CN103476605A - 车辆车轮位置的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆的车轮位置的定位方法，每个车轮配备有电子模块，用于测量每个车轮的运行参数，为了对车轮位置进行定位的目的，该方法包括，控制通过配备于该车轮的电子模块而将对于所述电子模块的给定角位置θ1-θn在时间t1-tn传输的n个信号传输到连接的中央处理单元，也传输到速度传感器，所述速度传感器每个定位靠近车轮，能够以可转换为角度值的值的形式传送数据，所述数据表示车轮的取向。根据这种方法，中央处理单元被编程以对于车轮测量传感器在时间t1-tn时所提供的每系列角度值δ1到δn而计算代表值的离差δ1，（δ2-θ2）…（δn-θn）的特征值Vn1-Vnr，并且对所述特征值进行比较，以将靠近最接近的聚集系列的角度值的来源的车轮速度传感器而定位的车轮的位置分配到电子模块。

Description

车辆车轮位置的定位方法
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的车轮位置的定位方法，所述车轮每个配备有电子模块，所述电子模块被设计成将包括表示每个车轮运行参数和所述电子模块识别码的数据的信号传输至装配在车辆上的中央处理单元。
背景技术
为了安全目的，机动车辆越来越多地具有包括安装于车辆的每个车轮上的传感器的监测系统，专用于测量参数（例如装配到这些车轮的轮胎的压力或温度）并旨在向驾驶员通知所测量的参数的任何异常变化。
这些监测系统常规地配置有安装于车辆的每个车轮上的电子模块（除了前述传感器之外，包括微处理器和射频传输器），且配置有用于接收由传输器传输的信号的单元，包括集成有连接到天线的射频接收器的计算机。
这些系统必须要解决的问题之一是由于这种责任：必须将由中央处理单元的接收器所接收的每个信号与关于电子模块的位置以及因此车轮（其为这种信号的来源）的位置的信息项相关联， 这种责任在车辆的服务寿命期间一直存在，也就是说即使在更换车轮后或更为简单地在颠倒这些车轮的位置后，也必须使其被满足。
为了车辆车轮的位置的该定位之目的，目前许多方法被提出，其中有定位方法，特别地例如在专利EP0806306和EP0895879中所述的，其构思基于如下两个信号之间所存在的相关性：装配在车轮上的速度传感器所传送的信号和靠近所述车轮而装配在机动车辆上的速度传感器所传送的信号。
在最近的时间，车辆配备有主动安全系统（例如“ABS”防锁死制动系统、“ESP”动态稳定控制系统），这种定位方法特别地主要关心安装成本方面，因为车轮的定位通过由所述主动安全系统的速度传感器所传送的信号和由通常集成在监测系统的电子模块中的速度传感器所传送的信号之间的相关性而实施。
因此，事实上这些定位方法的使用简单地需要用于处理所传送信号的软件实施，而不需要任何附加的具体硬件。
发明内容
本发明也涉及基于这种相关性原理的定位方法，本发明第一目的是提供这样一种定位方法，该方法尤其适于在反应性和可靠性方面具有高性能的当今电子模块的执行。
本发明的另一目的是提供一种定位方法，其使之可能消除特别是由主动安全系统的速度传感器所传送的信号质量的可能变化而产生的某些故障风险。
为此，本发明涉及用于车辆车轮位置的定位方法，包括：
●r个车轮，其每个配备有电子模块，该电子模块集成有用于测量所述电子模块的角位置的器件，以及传输器，所述传输器旨在传输信号，所述信号包括表示每个车轮的运行参数和所述电子模块的识别码的数据，
●靠近每个所述车轮而定位在所述车辆上的车轮速度传感器，其能够以可转换为角度值的值的形式来提供表示车轮取向的数据，
●以及，安装在车辆上的中央处理单元，其一方面设置有用于接收来自电子模块的信号的接收器，以及另一方面连接到不同的车轮速度传感器。
根据本发明，为了对车轮位置进行定位的目的，这种定位方法包括：
