刻只有一个从机发射数据帧，确保了外部主机接收到的数据不会发生重迭冲突。

发明人经过研究试验，认为实现本发明的优选方式可为：(1)按图1所示安装布局汽车制动性能检测系统(BPMS)；(2)在图2所示的汽车制动性能监测系统(BPMS)中，加速度传感模块采用1200D型，MCU采样/控制模块采用ATMEGA8L-8PU型，数据循环储存模块采用C256型，无线发射传输模块采用CC1000型；(3)按图3所示格式组成数据帧，并按图6和图7所示的流程，采用汇编语言分别编制轮胎内置从机和轮胎外部接收主机的处理程序，进行相应的调试和测试，便可较好地实现本发明。

Claims

1、一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，其特征是，把安装在汽车四个轮胎内部轮毂上的制动性能监测系统BPMS作为从机，并分别设置成具有接收和发送的双向工作模式，采用多从机无线循环发射链通信协议进行通信；把外部接收系统作为主机，安装在汽车驾驶室内，用以接收四个BPMS从机的发射数据。

2、根据权利要求1所述的一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，其特征是，所述多从机无线循环发射链通信协议的包括如下过程：

第一步建立循环发射链：把四个轮胎内置BPMS的数据发射优先级次序从高到低设定为从机1、从机2、从机3和从机4，BPMS以一定的速率采样汽车的径向加速度，每采样一次形成一个数据帧；

3、根据权利要求2所述的一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，其特征是，所述数据帧格式所包含的内容依次为帧起始标志、从机编号、加速度数据、校验和、帧结束标志。

4、根据权利要求2所述的一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，其特征是，第一步中的每一帧数据同时经BPMS的内部存储缓冲区进行动态循环存储，BPMS只向外部传送制动发生之后所采样到的数据帧。

5、根据权利要求1或2所述的一种汽车制动性能监测系统的无线数据传输抗冲突方法，其特征是，所述各个从机的电路由加速度传感模块、MCU采样/控制模块、数据循环储存模块、无线发射传输模块、内置发射天线相互连接组成、且全部安装在汽车轮胎内的轮毂上；其中，MCU采样/控制模块通过加速度传感模块信号线、数据循环储存模块信号线、无线发射传输模块信号线分别与加速度传感模块、数据循环储存模块、无线发射传输模块相电气连接，无线发射传输模块的输出直接与内置发射天线相连接。