CN104118283A

CN104118283A - 一种轮胎气压异常的监测方法和系统

Info

Publication number: CN104118283A
Application number: CN201410314825.0A
Authority: CN
Inventors: 王亮亮; 姚峰军; 王亦雄; 田乐
Original assignee: BEIJING YIXIONG INFOTECH Co Ltd
Current assignee: BEIJING YIXIONG INFOTECH Co Ltd
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2034-07-03
Also published as: CN104118283B

Abstract

本申请提供一种轮胎气压异常的监测方法和系统，包括：A步骤：通过车辆OBD诊断接口读取车辆信息；B步骤：根据所得车辆信息得到车辆轮速ID、轮速字节以及轮速比；C步骤：侦听总线数据，根据所述轮速ID和轮速字节获取各个车轮的转速；和D步骤：根据获得的各个车轮的转速判断车轮的轮胎气压是否亏气。根据此方法提供了一种轮胎气压异常的监测系统。利用本发明，直接读取车辆内部信息，成本低，速度快，而且方便、可靠。

Description

一种轮胎气压异常的监测方法和系统

技术领域

本发明涉及轮胎气压监测方法和系统。

背景技术

汽车在行驶时，爆胎时候引起恶性交通事故的重要原因之一。轮胎在非正常气压下，尤其时候低气压下长时间行驶，很容易导致轮胎帘子线断裂而造成爆胎。轮胎在爆胎前都有不断增强的信息，比如车轮的转速和车轮的滚动半径的变化就是重要的信息。轮胎充气压力变化直接影响轮胎滚动半径的大小和车轮转速的快慢。

胎压监测作为一种提高车辆安全性能的手段，在很多车辆生产厂家中都有应用，有些欧洲中、高级车辆中直接配置有胎压监测，但对于庞大的现役汽车的数量来说，配有胎压监测的车辆的数量仅为冰山一角。那么如何在这些现有车辆上实现胎压实时监测，就成为广大科研人员研究的课题之一。

实现这一方式的手段有直接式和间接式两大类：直接式式在轮胎内或气门嘴上设置机械装置或电子装置，直接检测轮胎气压；间接式是通过检测轮胎气压影响的其他物理量的变化来判断轮胎气压，在车轮上安装测速器或压力传感器，如CN102463858A所公布的发明，在轮胎上固定包括电池、传感器、发射天线在内的发射端和接收端。这方式增加的额外成本高、安装复杂，实用性不强。

CAN是控制局域网络(Control Area Network)的简称，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信，总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准，目前在汽车上已经得到广泛应用。CAN总线连接电控传动系统、防抱死制动系统等，并实时传递各系统的信息，因此CAN总线上具有车轮的转速信息，但各汽车厂商关于轮速信息的定义不同，找到轮速信息并加以利用也是一个难题。

在车辆行进中，还有很多异常的情况，比如偏载、低速、转弯等，这些情况如果不能有效判断，也会影响胎压监测的准确性。

发明内容

为了克服现有的缺陷，本发明提出一种轮胎气压异常的监测方法和系统。

根据本发明的一个方面，提出了一种轮胎气压异常的监测方法，包括:A步骤：通过车辆OBD诊断接口读取车辆信息；B步骤：根据所得车辆信息得到车辆轮速ID、轮速字节以及轮速比；C步骤：侦听总线数据，根据所述轮速ID和轮速字节获取各个车轮的转速；和D步骤：根据获得的各个车轮的转速判断车轮的轮胎气压是否亏气。

根据本发明的另一方面，提供了一种轮胎气压异常的监测系统，包括：车辆识别模块，所述车辆识别模块用于通过OBD采集车辆信息，识别车辆信息；车辆信息库，用于存放车辆识别编码以及车辆厂商、品牌、年代等车辆信息；轮速采集模块，所述轮速采集模块用于通过车辆OBD诊断接口侦听CAN总线数据，根据轮速ID和轮速字节获取车辆各个车轮的转速；和判断模块，用于判断轮胎胎压是否异常。

本发明提供的方法和系统，直接连接汽车的OBD接口，实时侦听和分析CAN总线信息，若有轮胎缺气，几秒钟即可锁定缺气轮胎，同时，还对双侧轮胎同时缺气进行判断，增加了判断的准确性。

附图说明

图1是轮胎气压异常的监测方法流程图。

图2是胎压异常判断方法流程图。

图3是胎压异常检测系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的轮胎气压异常的监测方法和系统进行详细描述。

本发明的原理为：在轮胎持续且较为缓慢漏气的情况下，检测轮胎滚动的圈数与轮胎气压的关系，这种关系是一个特定值，当一个车轮的气压下降时，其直径就会变小，周长变小，汽车移动相同距离时，轮子转动的圈数就会变多。

图1所示为轮胎气压异常的监测方法流程图，包括以下步骤：

A步骤：通过车辆OBD诊断接口读取车辆信息；B步骤：根据所得车辆信息得到车辆轮速ID、轮速字节以及轮速比；C步骤：侦听总线数据，根据所述轮速ID和轮速字节获取各个车轮的转速；和D步骤：根据获得的各个车轮的转速判断车轮的轮胎气压是否亏气。

在车辆第一次上电启动时根据OBD标准读取车辆的唯一识别号VIN，根据车辆信息库确定车系，例如，VIN码为LSGPC52U0DF070026表示2013款雪佛兰科鲁兹。