●对于配备于车轮的电子模块，在时间t1时传送称作第一信号RF1的信号，所述称作第一信号RF1的信号针对所述电子模块的给定角位置传输，以及之后在相继时间t2，t3…tn时传送(n-1)个信号RF2…RFn，所述信号RF2…RFn针对相对于所述第一信号传输的角位置分别移位确定的角度值θ2至θn的所述电子模块的角位置传输，其中0o≤θi≤360o（i=2至n），n个信号RF1…RFn中的每个包括电子模块的识别码以及代表传输的角位置的数据，
●对于中央处理单元：
         .收集由每个所述r个车轮速度传感器在每个相继时间t1-tn处所测量的值，可转换成角度值δ1到δn，
         .对于与每个车轮测量传感器所测量的值相对应的每系列角度值δ1到δn，计算表示所述系列的值的离差δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的特征值Vn1,Vn2…Vnr，
         .通过对r个特征值Vn1,Vn2…Vnr进行比较，选择最接近的聚集系列角度值δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn），
         .以及将电子模块的识别码分配到位于作为最接近的聚集系列角度值δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的来源的车轮速度传感器附近的车轮的位置。
为了对车轮位置进行定位之目的，根据本发明的所述方法因此包括：
.在每个信号的传输时间t1，t2…tn时并对于每个速度传感器，确定在信号传输时间时从通过速度传感器所测量的角度值和电子模块的角位置之间的差值而计算的角度值离差δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的特征值（例如变化、标准偏差），
.以及将电子模块识别码分配到位于作为最接近的聚集系列角度值的来源（也就是说，离差最小的系列）的车轮速度传感器附近的车轮的位置。
在实践中证明这种方法在反应性和可靠性方面非常有效。而且，这种方法对于电子模块的信号传输没有强加固定的和独特的位置， 而是作为对比，授权相对于彼此偏移给定角度值的任何数量的传输位置。由此，这种方法满足了目前的需要：即需要预定传输角度足够多样化以保证无论配置有检测系统的车辆状态可能如何，定位功能都正常作用。
根据本发明的有益实施方式，车辆的运动速度被测量并且阈值速度被确定，超过该阈值速度，抑制过程被使用：
.包括当车辆的运动速度变得小于阈值速度时存储值δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的r个离差的特征值Vn1,Vn2…Vnr，并且暂停所述定位过程，
.在结束时，当运动速度再次变得大于阈值时，在接收到来自配备于所述车轮（其处于被定位的过程中）的电子模块的第一信号RFd之后而基于离差重启定位过程，所述离差一方面特征在于所存储的特征值Vn1,Vn2…Vnr，以及另一方面在对应于值δd-θd的值上对中，所述值δd-θd从所述r个车轮传感器的每一个在配备于所述车轮的电子模块传输所述第一信号RFd的时间td时所测量的值而计算出。
本实施方式使之可能克服使用主动安全系统的车轮速度传感器的定位技术的当前主要缺点，也就是特别是由所述速度传感器传送的信号质量变化引起的故障，其特别地在车辆的运动速度低（如小于2km/h）时或在运动方向向前/向后变化期间可能发生。
在目前，与低运动速度有关的问题没有解决。对于这些情况的考虑仅仅通过增加收敛标准的严格性来弥补，这导致定位过程的收敛时间的增加，或者最坏的情况导致该过程的失败。
关于运动方向改变的问题，目前在安装于车辆中的多路传输网络上（然而在此处这种信息很少能得到），或者通过与齿轮箱的直接链接（然而这导致可观的额外成本以及在车辆上安装所述链路的困难），而强制获取这种信息。
为了解决这些问题，本发明本身包括监测车辆运动速度，以首先当车辆运动速度变得小于给定阈值速度时，中断（抑制）定位过程。
