CN101599821A - 一种胎压监测系统丢包率测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胎压监测系统丢包率测量方法，将数字编码测试信号调制成射频信号，同时将测试信号源中表示报文发出的标志信号作为校准信号；采用一个固定的噪声信号与上述射频信号耦合，再对耦合的信号依次进行解调、解码，并在解码过程中与上述校准信号作比较，得出丢包率。通过本发明方法测量的丢包率可以准确科学地反映接收解调装置的射频性能；并且不需要借助昂贵的仪器设备，各模块可选用常规的仪器，成本低廉结构简单。

Description

一种胎压监测系统丢包率测量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种丢包率测量方法，尤其涉及一种用于汽车领域的胎压监测系统丢包率测量方法及其装置。

背景技术

轮胎压力监测系统是严重关乎行车安全的一种测量技术，其技术是近5年发展起来的，主要包括微机电技术和无线射频技术。轮胎压力监测系统主要用于监测轮胎气压和温度并可产生预警信息，它包括信号发送端和接收端，发送端安装在汽车轮胎内或通过气门嘴置于轮胎外，接收端通常安装在汽车仪表台上方或嵌入到仪表台内。由于发送端所处环境恶劣，主要表现在轮胎的高速旋转和胎内高温，使得通过无线射频技术稳定传送气压等信号变得很困难，而丢包率是衡量信号能否稳定接收的核心指标。丢包率与误码率不同，丢包率可以综合评价射频接收性能的优劣。目前，在通信领域针对误码率测量有很多方法，但都不能应用到胎压监测方面丢包率的测量。

发明内容

本发明目的是提供一种胎压监测系统(TPMS)的丢包率测量方法以及应用该方法的一种丢包率测量装置。

本发明的目的可以通过以下方案实现：一种胎压监测系统丢包率测量方法，其特征在于：将数字编码测试信号调制成射频信号，同时将测试信号源中表示报文发出的标志信号作为校准信号；采用一个固定的噪声信号与上述射频信号耦合，再对耦合的信号依次进行解调、解码，并在解码过程中与上述校准信号作比较，得出丢包率。

为了使得测量过程中所受到的干扰噪声是固定的，从而保证测试的可重现性，所述的耦合和解调处理过程在屏蔽装置中完成。

所述的测试信号的调制发射功率可调，在不同测试信号的调制发射功率环境下得出不同的丢包率；在得到丢包率后将测试信号功率和相应功率下的丢包率数据发送到终端计算机，得出信号功率——丢包率曲线。

所述的测试信号调制成射频信号过程采用的调制方式是幅移键控(ASK)或频移键控(FSK)，对应的解调过程采用相应的幅移键控方式或频移键控方式。

所述的测试信号的每帧数据依次包括：帧同步部分、数据部分、循环冗余码(CRC)校验部分和帧结束部分。

在屏蔽装置的噪声输入端、测试信号输入端和解调信号输出端都作电磁波密封处理，以减少外界环境对测试结果的影响。

一种应用胎压监测系统丢包率测量方法的测量装置，其特征在于，包括：信号源，用于产生测试信号；射频调制器，用于将测试信号(数字编码信号)调制成特定射频信号；噪声信号发生器，用于产生噪声信号；屏蔽装置，用于保证测试的信号环境一致性和可重复性；接收解调装置，用于接收并解调耦合后的测试信号；解码装置，用于将解调后的测试信号进行解码并比较校准信号得到丢包率；

所述的信号源的测试信号输出端连接射频调制器的测试信号输入端，射频调制器的调制信号输出端连接屏蔽装置的调制发送天线；噪声信号发生器的噪声信号输出端连接屏蔽装置的噪声发送天线；接收解调装置的调制信号输入端连调制接收天线，解调信号输出端连接解码装置的解调信号输入端；信号源的校准信号输出端连接解码装置的校准信号输入端。

所述的测量装置还包括终端计算机，用于输入测试功率和对应丢包率，得出直观的信号功率——丢包率曲线；所述的终端计算机数据输入端连接解码装置的数据输出端。

所述的测量装置，在信号源与射频调制器的连接、射频调制器与调制发送天线的连接、噪声信号发生器与噪声发送天线的连接以及接收解调装置与解码装置的连接均采用同轴电缆作为连接器件。

所述的测量装置，在同轴电缆与各天线连接处采用SMA头并作电磁波密封处理；同轴电缆与屏蔽装置的交接处作电磁波密封处理。

本发明相对现有技术优点在于：提出了一种适用于胎压监测系统丢包率的测量方法，通过该方法测量的丢包率可以准确科学地反映接收解调装置的射频性能；并且不需要借助昂贵的仪器设备，各模块可选用常规的仪器，成本低廉结构简单；由于在测量的信号传输通路中关键的部分已采用屏蔽措施，所以对测量的外部环境要求不严格。

