CN102256817B - 用于定位车辆轮子的纵向位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于定位轮子（2）的纵向位置的方法，所述纵向位置要么在车辆的前桥上要么在后桥上，其中所述轮子配备有电子模块（6），电子模块适于向安装在车辆上的中央单元发射代表每个轮子的工作参数的信号。根据本发明，为每个轮子（2）配备用于测量代表投影在所述轮子平面上的地球磁场模的数值的传感器（16）；比较由不同传感器（16）同时测量的、代表每个所述传感器所测量的地球磁场模的变化的数值系列，以揭示所述系列之间的相移；并且将导向轮（2）确定为配备有产生相位超前的数值系列的传感器（16）的轮子。

Description

用于定位车辆轮子的纵向位置的方法

技术领域

本发明涉及用于定位轮子的纵向位置（要么在车辆的前桥上，要么在后桥上）的方法，其中所述轮子配备有电子模块，所述电子模块适于向安装在车辆上的中央单元发射代表每个轮子的工作参数的信号，该信号还包括每个轮子的识别代码。

背景技术

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

这些监控系统通常设有：电子模块，其安装在车辆的每个轮子上，并在上述传感器以外，还集成有微处理器和射频（RF）发射器；用于接收由发射器所发出的信号的中央单元，其包括计算器，该计算器集成有与天线连接的射频（RF）接收器。

这样的监控系统要解决的问题之一在于，必须使中央单元的接收器所接收的每个信号与有关电子模块的定位以及因此有关产生该信号的轮子的定位的信息关联，该必要性在车辆的整个寿命期间一直存在，也就是说，即使在更换轮子或更简单地在反转这些轮子的位置之后都必须满足该必要性。

目前，第一种定位方法在于，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，其在于比较不同轮子的加速度，以获得所述轮子中每个的各自位置的信息。

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。

第二种定位方法在于，使用每个都位于车辆的一个轮子附近的三个低频率天线，并执行定位程序，该定位程序在于通过发出低频率磁场来相继地激励这三个天线中的每个。

根据此程序，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，向中央单元发出低频率信号，该低频率信号包括所述电子模块的识别代码，使得这三个天线的相继激励实现了对安装在这些天线附近的轮子上的三个电子模块的定位，并通过推导来实现第四个电子模块的定位。

这种方法的主要优点在于，定位程序非常快速，并且实现在车辆启动之后近乎瞬时的定位。

但是，这种解决方案显得成本太高，因为它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。

第三种定位方法在于，根据由中央单元所接收的、来自于每个发射器的信号的强度比较来确定轮子的位置。尤其在如文档EP 0 931 679中所述，该方法在于：

·在初步阶段中，为中央单元编程以根据从每个发射器接收的信号的振幅包络线来产生该信号的签名，然后在所述中央单元中记忆每个签名和轮子的相应位置；

·在该初步阶段之后，建立这些轮子的定位阶段，即在中央单元中产生从发射器接收的信号的签名，然后将每个签名与所记忆的签名比较，以从中推导出相应的轮子的位置。

然而，从每个发射器接收的信号的振幅包络线会根据道路条件而遭到更改，当在隧道中行驶的时候，在存在金属元件（例如：安全护栏）的情况下，尤其会被潮湿的道路所更改。这导致在实际中该定位方法会需要长的行驶时间，以实现区分不同的轮子。

发明内容

至于本发明，它的目标是专门用于定位车辆轮子的纵向位置（前桥或后桥）的第四种方法，其主要目的在于，提供在反应性和可靠性方面性能很好的定位方法，该方法的使用产生低的总成本。

为此，本发明的目标是一种用于定位车辆轮子的纵向位置（要么在前桥上要么在后桥上）的方法，该方法在于：为每个轮子配备用于测量代表投影在所述轮子的平面上的地球磁场模（norme）的数值的传感器；比较由不同传感器同时测量的、代表由每个所述传感器所测量的地球磁场模的变化的数值系列，以揭示所述系列之间的相移；并将导向轮定位为配备有产生相位超前数值系列的传感器的轮子。

因此，创新地，本发明在于利用以下事实：在每次车辆改变方向时，一方面每个轮子的平面相对于磁北极的取向会变化，另一方面方向的改变首先影响导向轮，然后以一定时间偏移或相移影响非导向轮。基于该观察，本发明在于：

·使用一种定位技术，该定位技术基于在每个轮子处对投影在所述轮子的平面上的地球磁场模的测量；

·揭示由置于相同桥（前桥或后桥）的轮子上的测量装置所输出的信号大致是同相的，并且由置于导向轮上的测量装置所输出的信号相对于由置于非导向轮上的测量装置所输出的信号是相位超前的。

