CN102159410B - 用于定位车辆轮子的纵向位置的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于定位车辆（1）的轮子（2，3，5，6）的纵向位置的方法，根据所述定位方法，为每个轮子配备切向测量传感器（16），所述切向测量传感器适于输出包括载波的测量信号，其中所述载波的振幅和频率随着所述切向测量传感器所遭受的振动冲击而变化。此外，根据本发明，在对应于发动机（M）的爆发频率的频率带中测量所述信号的载波振幅，比较所述信号，以识别其载波对于相同频率具有最大振幅的信号，并且将其载波具有最大振幅的信号所来源的轮子（2，3）确定为对应于安装在驱动轴（4）上的轮子（2，3）。

Description

用于定位车辆轮子的纵向位置的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于定位轮子的纵向位置（要么在机动车的前桥上，要么在后桥上）的方法，其中所述轮子配有电子模块，所述电子模块适于向安装在所述车辆上的中央单元发送信号，所述信号代表每个轮子的工作参数，并还包括用于识别每个轮子的代码。

背景技术

出于安全的目的，越来越多的机动车具有监控系统，监控系统包括安装在车辆的每个轮子上的传感器，所述传感器专用于测量这些轮子所配有的轮胎的参数（例如：压力或温度），并用于告知驾驶员所测量参数的任何异常变化。

这些监控系统通常具有：电子模块，其安装在车辆的每个轮子上，并且除了上述传感器之外，还集成有微处理器和射频发射器；中央单元（安装在车辆上），其允许接收由发射器所发送的信号，该中央单元包括计算器，所述计算器集成有与天线连接的射频接收器。

这种监控系统需要解决的问题之一在于，必须使每个由中央单元的接收器所接收的信号与关于电子模块并因此关于该信号来源的轮子的定位的信息关联，所述必要性在车辆的寿命期内持续，也就是说，即使在更换轮子或更简单地反转所述轮子的位置之后还要满足。

目前，第一定位方法在于，在每个电子模块中集成加速度计，并使用基于统计方法的定位技术，其中所述统计方法在于比较不同轮子的加速度，以获得关于每个所述轮子在车辆上的各自位置的信息。

然而，所述定位方法性能不佳，因为其需要长的行驶时间来实现对不同轮子的区分。

第二定位方法在于，使用每个都置于车辆的一个轮子附近的三个低频率天线，并实施这样的定位程序，即所述定位程序在于通过发射低频率磁场来相继地激励所述三个天线中的每个。

根据所述程序，安装在位于被激励天线附近的轮子上的电子模块作为回应，向中央单元发送包括用于识别所述模块的代码的信号，以使得所述三个天线的相继激励实现了对安装在所述天线附近的轮子上的三个电子模块的定位，并通过推断实现对第四模块的定位。

这种方法的主要优点在于，所述定位程序很快，并在车辆启动之后实现近乎瞬时的定位。

但是，该解决方案要求为车辆配备三个天线以及所有相关的附属装置：连接电缆、指令放大器等，使得该解决方案成本高昂。

发明内容

至于本发明，它的主题是专用于定位车辆轮子的纵向位置（前桥或后桥）的第三方法，并且，本发明的主要目的在于提供一种在反应性和可靠性方面性能很好的定位方法。

为此，本发明的目的在于提供一种用于定位车辆轮子的纵向位置的方法，所述纵向位置为要么在前桥上要么在后桥上，其中所述车辆配有用于驱动驱动轴的发动机，所述轮子配有电子模块，所述电子模块适于向安装在车辆上的中央单元发送信号，所述信号代表每个轮子的工作参数，并且还包括用于识别每个轮子的代码。

根据本发明，首先在每个电子模块中集成所谓切向测量传感器的传感器，其具备有最大切向灵敏度的轴，并适于输出包括载波的测量信号，其中所述载波具有随着由切向测量传感器所遭受的振动冲击而变化的振幅和频率。

此外，根据本发明，所述定位程序在于：在对应于发动机的爆发（explosion）频率的频率带中测量由切向测量传感器所输出的信号的载波的振幅；比较所述信号，以识别其载波对于相同的频率具有最大振幅的信号；以及将配有其载波具有最大振幅的信号所来源的切向测量传感器的轮子确定为对应于安装在驱动轴上的轮子。

