CN103770583A - 一种胎压传感器自动定位装置及其定位方法 - Google Patents

一种胎压传感器自动定位装置及其定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胎压传感器自动定位装置及其定位方法，包括分别安装在汽车四个车轮上的传感器，汽车的前端或尾端安装有与所述传感器进行无线数据传输的接收天线，所述接收天线连接有信号处理器，所述信号处理器的信号输出端与车内的屏显系统连接；信号处理器根据传感器的检测数据判断该轮胎是左轮还是右轮，然后根据信号的强弱判断是前轮还是后轮，最后将判断准确的胎压数据在屏显系统的相应位置显示，使得驾驶员能够直观准确地看到胎压数据，及时掌握汽车轮胎的胎压情况；四个轮胎的传感器的结构和功能相同，可以做到标准化批量生产，降低生产成本和维护成本。

Description

一种胎压传感器自动定位装置及其定位方法
技术领域  
本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种胎压传感器定位装置。
背景技术
据统计，在国内的高速公路上，由轮胎引发的交通事故占事故总数的70%，因爆胎引发的交通事故占交通事故总数的42%以上。在美国，这一比例更高，美国联邦运输法要求2003年11月以后的新车把轮胎气压监测系统作为标准配置。近几年，我国政府对轮胎引发的交通事故引起高度重视。轮胎压力监测系统（以下简称TPMS）在国内的推广和规范应用已经迫在眉睫。
市场上的TPMS产品，目前国内的技术相对还比较落后，产品的最大差异在于传感器在车身上的定位方式。定位方式不同决定了产品的整体设计思路和构架，涉及外观结构，电子设计，芯片组组成，安装工艺和成本等。国内的传感器定位方式大体分为如下所描述三个种类：第一种是物理位置固定，传感器被安装在固定的轮胎位置，每一个传感器在出厂前已经固定好了左前、右前、左后、右后位置，接收接收天线与之配套使用。设计弊端是一套产品中的四个传感器有明确的区分，只能安装在唯一确定的位置，加大了生产难度，增加了安装工时和后期维护的成本。
第二种是通过低频通讯，达到定位的目的。增加低频通讯的部分，势必需要配置低频接收天线，市场上目前有四路低频接收天线和两路低频接收天线的做法，由于对低频接收天线的要求较为严格，所以此类方法极大的增加了安装难度和产品的成本。
第三种是通过学习器，读码写码来完成定位。通过手持的学习器先按顺序学习完所有的传感器标识符，再按顺序写入接收端，这样的一种方法也可以起到定位的目的。但是，此类方法需要额外配置学习器，人工操作学习和写入，如果学习的内容丢失又需要重新学习，增加了产品的成本和后期维护的成本。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种安装维护方便的胎压传感器自动定位装置。 
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种胎压传感器自动定位装置，包括分别安装在汽车四个车轮上的传感器，汽车的前端或尾端安装有与所述传感器进行无线数据传输的接收天线，所述接收天线连接有信号处理器，所述信号处理器的信号输出端与车内的屏显系统连接。
作为一种优选的技术方案，所述传感器包括MCU微控制器、 X轴加速度传感器、Z轴加速度传感器、压力传感器和无线发射器。
作为一种优选的技术方案，所述屏显系统包括左前轮胎压显示区、左后轮胎压显示区、右前轮胎压显示区和右后轮胎压显示区，所述屏显系统上设有与所述左前轮胎压显示区、所述左后轮胎压显示区、所述右前轮胎压显示区和所述右后轮胎压显示区一一对应的左前轮报警灯、左后轮报警灯、右前轮报警灯和右后轮报警灯。
作为一种优选的技术方案，所述接收天线安装在汽车的前保险杠或者后保险杠上。
由于采用了上述技术方案，胎压传感器自动定位装置，包括分别安装在汽车四个车轮上的传感器，汽车的前端或尾端安装有与所述传感器进行无线数据传输的接收天线，所述接收天线连接有信号处理器，所述信号处理器的信号输出端与车内的屏显系统连接；信号处理器根据传感器的检测数据判断该轮胎是左轮还是右轮，然后根据信号的强弱判断是前轮还是后轮，最后将判断准确的胎压数据在屏显系统的相应位置显示，使得驾驶员能够直观准确地看到胎压数据，及时掌握汽车轮胎的胎压情况；四个轮胎的传感器的结构和功能相同，可以做到标准化批量生产，降低生产成本和维护成本。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种基于上述胎压传感器自动定位装置的定位方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种胎压传感器自动定位方法，步骤一，传感器的MCU微控制器根据X轴加速度传感器和Z轴加速度传感器检测的X轴加速度变化和Z轴加速度变化计算出轮胎转动方向，并将计算结果、传感器的ID和压力传感器检测到的胎压数据通过无线发射器发射出去；