随后，当检测到正常速度时，在所述过程的中断期间收集的、表示离差特征值的数据被获取并被重新对中于角度值上，所述角度值在配备于处于被定位过程中的车轮上的电子模块传输所述第一信号RFd的时间td时计算出。
根据本方法，所收集的数据没有被破坏以使定位过程能够借助于在抑制过程之前而积累的历史继续。
从相同的角度来看，当车轮速度传感器包括主动安全系统的传感器时，根据本发明的所述方法有益地还包括在所述主动安全系统被触发时使用抑制过程。
而且，根据本发明，所述r个特征值Vn1,Vn2…Vnr的比较以及所述电子模块的所述识别码的分配有益地包括：从接收至少预定数量n个信号开始：
●选择具有最小值的两个特征值Vn1,Vn2，其中Vn2>Vn1，
●将比例Vn2/Vn1与预定的阈值进行比较，并且：
      .当所述比例Vn2/Vn1大于所述阈值时，将识别码分配到位于作为展示出特征值Vn1的所述系列角度值的来源的车轮速度传感器附近的车轮，
      .当所述比例Vn2/Vn1小于所述阈值时，继续对车轮位置进行定位的过程。
而且，所述阈值有益地具有作为所述电子模块传输的信号的所述数量n的函数而下降的值，例如，有益地，与所述电子模块传输的信号的数量成反比的值。
经由实施方式的有益示例，因此所述阈值在等于8的最大值（用于电子模块所传输的信号数量等于10）和等于2的最小值（用于电子模块所传输的信号数量等于或大于20）之间变化。
根据本发明的另一有益实施方式，当从电子模块接收第n个信号时，为了确定每个离差的新特征值而考虑的角度值(δn-θn)被选择，以使得在值(δn-θn)和所述（n-1）个值δ1，（δ2-θ2）…（δn-1-θn-1）的均值                                                
Figure 2012800178821100002DEST_PATH_IMAGE001
（n-1）之间的角距离d等于min(d1,d2)，其中，d1和d2代表由圆周上建立的值（δn-θn）和
Figure 96600DEST_PATH_IMAGE001
（n-1）所界定的两个互补角扇区。
在整合新数据项期间，这种方法实际上使之可能确保该新数据项对先前数据项分布的“影响”的准确性且因而避免由于考虑所述影响的错误值而引起的偏差。
而且，所述n个角度值离差的特征值Vn于是有益地满足：
Vn=Vn-1 .(n-1)/n+d2.(n-1)/n2
其中，d=min(d1,d2)。
使用了这种循环方程事实上使之可能减少必要存储器大小。
附图说明
本发明的其他特征、目的和优点将从参考附图而给出的如下详细说明而显现，所述附图通过非限制性示例示出其优选实施方式。在这些附图中：
图1是车辆的俯视图概图，所述车辆设置有监测系统和主动安全系统，从而允许实施根据本发明的对所述车辆的车轮位置进行定位的方法，
图2包括根据本发明的定位方法所使用的抑制过程的原理的解释性曲线图，
图3a到3d包括四幅图，每幅表示在车轮的定位期间从一个所述车轮速度传感器所实施的测量而获得的值的离差，
图4是在接收来自电子模块的新的第n个信号期间，角距离d的确定原理的解释性附图，
以及图5是表示确定停止所述定位过程的阈值的值变化的曲线，作为来自电子模块的信号数量的函数。
具体实施方式
根据本发明的方法被设计成用于对车辆V（例如图1中所示的）的车轮位置进行定位的目的，设置有四个车轮1-4并配备用于监测参数（例如轮胎的压力或温度）的系统以及主动安全系统（例如“ABS”防锁死制动系统或“ESP”动态稳定控制系统）。
在通常方法中，首先，所述监测系统惯常包括与每个车轮1-4关联的电子模块5-8，该电子模块5-8例如被固定地附连到所述车轮的轮圈以使其能够被定位在所述轮胎的外壳之内。
所述电子模块5-8每个均包括专用于测量轮胎参数的传感器，所述传感器连接到与传输器10连接的微处理器中央处理单元。
这些电子模块5-8每个还包括（以惯常的方式）用于测量所述电子模块角位置的器件9。这种测量器件能够有益地包括能提供表示重力值以及因此表示所述电子模块角位置值的调制信号的加速计，所述调制信号的频率等于车轮的转动频率，进一步使其可能计算所述车轮的转速。