附图说明

图1是本发明的测量装置结构示意图；

图2是本发明的调制逻辑示意图；

a图表示数据0，b图表示数据1；

图3是本发明的统计丢包率流程图；

图4是应用本发明得出的信号功率——丢包率曲线示意图。

具体实施方式

本发明方法具体实施过程包括以下步骤：

1、首先选定测试信号功率，将信号源发出的测试信号(数字编码信号)调制成射频信号，并发送到屏蔽装置；同时将信号源产生的表示报文发送的标志信号发送到解码装置，作为校准信号；

2、然后发送一个固定的噪声信号到屏蔽装置，噪声信号与上述射频信号在屏蔽装置中耦合；屏蔽装置是为了使得测量过程中所受到的干扰噪声保持固定，从而保证测试的可重现性；

3、最后在屏蔽装置中设置一个接收解调装置，用于接收并解调上述耦合了噪声的射频信号；并发送到解码装置中与校准信号作比较得出丢包率；测试信号功率可调，在不同测试功率环境下得出不同的丢包率，为了方便观察，这些丢包率数据发送到终端计算机，丢包率可以通过上位机显示并可绘制不同发送信号功率下的“信号功率——丢包率”曲线。

信号源发出的数字编码信号，编码逻辑如图2所示，每个编码周期为3T，数据“0”的调制成2a所示的数字信号，即2T高平1T低平；数据“1”的调制成2b所示的数字信号，即1T高平2T低平。

测试信号的每帧数据依次包括帧同步部分、数据部分、循环冗余码(CRC)校验部分和帧结束部分。其中帧同步部分为周期是400μs脉冲；帧结束部分为周期是100μs脉冲，脉冲的占空比均为1∶1；数据部分和CRC校验部分的码元长度为150μs，占空比系数为1∶2。信号源每秒发送两帧数据包，每次在发送数据包的同时会给解码装置输出一个用于校准的脉冲信号，表示报文发送的标志信号，解码装置根据该校准信号确定数据包发送的时刻。

通过接收解调装置连续接收发送端的发送的叠加了噪声信号的发送信号，解码后以数据包的接收是否超时、码元信息和校验信息等来判断接收端接收到的数据包是否是发送端发送的准确的数据包，不准确或丢失的数据包之和为传输过程中的丢包总数，由于信号传输的码率是固定的，所以定长时间内传输的总的数据包数是一定值，最终解码装置将丢包率计算出来。如图3所示，解码后判断及计算丢包率的具体步骤如下：

A、首先解码装置6定时查询报文发送标志信号端口12，当该端口有标志信号，则表示一帧新的报文发送。

B、报文发送标志信号端口12判断信号源是否发送了测试信号，如果结果返回为否，则回到步骤A；如果返回结果为是，则进行下一步。

C、等待接收测试信号，检查是否收到测试信号；如果没有收到测试信号则检查是否超时，(设置测试信号发送频率为500ms发送一次，超时时间设为50ms，大于50ms视为超时)如果没有超时则继续等待接收；如果超时了丢包数加1。

D、检查是否到达预定测试时间，测试时间设为500s，如果到达测试时间就统计总丢包数得出丢包率，并结束测试过程；如果没有达到测试时间就返回步骤A。

E、在步骤C中如果在超时时间内收到测试信号就对其进行解码；检查是否解码成功，判断依据为码元长度是否为150μs，如果失败就令丢包数加1并返回步骤D。

F、如果解码成功就检查循环冗余码(CRC)校验是否通过，如果校验不通过就令丢包数加1并返回步骤D；如果校验通过就直接返回步骤D。

通过以上循环过程，直到完成测试时间后结束整个测试过程。丢包率R1的计算方法是R1＝N2/N1×100％，其中N2是总丢包数，N1是统计校准信号得出的测试信号总帧数。

本实施例同时提供一种应用上述发明方法的测试装置，如图1所示，包括信号源1、射频调制器2、噪声信号发生器3、屏蔽装置4、接收解调装置5、解码装置6、终端计算机7、噪声发送天线8、调制发送天线9、调制接收天线10。

其中信号源1为待测胎压监测系统的发送端；射频调制器2和噪声信号发生器3的功能可由SML03信号发生器实现；屏蔽装置4选用了JC-P503型屏蔽箱；接收解调装置5为待测胎压监测系统接收端的解码模块，解码装置6为待测胎压监测系统接收端的解码模块；终端计算机7采用了一般配置的PC机；噪声发送天线8、调制发送天线9和调制接收天线10采用标准天线。

信号源1通过普通电缆发送校准信号到解码装置，同时还通过同轴电缆发送测试信号到射频调制器2，射频调制器2通过同轴电缆连接到屏蔽装置4内部的调制发送天线9，噪声信号发生器3通过同轴电缆连接到屏蔽装置4内部的噪声发送天线8。调制接收天线10和接收解调装置5均设在屏蔽装置4内部，调制接收天线10直接焊接到接收解调装置5上，接收解调装置5通过同轴电缆连接解码装置6的解调信号输入端，在同轴电缆与各天线连接处采用SMA头并作电磁波屏蔽处理；同轴电缆与屏蔽装置的交接处也作电磁波屏蔽处理。