首先，“切向测量传感器”指的是尤其是切向加速计类型的测量传感器，即一种冲击传感器，其置于轮子上，以使得其最大灵敏度轴在与轮子的旋转轴正交的平面上并相对于所述轮子的圆周切向地延伸。

本发明在于阐明：

由车辆发动机的爆发所造成的振动以冲击的形式被车辆轮子所配有的切向测量传感器所感知；

对于相同的频率，代表所述振动的信号对于安装在相同桥（前桥或后桥）上的轮子所配有的两个切向测量传感器而言具有相似的振幅；

以及，对于相同的频率，代表所述振动的信号具有能够允许区分切向测量传感器的纵向位置的不同振幅。

因此，在具有两个驱动轮的传统车辆的情况下，所述振动实际上只能被安装在车辆驱动轴上的轮子所配有的切向测量传感器所感知，使得根据本发明的方法能够立即区分安装在驱动轴上的轮子和安装在从动轴上的轮子，或者换句话说，能够立即区分所述轮子的纵向位置。（需要注意的是，“驱动轴”指的是最直接地与车辆发动机接合的轴。）。

本发明同样适用于特殊车辆，例如具有四个驱动轮的车辆。然而，所述区分则可能需要预先标定步骤，以区别由置于不同桥上的切向测量传感器所输出的信号。

这种技术在反应性方面性能很好，因为其能够在启动发动机后实现对于轮子纵向位置的几乎立即的定位。

有利地，根据本发明，使用适于输出这样的测量信号的切向测量传感器，即所述测量信号类似于由正弦调制信号和载波的叠加所构成的经调制信号，其中所述正弦调制信号的频率等于轮子旋转频率，所述载波的振幅和频率随着所遭受的振动冲击而变化。

这种可以例如由切向加速度计构成的切向测量传感器具有提供这样的经调制信号的优点，即所述经调制信号的调制信号的值代表重力值，而所述经调制信号的等于轮子旋转频率的频率允许计算所述轮子的旋转速度。

这些补充信息尤其允许提高根据本发明的定位方法的反应性和可靠性。

因此，首先，基于由所述切向测量传感器所提供的补充数据，并且根据本发明的一个有利的实施例，在每个电子模块处进行以下操作：

分析由切向测量传感器所输出的经调制信号的正弦调制信号值的变化，并选择与所述正弦调制信号值在零值附近的范围相对应的、所述经调制信号的载波振幅的测量范围；

以及，在所述测量范围中从由每个切向测量传感器所输出的信号中选择其载波具有最大振幅的信号，所述其载波具有最大振幅的信号对应于电子模块在轮子上母线附近的定位。

所述实施例首先使得只在电子模块置于轮子的上母线或下母线附近（调制信号具有零值，代表零重力值）的时候才进行测量。

此外，只有对应于每个电子模块在轮子上母线附近的位置的、具有最大振幅的信号才随后被中央单元考虑。

所述实施例的优点在于，所述轮子部分（上母线）构成遭受最大振动、因此遭受最能被感知的振动的部分。

此外，所述轮子部分的振动不被悬架振动所影响和干扰，其中所述悬架振动竖直地作用，并因此在轮子的上母线处具有零切向分量。

根据本发明的通过使用适于输出包括调制信号的测量信号的切向测量传感器而被允许的另一有利的实施例：

在预先阶段，在每个电子模块处，对于车辆发动机的变速箱的每个传动比，存储根据所述传动比的值来确定的频率带；

以及，在车辆行驶时，计算每个轮子的旋转速度，以确定变速箱的相应传动比，并选择所关联的频率带，以测量由切向测量传感器所输出的信号的载波振幅。

所述实施例借助于选择根据轮子旋转速度并因此根据变速箱的传动比而确定的频率带来避免使用需要高计算能力的傅里叶变换。

实际上，轮子的旋转速度或频率与发动机的爆发的比值对于给定的变速箱传动比而言是恒定的。因此，通过测量代表重力值的正弦调制信号的周期来确定轮子的旋转速度，允许从为变速箱的每个传动比预先确定的频率带中选择合适的频率带。