这种技术在反应性方面显示出很好的性能，因为其导致在车辆启动后在仅仅改变几次方向之后就实现轮子纵向位置的定位。

根据本发明一个有利的实施例，为了弥补测量传感器的性能离散，通过考虑不同测量传感器的增益差别的补偿方法，为了所测量的数值的比较而确定相对数值。

另外，有利地，为了考虑不同测量传感器的增益差别，进行预先学习步骤，该步骤在于当车辆沿着直线移动的时候确定每个传感器的增益。

另外，根据本发明的方法的实施可以借助于适于并布置为能够提供代表投影在配备有所述传感器的轮子平面中的地球磁场模的数值的任何类型的传感器。

因此，本发明的实施尤其是可以借助于适于直接提供代表磁场的数值并因此对轮子的旋转速度不敏感的传感器，例如霍尔效应传感器和GMR传感器。

然而，为了优化传感器的成本，根据本发明有利地：

·为每个轮子配备传感器，该传感器由在所述轮子平面上延伸的线圈所构成，能够输出代表地球磁场导数（dérivée）的信号；

·变换所述信号，以获得代表地球磁场模的信号。

事实上，这种线圈相对于其他类型的传感器的线圈显示出特别有利的成本。然而，这些线圈提供代表地球磁场导数的数值，即尤其是相对于所涉及的轮子的旋转速度成比例地变化的数值。车辆轮子的旋转速度是不同的（在转弯中内轮的速度小于外轮的速度），因此，根据本发明的方法在于通过以下方式有利地变换由每个线圈所提供的信号来消除这些旋转速度的影响：

·或者通过积分；

·或者通过考虑轮子旋转速度差别的补偿法，其基于每个轮子的旋转速度的计算、或者至少基于旋转速度差别的计算。该计算可以通过向安装在车辆上的中央单元提供关于车辆的速度和方向盘角度的数据而由该中央单元实现。该计算还可以在每个轮子处通过测量由每个线圈所提供的代表地球磁场导数的曲线的周期性来实现。

根据另一个有利的实施例，为了揭示在所测量的数值系列之间的相移，选择以严格单调的方式变化的数值系列，然后为了所述数值系列的比较，或者选择每个系列的在相同的给定时刻测量的数值，或者选择每个数值系列的平均值。

该有利的实施例导致使用十分简单的用于确定在测量数值系列之间的相移的规则，所述规则在于：

·当对于四个轮子所获得的数值系列全部严格地递减时，将导向轮定位为配备有产生具有最低选择数值（测量数值或平均值）的系列的传感器的轮子；

·当对于四个轮子所获得的数值系列全部严格地递增时，将导向轮定位为配备有产生具有最高选择数值的系列的传感器的轮子。

另外，为了为该定位方法提供最大的可靠性，有利地根据本发明，测量代表车辆方向盘角度的数值，并且比较所述测量数值和表示轮子转向角的数值，以根据方向盘角度值和转向角数值之间的关联性来确定所测量数值系列的有效性。

附图说明

通过参照以非限制性示例示出一个优选的实施例的附图，本发明的其他特征、目的和优点在以下的详细说明中将变得显而易见。在这些附图中：

·图1a为车辆的俯视示意图，该车辆配有与根据本发明的用于定位所述车辆的轮子的纵向位置的装置关联的监控系统；

·图1b为透视细节示意图，其示出了该车辆的轮子的一部分，以及该轮子部分所配有的电子模块；

·图2为由分别安装在前轮（粗线）和后轮（细线）上的测量装置所输出的两个信号的比较图。

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，该定位装置用于安装在配备有如图1a所示的监控系统的车辆上，该监控系统装备车辆1，该车辆设有传统地装有轮胎的四个轮子：两个前导向轮2、3，和两个后轮4、5。

这种监控系统通常首先包括与每个轮子2-5关联的电子模块6-9，这些电子模块例如固定在所述轮子的轮缘上，以被置于轮胎罩的内部。

如图1b所示，这些电子模块6-9中的每个都集成了例如专用于测量参数（例如：轮胎压力和/或温度）的传感器12，传感器12连接到带有微处理器的、借助于扣式电池14来供电的计算单元13，该计算单元与和高频率天线15连接的射频（RF）发射器连接。

监控系统还包括位于车辆1中的中央计算器或中央单元10，其包括微处理器，并且集成了与天线11连接的、能够接收由四个电子模块6-9中的每个所发出的信号的射频（RF）接收器。

通常，这种监控系统，尤其是其中央单元10，被设计为告知驾驶员由与轮子2-5关联的传感器12所测量的参数的任何异常变化。

与该监控系统关联并且组成该系统的一部分的、根据本发明的定位装置的功能在于，允许使由中央单元10所接收的每个信号与关于配备有产生该信号的电子模块6-9的轮子2-5的纵向位置的信息关联。