所述监测系统还包括位于车辆V中的中央处理单元11，该中央处理单元11包括微处理器并集成接收器12，该接收器12能接收由每个电子模块5-8的传输器10所传输的信号。
所述车辆V还配备有主动安全系统，例如“ABS”防锁死制动系统或“ESP”动态稳定控制系统，所述主动安全系统包括四个车轮传感器13-16，其被定位在车辆V上（每一个靠近车轮1-4），并被设计成以能转换成角度值的值的形式而提供表示所述车轮取向的数据。这些速度传感器每个的车辆位置已知。
而且，这种主动安全系统包括“ABS”或“ESP”计算机17，该计算机17连接到不同的车轮速度传感器13-16以接收由所述传感器所测量的车轮速度信息项，并被编程以进行旨在防止车轮1-4锁死的预期调节。
在通常方法中，所述车轮速度传感器13-16包括被设计成在带齿的轮或磁性轮上而测量每个车轮1-4转速的感应、磁阻、或霍尔效应传感器。
为了对车辆V的每个车轮1-4进行定位的目的，根据本发明的所述方法包括根据如下描述的方法而使用由加速计9和传感器13-16提供的数据。
首先，配备于要被定位的所述车轮1-4上的所述电子模块5-8提供多个信号，包括对于所述电子模块的给定角位置在时间t1所传输的第一信号RF1，以及之后对于所述电子模块的分别相对于所述第一信号的传输的角位置移位确定的角度值θ2到θn的角位置在相继时间t2，t3…tn所传输的(n-1)个信号RF2…RFn，其中0o≤θi≤360o（i=2至n）。在通常方法中，这些n个信号RF1…RFn中的每个特别地包括电子模块5-8的识别码以及代表传输的角位置的数据。
这些信号的传输在若干秒内实施（通常15-20秒），一方面为了符合无线频率标准，并且另一方面为了允许车轮1-4的足够“失去同步”（desynchronizing）。
同时，传感器13-16将表示相关车轮1-4取向的数据以能转换成角度值的值形式（带齿的轮的齿的数量，等等）传送至计算机17。
由于这是主动安全系统，这些信号传输的时间显著地比电子模块5-8短（例如10ms至20ms量级）。
如图3a-3d所示，监测系统的中央处理单元11本身被编程为：
●收集由计算机17所传输的值，并且将在相继时间t1到tn所测量的值转换成角度值δ1到δn，
●对于每系列的角度值δ1到δn（与每个车轮传感器13-16所测量的值对应），计算代表所述系列的值的离差δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的特征值（在本示例中是变量Vn1,Vn2,Vn3,Vn4），
●选择值最小的两个特征值Vn1,Vn2，
●将比例Vn2/Vn1与预定的判定阈值进行比较，并且
●当比例Vn2/Vn1大于判定阈值时，将识别码分配到位于作为展现所述变量Vn1的所述系列的角度值的来源的车轮速度传感器13-16附近的车轮1-4，
●当比例Vn2/Vn1小于判定阈值时继续定位过程。
而且，判定阈值具有与电子模块5-8所传输的信号的数量成反比的值。如图5所示，该判定阈值更为精确地在等于8的最大值（用于电子模块5-8所传输的信号数量等于10）和等于2的最小值（用于所传输的信号数量等于或大于20）之间变化。
而且，有益地，当所传输的信号数量达到最高限度值（在本示例中等于40）（其表示阻止定位过程成功的明显问题）时定位方法结束。
而且，在本过程期间以及在接收来自电子模块5-8的第n个信号期间，为确定每个离差的新变量所考虑的角度值(δn-θn)(如图4所示)被选择，以使得在值(δn-θn)和所述（n-1）个值δ1，（δ2-θ2）…（δn-1-θn-1）的均值
Figure 13740DEST_PATH_IMAGE001
（n-1）之间的角距离d等于min(d1,d2)，其中，d1和d2代表由圆周上建立的值（δn-θn）和
Figure 606527DEST_PATH_IMAGE001