根据本发明的另一有利的实施例，计算每个轮子的径向加速度，以便只在所述径向加速度增大的时候命令对由切向测量传感器所输出的信号的载波振幅进行测量。

实际上，该布置使得只在车辆加速的时候、即只在发动机负载的时候并因此只在所遭受振动的振幅最大的时候进行测量。

所述径向加速度可以根据由切向测量传感器所进行的测量记录来计算。作为变型，并且为了减小所需要的计算能力，有利地借助于具备有最大径向灵敏度的轴的测量传感器来计算每个轮子的径向加速度。

另外，需要注意的是，上述根据本发明有利地实施的操作，即：

选择对应于零重力值的测量范围；

选择用于振幅测量的频率带；

以及，只在径向加速度增大的时候命令测量，

是在位于轮子上的电子模块中实现的，以使得由切向测量传感器所输出的信号在向中央单元传输之前经受处理，所述处理使得只传输尽可能相关的数据。

然而，电子模块的“发射”站在材料元件（硬件）的成本和能量消耗方面是最昂贵的。因此，所述体现在最优地减少所发送数据的特征允许明显地降低电子模块的成本。此外，所述优化还使得明显地减小所生成的“电子污染”。

另外，为了使所述定位方法具有最大的可靠性，并且有利地根据本发明，测量代表发动机旋转速度的值，并将所述测量值与代表由切向测量传感器所输出的信号的载波频率的值比较，以根据所比较的值之间的相关性来确定所述信号的有效性。

出于同样的可靠性的目的，根据本发明的另一有利的实施例，测量代表发动机荷载的值，并将所述测量值与代表由切向测量传感器所输出的信号的载波振幅的值比较，以根据所比较的值之间的相关性来确定所述信号的有效性。

附图说明

参照示例地而非限制性地示出本发明优选实施例的附图，本发明的其他特征、目的和优点将在以下详细描述中变得显而易见。在这些附图中：

图1a为配有监控系统的车辆的俯视示意图，其中所述监控系统与根据本发明的用于定位所述车辆的轮子的纵向位置的定位装置关联；

图1b为示出了所述车辆的轮子的一部分及其所配有的电子模块的细节透视示意图；

图2为车辆轮子的示意图，在该轮子上标注了在曲线3a至曲线3c的横轴上所提及的标识；

图3a为代表例如由根据本发明的切向测量传感器所输出的经调制信号的曲线；

图3b为代表所述经调制信号由车辆发动机的爆发所造成的振动而生成的那部分的曲线；

图3c为代表所述经调制信号由车辆的悬架振动而生成的那部分的曲线。

具体实施方式

在图1a和图1b中示例地示出的、根据本发明的定位装置用于定位车辆轮子的纵向位置（前轮或后轮）。

更具体地，所述定位装置用于安装在设有监控系统的车辆上，其中所述监控系统例如为在图1a中示出的两轮驱动车辆1所配有的监控系统，车辆1配有发动机M，并且设有四个通常装有轮胎的轮子：两个安装在驱动轴4上的前轮2、3，和两个安装在从动轴7上的后轮5、6。

首先，这种监控系统通常包括电子模块8至11，电子模块8至11与各轮子2、3、5、6关联，并例如固定在所述轮子的轮缘上，以置于轮胎套的内部。

电子模块8至11中的每个都集成有例如专用于测量轮胎参数（例如：压力和/或温度）的、与带微处理器的计算单元13连接的传感器12，其中所述计算单元借助于纽扣电池14来被供电，并与射频发射器连接，所述射频发射器则与高频率天线15连接。

所述监控系统还包括位于车辆1中的中央计算器或中央单元18，中央计算器或中央单元18包括微处理器，并集成有射频接收器，其中所述射频接收器能够接收由所述四个电子模块8至11中的每个所发送的信号。

此外，所述中央单元18以传统的方式通过车辆1的信息网络19（例如：“CAN”网络）与用于测量工作参数（例如：发动机M的旋转速度、发动机M的荷载、燃料的即时消耗量等）的装置（未示出）连接。