为此，该定位装置包括测量装置，测量装置在示例中由集成在每个电子模块6-9中的线圈16所构成，所述线圈被布置为在配备有所述电子模块的轮子（根据图1a为轮子3或5）的对称平面中（例如：如在图1a中所示的平面P3或P5）延伸。

这种线圈16提供代表投影在配备有所述线圈的轮子3或5的平面P3或P5上的地球磁场模的导数在时间上的变化的信号，即代表在磁北极方向（N）和轮子平面P3、P5之间延伸的角度α1（对于前轮2、3）或α2（对于后轮4、5）的变化的信号。

根据本发明的方法，首先，由每个线圈16所提供的信号被积分，以获得代表地球磁场模在轮子平面P3、P5上的变化的数值，该数值尤其具有独立于所述轮子的旋转速度的特点。

由于没有标定能被应用于线圈16，上述通过积分而获得的数值然后借助于考虑不同线圈16的增益差别的补偿法来变换为相对数值。

为此，有利地，周期性的进行学习步骤，即当车辆1沿着直线移动时，确定由每个线圈16所提供的信号的数值，然后比较这些直接代表不同线圈16的增益差别的数值。

一旦计算出这些相对数值，下一步骤在于通过比较由不同线圈16所提供的相对数值来定位导向轮2、3。

该定位是通过利用以下事实来实现的：方向的改变首先影响导向轮2、3，然后以一定的时间偏移或相移影响非导向轮4、5。该时间偏移或相移清楚地在图2的图上显示，该图分别示出了由导向轮（前轮3）所配备的线圈16获得的信号，该信号相对于由非导向轮（后轮5）所配备的线圈16获得的信号处于相位超前。

非常简单的用于确定该相移的规则在于，比较由四个轮子2-5所配备的线圈16同时测量的数值系列，更具体地，首先，选择以严格单调的方式变化的数值系列，然后为了所述数值系列的比较，或者从每个系列选择在给定的相同时刻测量的数值，或者选择每个数值系列的平均值，并且：

·当对于四个轮子2-5所获得的数值系列全部严格地递减时，将导向轮2、3定位为配备有产生具有最低选择数值（测量数值或平均值）的系列的线圈16的轮子；

·当对于四个轮子2-5所获得的数值系列全部严格地递增时，将导向轮2、3定位为配备有产生具有最高选择数值的系列的线圈16的轮子。

因此，上述根据本发明的定位方法借助于在装载在车辆1的轮子2-5上的每个电子模块6-9中安装例如简单的线圈16的测量装置，来允许非常快速地和可靠地定位所述轮子的纵向位置。

Claims (8)

1.一种用于定位轮子（2-5）的纵向位置的方法，所述纵向位置要么在车辆（1）的前桥上要么在后桥上，其中所述轮子（2-5）配备有电子模块（6-9），所述电子模块（6-9）适于向安装在车辆（1）上的中央单元（10）发射代表每个轮子的工作参数的信号，该信号另外还包括每个轮子的识别代码，所述定位方法的特征在于，该方法在于：为每个轮子（2-5）配备用于测量代表投影在所述轮子的平面（P3、P5）上的地球磁场模的数值的传感器；比较由不同的传感器同时测量的、代表由每个所述传感器所测量的地球磁场模的变化的数值系列，以揭示所述系列之间的相移；并且将导向轮（2、3）定位为配备有产生相位超前的数值系列的传感器的轮子。

2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，为了所测量数值的比较，通过考虑不同测量传感器的增益差别的补偿方法，来确定相对数值。

3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，为了考虑不同测量传感器的增益差别，进行预先学习步骤，该预先学习步骤在于确定当车辆（1）沿着直线移动时每个测量传感器的增益。

4.如权利要求1至3中任一项所述的定位方法，其特征在于，为每个轮子（2-5）配备传感器，该传感器由在所述轮子的平面（P3、P5）中延伸的线圈（16）所构成，能够输出代表地球磁场导数的信号，所述定位方法的特征还在于，变换所述信号，以获得代表地球磁场模的信号。

5.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于，通过积分来变换由每个线圈（16）所提供的信号。

6.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于，通过考虑轮子（2-5）的旋转速度的差别的补偿方法来变换由每个线圈（16）所提供的信号。

7.如权利要求1-3和5-6中任一项所述的定位方法，其特征在于：

·选择严格单调变化的数值系列；

·为了所述数值系列的比较，或者从每个系列选择在给定的相同时刻测量的数值，或者选择每个数值系列的平均值。

8.如权利要求1-3和5-6中任一项所述的定位方法，其特征在于，测量代表车辆（1）的方向盘角度的数值，其特征还在于，比较所述测量数值和代表轮子（2-5）转向角的数值，以根据方向盘角度的数值和转向角的数值之间的关联性来确定所测量的数值系列的有效性。

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