工作原理是信号源1发出测试信号，经过射频调制器2采用FSK或ASK方式调制成特定的射频信号输入到屏蔽装置4中；信号源1在每次发送测试信号数据包都同时发送一个校准信号到解码装置6，作为丢包检测依据。噪声信号发生器3输入一个干扰信号到屏蔽装置4，由噪声发送天线向待测接收解调装置5辐射干扰信号。该干扰信号为AM信号，干扰信号强度为24V/m，信号频率范围为20MHz-1000MHz，频率步进量为10MHz，调制信号频率为1KHz，调制度为0.8。接收解调装置5通过解调接收天线10收到耦合后的射频信号，并对其进行解调输入到解码装置6。解码装置6对数字编码信号解码后对比校准信号，以数据包的接收是否超时、码元信息和校验信息等判断接收到的数据包是否准确，不准确的数据包作为丢包处理。

对于同一个被测试的射频接收器，不同的测试信号功率对应不同的丢包率，射频调制器2可以采用现有技术中的高频信号发生器，调制方式为FSK，调制的中心频率为433.92MHz，信号的功率可在-50dBm到-110dBm的范围内调节，初始值为-90dBm。

通过上述方法和装置得到丢包率后，可以通过RS232电缆将解码装置6连接终端计算机7，终端计算机7得到测试功率和对应的丢包率可以通过现有技术的绘图软件得出直观的丢包率-测试功率曲线图，如图4所示，是两种解码算法的丢包率情况对比。如在-102dBm的信号功率下，未消除毛刺的解码算法丢包率为31.42％，消除毛刺的解码算法能将丢包率降低为15.4％。

Claims (10)

1、一种胎压监测系统丢包率测量方法，其特征在于：将数字编码测试信号调制成射频信号，同时将测试信号源中表示报文发出的标志信号作为校准信号；采用一个固定的噪声信号与上述射频信号耦合，再对耦合的信号依次进行解调、解码，并在解码过程中与上述校准信号作比较，得出丢包率。

2、根据权利要求1所述的胎压监测系统丢包率测量方法，其特征在于：所述的耦合和解调处理过程在屏蔽装置中完成。

3、根据权利要求1所述的一种胎压监测系统丢包率测量方法，其特征在于，所述的测试信号的调制发射功率可调，在不同测试信号的调制发射功率环境下得出不同的丢包率；在得到丢包率后将测试信号功率和相应功率下的丢包率数据发送到终端计算机，得出信号功率——丢包率曲线。

4、根据权利要求1所述的一种胎压监测系统丢包率测量方法，其特征在于，所述的测试信号调制成数字编码信号过程采用的调制方式是幅移键控或者频移键控，对应的解调过程采用相应的幅移键控方式或频移键控方式。

5、根据权利要求1所述的一种胎压监测系统丢包率测量方法，其特征在于，所述的测试信号的每帧数据依次包括：帧同步部分、数据部分、循环冗余码校验部分和帧结束部分。

6、根据权利要求1所述的一种胎压监测系统丢包率测量方法，其特征在于，在屏蔽装置的噪声输入端、测试信号输入端和解调信号输出端都作电磁波屏蔽处理。

7、一种权利要求1所述方法的测量装置，其特征在于，包括：信号源，用于产生测试信号；射频调制器，用于将测试信号调制成射频信号；噪声信号发生器，用于产生噪声信号；屏蔽装置，用于保证测试的信号环境一致性和可重复性；接收解调装置，用于接收并解调耦合后的测试信号；解码装置，用于将解调后的测试信号进行解码并比较校准信号得到丢包率；

所述的信号源的测试信号输出端连接射频调制器的测试信号输入端，射频调制器的调制信号输出端连接屏蔽装置的调制发送天线；噪声信号发生器的噪声信号输出端连接屏蔽装置的噪声发送天线；接收解调装置的调制信号输入端连调制接收天线，解调信号输出端连接解码装置的解调信号输入端；信号源的校准信号输出端连接解码装置的校准信号输入端。

8、根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，还包括终端计算机，用于根据输入的测试功率和对应丢包率得出信号功率——丢包率曲线；所述的终端计算机数据输入端连接解码装置的数据输出端。

9、根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，在信号源与射频调制器的连接、射频调制器与调制发送天线的连接、噪声信号发生器与噪声发送天线的连接以及接收解调装置与解码装置的连接均采用同轴电缆作为连接器件。

10、根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，在同轴电缆与各天线连接处采用SMA头并作电磁波密封处理；同轴电缆与屏蔽装置的交接处作电磁波密封处理。

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