（n-1）所界定的两个互补角扇区。 
在这种原则的基础上，所述n个角度值离差的新特征变量Vn从如下方程而被计算：
Vn=Vn-1 .(n-1)/n+d2.(n-1)/n2
其中，d=min(d1,d2)。
而且，在定位过程期间，根据本发明的所述方法还包括测量车辆运动的速度Vv并且监测所述主动安全系统的有效性，以此来在车辆V的运动速度Vv变得小于阈值速度Vs时（其中例如Vs=2km/h）和/或在主动安全系统停用时而执行抑制过程。
如图2中的内容所示，这种抑制过程包括将值δ1，（δ2-θ2）…（δn-1-θn-1）的四个离差的特征值Vn1,Vn2,Vn3,Vn4进行存储，并且只要车辆V的运动速度Vv保持低于阈值速度Vs和/或只要主动安全系统停用，就暂停定位过程。
在这种抑制过程结束时，例如图2所示，当运动速度Vv再次变得高于阈值Vs时，中央处理单元11被编程以在接收到来自配备于处于被定位过程中的车轮1-4上的电子模块5-8的第一信号RFd时而基于离差命令定位过程重新开始，所述离差一方面特征在于所存储的特征值Vn1,Vn2,Vn3,Vn4，另一方面在对应于值δd-θd（该值从车轮速度传感器13-16在第一信号RFd的传输时间td时所测量的值而计算出）的值上对中。 
当重新开始时，被考虑的变量因此包括在过程中断时所存储的变量Vn1,Vn2,Vn3,Vn4，其在通过配备于处于被定位过程中的车轮上的电子模块在第一信号RFd的传输时间td时计算的角度值δd-θd上重新对中。
因此，基于本原理，随后被计算出的变量仅仅取决于变量Vn1,Vn2,Vn3,Vn4以及角度值δd+1-θd+1，δd+2-θd+2…（也就是，不受抑制过程期间发生的事件所影响的值）。
上述的根据本发明的定位方法在反应性和可靠性方面具有建立高性能方法的优点，此外不易受由主动安全系统的速度传感器（其用于执行所述方法之目的）所传送的信号质量的可能变化的影响。

Claims (9)

1.一种用于车辆（V）的车轮（1-4）的位置的定位方法，所述车辆（V）包括：
●r个车轮（1-4），每个均配备有电子模块（5-8），该电子模块集成有用于测量所述电子模块的角位置的器件（9），以及传输器（10），所述传输器旨在传输信号，所述信号包括表示每个车轮的运行参数和所述电子模块的识别码的数据，
●靠近每个车轮（1-4）而定位在所述车辆（V）上的车轮速度传感器（13-16），其能够以可转换为角度值的值的形式来提供表示车轮（1-4）取向的数据，以及
●安装在车辆（V）上的中央处理单元（11），其一方面设置有用于接收来自电子模块（5-8）的信号的接收器（12），以及另一方面连接到不同的车轮速度传感器（13-16），
所述定位方法的特征在于，为了对车轮（1-4）位置进行定位的目的，包括：
●对于配备于车轮的电子模块（5-8），在时间t1时传送称作第一信号RF1的信号，所述称作第一信号RF1的信号针对所述电子模块的给定角位置传输，以及之后在相继时间t2，t3…tn时传送(n-1)个信号RF2…RFn，所述信号RF2…RFn针对相对于所述第一信号传输的角位置分别移位确定的角度值θ2至θn的所述电子模块的角位置传输，其中0o≤θi≤360o（i=2至n），n个信号RF1…RFn中的每个包括电子模块（5-8）的识别码以及代表传输的角位置的数据，
●对于中央处理单元（11）：
      .收集可转换成由每个所述r个车轮速度传感器（13-16）在每个所述相继时间t1-tn时所测量的角度值δ1到δn的值，
      .对于与每个车轮测量传感器（13-16）所测量的值相对应的每系列的角度值δ1到δn，计算表示所述系列的值的离差δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的特征值Vn1,Vn2…Vnr，
      .通过对r个特征值Vn1,Vn2…Vnr进行比较，选择最接近的聚集系列角度值δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn），以及