步骤二，接收天线接收无线发射器发射的数据并将其传输给信号处理器；
步骤三，信号处理器根据汽车前进的方向和轮胎转动的方向判断相应轮胎的左右方位，并判断相应的胎压数据对应的左右轮；
步骤四，信号处理器比较胎压信号和/或加速度信号的强弱，以接收天线的位置为基准，比较强的信号对应距离接收天线近的轮胎；
步骤五，信号处理器将相应的胎压数据输送到屏显系统显示。
作为一种优选的技术方案，在上述步骤三中，设定汽车行驶方向为X轴的正向，Z轴加速度上升且X轴加速度大于零的数据对应逆时针旋转的左轮，Z轴加速度上升且X轴加速度小于零的数据对应顺时针旋转的右轮；Z轴加速度下降且X轴加速度大于零的数据对应顺时针旋转的右轮，Z轴加速度下降且X轴加速度小于零的数据对应逆时针旋转的左轮；
作为一种优选的技术方案，所述接收天线安装在汽车的后保险杠上，在上述步骤四中，胎压信号和/或加速度信号的强度大的数据对应汽车后轮，信号强度小的数据对应汽车前轮。
通过上述方法，可以很准确地通过加速度数据判断出相应的胎压数据对应的轮胎，并将轮胎相应的胎压数据在屏显系统显示出来，判断准确快速。
附图说明  
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的屏显系统结构平面图；
图3是本发明实施例的轮胎受力分析图；
图4是本发明实施例的车轮逆时针旋转时的运动轨迹函数曲线；
图5是本发明实施例的车轮顺时针旋转时的运动轨迹函数曲线；
图6是本发明实施例的左右胎压定位判断流程图；
图7是本发明实施例的前后胎压定位判断流程图；
图中：1-传感器；2-接收天线；3-信号处理器；4-屏显系统；51-左前轮报警灯；52-左后轮报警灯；53-右前轮报警灯；54-右后轮报警灯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，胎压传感器自动定位装置，包括分别安装在汽车四个车轮上的传感器1，所述传感器1包括MCU微控制器、 X轴加速度传感器、Z轴加速度传感器、压力传感器和无线发射器，X轴加速度传感器检测车轮行走方向加速度的，Z轴加速度传感器检测车轮竖直方向加速度；汽车的前端或尾端安装有接收无线发射器发射的无线数据的接收天线2，所述接收天线2连接有信号处理器3，所述接收天线2安装在汽车的前保险杠或者后保险杠上，本实施中，信号处理器3安装在后保险杠上；所述信号处理器3的信号输出端与车内的屏显系统4连接，如图2所示，所述屏显系统4包括左前轮胎压显示区、左后轮胎压显示区、右前轮胎压显示区和右后轮胎压显示区，所述屏显系统4上设有与所述左前轮胎压显示区、所述左后轮胎压显示区、所述右前轮胎压显示区和所述右后轮胎压显示区一一对应的左前轮报警灯51、左后轮报警灯52、右前轮报警灯53和右后轮报警灯54，当轮胎的胎压太高或者太低时，信号处理器3控制该轮胎对应的报警灯点亮报警。
每个传感器1的X轴加速度传感器、Z轴加速度传感器、压力传感器的检测数据为一组，四个传感器产生四组数据，信号处理器3根据传感器的检测数据判断该轮胎是左轮还是右轮，然后根据信号的强弱判断是前轮还是后轮，最后将判断准确的胎压数据在屏显系统4的相应位置显示，使得驾驶员能够直观准确地看到胎压数据，及时掌握汽车轮胎的胎压情况；四个轮胎的传感器1结构和功能相同，可以做到标准化批量生产，降低生产成本和维护成本。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种基于上述胎压传感器自动定位装置的定位方法，包括如下步骤：
步骤一，传感器的MCU微控制器根据X轴加速度传感器和Z轴加速度传感器检测的X轴加速度变化和Z轴加速度变化计算出轮胎转动方向，并将计算结果、传感器的ID和压力传感器检测到的胎压数据通过无线发射器发射出去；
步骤二，接收天线接收无线发射器发射的数据并将其传输给信号处理器；
步骤三，信号处理器3根据汽车前进的方向和轮胎转动的方向判断相应轮胎的左右方位，并判断相应的胎压数据对应的左右轮；
设定汽车行驶方向为X轴的正向，Z轴加速度上升且X轴加速度大于零的数据对应逆时针旋转的左轮，Z轴加速度上升且X轴加速度小于零的数据对应顺时针旋转的右轮；Z轴加速度下降且X轴加速度大于零的数据对应顺时针旋转的右轮，Z轴加速度下降且X轴加速度小于零的数据对应逆时针旋转的左轮；
步骤四，信号处理器3比较胎压信号和/或加速度信号的强弱，以接收天线的位置为基准，比较强的信号对应距离接收天线近的轮胎；