通常，这种监控系统、尤其是其中央单元18被设计为能够告知驾驶员由轮子2、3、5、6所配有的传感器12所测量的参数的任何异常变化。

作为所述监控系统的组成部分，根据本发明的定位装置的功能在于允许使由中央单元18所接收的每个信号与关于轮子2、3、5、6的纵向位置的信息关联，其中所述轮子2、3、5、6配有所述信号来源的电子模块8至11。

为此，所述定位装置包括加速度计类型的测量传感器16，测量传感器16集成在每个电子模块8至11中，并布置为具备有最大切向灵敏度的轴，以输出测量信号，所述测量信号类似于由正弦调制信号和载波的叠加所构成的经调制的信号，其中所述正弦调制信号的频率等于轮子的旋转频率，所述载波的振幅和频率随着由切向测量传感器16所遭受的并由车辆1的发动机M的爆发所造成的振动冲击而变化。

由所述切向加速度计16所输出的信号的载波的特征如下：

对于相同的频率，所述载波对于安装在相同轴（驱动轴4或从动轴7）上的轮子2、3和5、6所配有的两个切向测量传感器16具有类似的振幅；

并且，对于相同的频率，所述载波具有能够允许区分切向测量传感器16的纵向位置的不同振幅。因此，对于所示出的具有两个前驱动轮2、3的车辆1，来自于安装在所述驱动轮2、3上的传感器16的载波的振幅大大地高于来自于安装在从动轮5、6上的传感器16的载波的振幅。

所述特征允许使用一种定位程序，所述定位程序在于：

在对应于发动机M的爆发频率的频率带中测量由切向测量传感器16所输出的信号的载波的振幅；

比较所述信号，以识别其载波对于相同频率具有最大振幅的信号；

以及，将配有其载波具有最大振幅的信号所来源的切向测量传感器16的轮子2、3确定为对应于安装在驱动轴4上的轮子2、3。

此外，在所述定位程序中：

首先，选择与正弦调制信号在零值附近的数值范围相对应的经调制信号的载波振幅的测量范围；

其次，接着在所述测量范围中选择与其载波具有最大振幅的信号相对应的测量范围。

如果参照示出由切向测量传感器16所输出的经调制信号的一个周期的图3a，对于在横坐标点A和C附近的范围获得零值（第一选择的标准），其中所述横坐标点A和C对应于轮子2的上母线（点A）和下母线（点C）。接着，在如此选择的测量范围中选择具有最大值（第二选择标准）的范围，导致选择在点A附近的区域。

然而，如果将经调制信号分解为代表由车辆1的发动机M的爆发所造成的振动的信号（图3b）和代表车辆1的悬架振动的信号（图3c），可以观察到：

图3b的信号在A（上母线）处最大，而在C（下母线）处最小；

图3c的信号在A处和C处最小。

因此，所述双重选择导致选择这样的轮子部分（上母线），即该轮子部分一方面遭受最大的并因此最可感知的由发动机M的爆发所造成的振动，另一方面受悬架振动影响和干扰最小。

此外，所述正弦调制信号还具有等于所关联的轮子2、3、5、6的旋转频率的频率。

因此，对所述调制信号的分析还允许计算每个轮子2、3、5、6的旋转速度，从而推导出变速箱相应的传动比，并因此确定发动机M的爆发频率的相应范围，并且选择所述频率带，以便测量切向测量传感器16所输出的信号的载波振幅。

可选地，所述定位装置还可以包括径向加速度计类型的径向测量传感器17，所述径向测量传感器允许计算每个轮子2、3、5、6的径向加速度。

这种径向加速度计17允许只在径向加速度增大时、即只在发动机M负载时并因此只在所遭受的振动振幅最大时，命令测量由切向测量传感器16所输出的信号的载波的振幅。

另外，由中央单元18通过信息网络19而获取工作参数（例如：发动机M的旋转速度、发动机M的荷载、燃料即时消耗量），允许使得根据本发明的定位方法具有最大的可靠性。

实际上，因此可以获取代表发动机M的旋转速度的值，以将所述值与代表由切向测量传感器16所输出的信号的载波频率的值比较，然后根据所比较的值之间的相关性来确定所述信号的有效性。