      .将电子模块（5-8）的识别码分配到位于作为最接近的聚集系列角度值δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的来源的车轮速度传感器（13-16）附近的车轮（1-4）的位置。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，车辆（V）的运动速度VV被测量并且阈值速度VS被确定，超过该阈值速度，抑制过程被使用：
.包括当车辆（V）的运动速度VV变得小于阈值速度VS时存储r个值离差δ1,（δ2-θ2）…（δn-θn）的特征值Vn1,Vn2…Vnr，并且暂停所述定位过程，
.在结束时，当运动速度VV再次变得大于所述阈值VS时，在接收来自配备于处在被定位过程中的车轮（1-4）上的电子模块（5-8）的第一信号（RFd）之后而基于离差重启定位过程，所述离差一方面特征在于所存储的特征值Vn1,Vn2…Vnr，以及另一方面在对应于值δd-θd的值上对中，所述值δd-θd从所述r个车轮传感器（13-16）的每一个在配备于所述车轮的所述电子模块传输所述第一信号（RFd）的时间td时所测量的值而计算出。
3.如权利要求2所述的定位方法，其中，当所述车轮速度传感器（13-16）包括主动安全系统的传感器时，其特征在于，当所述主动安全系统停用时也使用所述抑制过程。
4.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r个特征值Vn1,Vn2…Vnr的比较以及所述电子模块（5-8）的识别码的分配包括：从接收至少预定数量n个信号开始：
●选择具有最小值的两个特征值Vn1,Vn2，其中Vn2>Vn1，
●将比例Vn2/Vn1与预定的阈值进行比较，并且：
      .当比例Vn2/Vn1大于所述阈值时，将识别码分配到位于作为展示出特征Vn1的所述系列角度值的来源的车轮速度传感器（13-16）附近的车轮（1-4），
      .当所述比例Vn2/Vn1小于所述阈值时，继续用于车轮（1-4）的位置的定位过程。
5.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于，确定阈值，所述阈值的值作为所述电子模块（5-8）传输的信号的数量n的函数而下降。
6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于，确定阈值，所述阈值的值与所述电子模块（5-8）传输的信号的数量成反比。
7.如权利要求6所述的定位方法，其特征在于，确定阈值，所述阈值在等于8的最大值和等于2的最小值之间变化，所述等于8的最大值用于电子模块所传输的信号数量等于10，所述等于2的最小值用于电子模块所传输的信号数量等于或大于20。
8.如前述权利要求中任一项所述的定位方法，其特征在于，当从电子模块（5-8）接收第n个信号时，为确定每个离差的新特征值所考虑的角度值(δn-θn)被选择，以使得在值Xn=(δn-θn)和所述（n-1）个值δ1，（δ2-θ2）…（δn-1-θn-1）的均值                                                
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（n-1）之间的角距离d等于min(d1,d2)，其中，d1和d2代表由圆周上建立的值Xn=（δn-θn）和
Figure 867428DEST_PATH_IMAGE001
（n-1）所界定的两个互补角扇区。
9.如权利要求8所述的定位方法，其特征在于，所述n个角度值离差的特征值Vn满足：
Vn=Vn-1 .(n-1)/n+d2.(n-1)/n2
其中，d=min(d1,d2)。
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