假设所述接收天线2安装在汽车的后保险杠上，胎压信号和/或加速度信号的强度大的数据对应汽车后轮，信号强度小的数据对应汽车前轮；
 接收天线2是用来接收传感器1发出的数据。由于接收天线2距离前轮两个传感器1和后轮两个传感器1的距离不一样，通过信号强度判断出前后轮,传感器1离接收天线2越近，无线信号的强度越强。
步骤五，信号处理器3将相应的胎压数据输送到屏显系统显示。
通过上述方法，可以很准确地通过加速度数据判断出相应的胎压数据对应的轮胎，并将轮胎相应的胎压数据在屏显系统4显示出来，判断准确快速。
信号处理器3通过识别汽车的前进方向(汽车目前是挂的前进挡还是后退档) 和当前传感器1发来的转动方向数据来判断轮胎是左还是右。
基于上述胎压传感器自动定位装置的定位方法分解为左右定位和前后定位两个步骤完成，实现四轮定位。左右定位通过X轴和Z轴的加速度导入算法得出左右位置，前后定位是通过接收接收天线2处理前后位置与信号强度的关系得出。如下简述左右定位的推导和结论。
假设传感器承受向心力加速度a和重力加速度g，为分析之便，假设重力加速度较大。如图3为受力分析图，我们分析了四个特殊位置的受力情况（A，B，C，D受力点）。
1.假设车轮逆时针旋转，有如下统计结果：
  A B C D A
Xa 0 -a 0 a 0
Za a+g g -a+g g a+g
推演出运动的轨迹函数曲线如图4所示，
2.假设车轮顺时针旋转，有如下统计结果： 
  A D C B A
Xa 0 -a 0 a 0
Za a+g g -a+g g a+g
并推演出运动的轨迹函数曲线如图5所示。
通过以上受力分析和获取实际测试中的大量数据，进行抽样分析，模糊处理后，可以得出，以Z轴为参考，可以在转动过程中的任意时刻，来判断顺时针或逆时针的旋转方向，即判断正弦或余弦曲线。车身上的左右轮胎，同向行驶，传感器的X轴相互反相，Z轴不变，可以当做一个是顺时针旋转，一个是逆时针旋转，故可以判断左右轮胎，具体的判断流程如图6所示。前后位置可以通过接收端RSSI（信号强度）来判断，具体的判断流程如图7所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种胎压传感器自动定位装置，其特征在于：包括分别安装在汽车四个车轮上的传感器，汽车的前端或尾端安装有与所述传感器进行无线数据传输的接收天线，所述接收天线连接有信号处理器，所述信号处理器的信号输出端与车内的屏显系统连接。
2.如权利要求1所述的胎压传感器自动定位装置，其特征在于：所述传感器包括MCU微控制器、 X轴加速度传感器、Z轴加速度传感器、压力传感器和无线发射器。
3.如权利要求1所述的胎压传感器自动定位装置，其特征在于：所述屏显系统包括左前轮胎压显示区、左后轮胎压显示区、右前轮胎压显示区和右后轮胎压显示区，所述屏显系统上设有与所述左前轮胎压显示区、所述左后轮胎压显示区、所述右前轮胎压显示区和所述右后轮胎压显示区一一对应的左前轮报警灯、左后轮报警灯、右前轮报警灯和右后轮报警灯。
4.如权利要求1所述的胎压传感器自动定位装置，其特征在于：所述接收天线安装在汽车的前保险杠或者后保险杠上。
5.一种基于权利要求2所述的胎压传感器自动定位装置的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，传感器的MCU微控制器根据X轴加速度传感器和Z轴加速度传感器检测的X轴加速度变化和Z轴加速度变化计算出轮胎转动方向，并将计算结果、传感器的ID和压力传感器检测到的胎压数据通过无线发射器发射出去；
步骤二，接收天线接收无线发射器发射的数据并将其传输给信号处理器；
步骤三，信号处理器根据汽车前进的方向和轮胎转动的方向判断相应轮胎的左右方位，并判断相应的胎压数据对应的左右轮；
步骤四，信号处理器比较胎压信号和/或加速度信号的强弱，以接收天线的位置为基准，比较强的信号对应距离接收天线近的轮胎；
步骤五，信号处理器将相应的胎压数据输送到屏显系统显示。
6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于：在上述步骤三中，设定汽车行驶方向为X轴的正向，Z轴加速度上升且X轴加速度大于零的数据对应逆时针旋转的左轮，Z轴加速度上升且X轴加速度小于零的数据对应顺时针旋转的右轮；Z轴加速度下降且X轴加速度大于零的数据对应顺时针旋转的右轮，Z轴加速度下降且X轴加速度小于零的数据对应逆时针旋转的左轮。
7. 如权利要求5所述的定位方法，其特征在于：所述接收天线安装在汽车的后保险杠上，在上述步骤四中，胎压信号和/或加速度信号的强度大的数据对应汽车后轮，信号强度小的数据对应汽车前轮。
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