作为变型，还可以获取代表发动机M的荷载的值，以将所述测量值与代表由切向测量传感器16所输出的信号的载波振幅的值比较，然后根据所比较的值之间的相关性来确定所述信号的有效性。

上述根据本发明的定位方法因此允许通过在装载于车辆1的轮子2、3、5、6上的每个电子模块8至11中安装简单的切向加速度计16和可选地安装径向加速度计17，来很快速地并以可靠的方式定位所述轮子的纵向位置。

Claims (8)

1.一种用于定位车辆（1）轮子（2，3，5，6）的纵向位置的方法，所述纵向位置为要么在前桥上要么在后桥上，其中所述车辆（1）设有用于驱动驱动轴（4）的发动机（M），所述轮子配有电子模块（8-11），所述电子模块（8-11）适于向安装在所述车辆（1）上的中央单元（18）发送信号，所述信号代表每个轮子（2，3，5，6）的工作参数并且还包括用于识别所述每个轮子的代码，所述定位方法的特征在于，所述定位方法在于：

在每个电子模块（8-11）中集成所谓切向测量传感器的传感器（16），所述传感器（16）具备有最大切向灵敏度的轴，并适于输出包括载波的测量信号，其中所述载波的振幅和频率随着由所述切向测量传感器（16）所遭受的振动冲击而变化；

在与所述发动机（M）的爆发频率相对应的频率带中测量由所述切向测量传感器（16）所输出的信号的载波振幅；

比较所述信号，以识别其载波对于相同频率具有最大振幅的信号；

以及，将配有其载波具有最大振幅的信号所来源的切向测量传感器（16）的轮子（2，3）确定为对应于安装在所述驱动轴（4）上的轮子（2，3）。

2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，使用适于输出这样的测量信号的切向测量传感器（16），即所述测量信号类似于由正弦调制信号和所述振幅和频率随所遭受的振动冲击而变化的载波的叠加所构成的经调制信号，其中所述正弦调制信号的频率等于所述轮子（2，3，5，6）的旋转频率。

3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，在每个电子模块（8-11）处：

分析由所述切向测量传感器（16）所输出的经调制信号的正弦调制信号值的变化，并选择与所述正弦调制信号值在零值附近的范围相对应的、所述经调制信号的载波振幅的测量范围；

以及，在所述测量范围中，从由各切向测量传感器（16）所输出的信号中选择其载波具有最大振幅的信号，所述信号对应于所述电子模块（8-11）在所述轮子（2，3，5，6）的上母线附近的定位。

4.如权利要求2或3中任一项所述的定位方法，其特征在于：

在预先阶段，在每个电子模块（8-11）处，对于所述车辆（1）的发动机（M）的变速箱的每个传动比，存储根据所述传动比的值来确定的频率带；

以及，当车辆（1）行驶时，计算每个轮子（2，3，5，6）的旋转速度，以确定所述变速箱的相应传动比，并选择所关联的频率带，以便测量由所述切向测量传感器（16）所输出的信号的载波振幅。

5.如权利要求1-3中任一项所述的定位方法，其特征在于，计算每个轮子（2，3，5，6）的径向加速度，以便只在所述径向加速度增大的时候命令对由所述切向测量传感器（16）所输出的信号的载波振幅进行测量。

6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于，借助于具备有最大径向灵敏度的轴的测量传感器（17）来计算每个轮子（2，3，5，6）的径向加速度。

7.如权利要求1-3中任一项所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法在于测量代表所述发动机（M）的旋转速度的值，并将所述测量值与代表由所述切向测量传感器（16）所输出的信号的载波频率的值比较，以根据所比较的值之间的相关性来确定所述信号的有效性。

8.如权利要求1-3中任一项所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法在于测量代表所述发动机（M）的荷载的值，并将所述测量值与代表由所述切向测量传感器（16）所输出的信号的载波振幅的值比较，以根据所比较的值之间的相关性来确定所述信号的有效性。

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