因为不是所有车型都支持OBD读取VIN，所以对于不支持OBD标准的车型还需要读取CAN总线信息进行识别。每个车型所对应的CAN总线数据是不相同的，根据总线数据在数据库中进行查找确定车辆信息，例如：科鲁兹对应的ID有0x12A,0x12B,0x12C，如果总线信息包括这三个ID，则说明是科鲁兹。

车辆信息库包括车辆VIN表和车型ID表，举例如下：

VIN：{“LSGPC”,“科鲁兹”}，

{“LSGGG”,“迈锐宝”}，

ID： {3,0x12A,0x12B,0x12C,”科鲁兹”}；

{4,0x121,0x122,0x123,0x124,”迈锐宝”}；

识别车辆信息后，要获得轮速ID、轮速字节以及轮速比，比如，骐达的轮速ID是06B，字节0-3分别代表各轮的转速，轮速比为190:1km/h。

进一步地，按如下方法获得轮速ID、轮速字节以及轮速比。

首先，车辆从静止到起步，均匀提速至某一速度，提速40KM/H时，再均匀减速，直到停车。采集并保存这段时间车辆CAN总线上的所有数据，保存所采集到的数据。接着，找到第一帧数据是0(停车状态)，最后的一帧也是0的数据的ID，每个ID发送的间隔时间是固定，而且我们均匀提速或减速，因此具有轮速信息的ID的数值随时间的变化而线性变化，即使有偏差，也会比较小，同时，轮速信息至少有4个字节，通过这样的分析即可找到代表轮速的编码。由于车型的不同，所以数据信息中的位置及个数也不同，例如：本田车型是byte0---byte3中每个字节代表一个轮速，而东风日产的车型是byte0-byte7中每两个字节代表一个轮速。最后确定轮速ID后，还需要对某个车轮的轮速进行确认，即转动各轮胎，采集轮速ID的数据，当某字节变动时该字节就为该轮胎所对应的轮速字节。

轮速比表示轮速字节的数值和车速的比值，车速保持某一速度，比如30km/h，然后采集数据，再让车速保持另一个速度，比如50km/h，采集数据，根据这两次集采结果并利用轮速和车速的线性关系计算成轮速比，例如：30km时采集的数据为150，50km时的数据为250，则可以计算出轮速与车速比例为5:1km/h，所以当采集的轮速字节的数值大于150时，即可认为车速大于30km/h。

侦听总线数据，在得到的总线信息中查找是否存在轮速ID，如果有则获取轮速ID对应的值，再通过轮速字节获取各轮的轮速。

设V_lf表示左前轮转速，V_rf表示右前轮转速，V_lb表示左后轮转速，V_rb表示右后轮转速，计算车速VS，VS为V_lf、V_rf、V_lb和V_rb的平均值；接着进入判断步骤，如图2所示：

(1)当VS小于等于某个预设值，比如30km/h所对应的轮速，舍弃数据，这样可以排除车辆掉头的情况，也可以滤除速度过低时，轮速差值不明显导致误报的可能；当VS大于预设值时，进入下一步判断；

进一步地，还可以设置有效数据计数器，在VS大于预设值时，所述有效数据计数器增1，有效数据计数器的初值为0。

(2)对左右同侧两个轮胎缺气进行判断，设定阈值T1、T2，判断左前轮轮速与右前轮轮速之差与左后轮轮速与右后轮轮速之差是否均大于T1，则若是则认为左转弯或左侧两个轮胎均缺气；如果右前轮轮速与左前轮轮速之差与右后轮轮速与左后轮轮速之差均大于T1，则认为右转弯或右侧两个轮胎均缺气。若不是，则进入(3)；若是，判断两个前轮转速和与两个后轮转速和的差是否小于T2，如果是，则认为同侧轮胎转速和大的那侧转速大的车轮为缺气车轮；如果不是，则舍弃数据，因为此情况为转弯；

(3)对前面两个轮或后面两个轮同时缺气进行判断，设定阈值T3，比较两个前轮转速和与两个后轮转速和之差的绝对值，如果大于T3，则认为在轮速和大的一侧的两轮中，轮速大的为缺气轮胎；如果不大于T3，则进入(4)；

(4)对车辆直行或可认为是直行的情况下进行判断，设定阈值T4，如果V_lf>(V_rf+T4)或V_rf>(V_lf+4)或V_lb>(V_rb+T4)或V_rb>(V_lf+T4)，则值大的车轮的轮胎为缺气轮胎；否则舍弃数据，表示各轮胎正常。

进一步地，各阈值可以设置为如下数值：T1＝VS*2％，T2＝(V_lf+V_rf)*1％，T3＝VS*4％，T4＝VS*2％。

进一步地，在(2)-(4)步骤中，对于缺气轮胎所对应的异常轮胎计数器增1，异常轮胎计数器初值为0。

进一步地，为了保证检测准确性，循环执行若干次，即侦听总线数据，获取轮速信息，进行判断，若有效数据计数器及某轮胎异常计数达到预设的阈值，则确定该轮胎异常。例如，有效数据计数器设置为100，阈值设为60，那么在本次循环计数中，若某个轮对应的异常计数器数值达到60，则表明该轮胎缺气。

进一步地，每次循环间隔100ms，也就是每100ms采集一次数据。

对于车辆行驶中的以下异常情况，本发明都可以很好地防止误报。

1.驱动打滑；对于由于驱动打滑而产生的结果异常，可以通过多次连续检测的方式来排除。例如，可以进行连续检测若干次，直到有效数据达到100次，如果其中有60次检测的结果均为异常，则认为是轮胎胎压异常，再进行报警，这样就有效地避免了由于驱动打滑而产生的结果异常。

2.温度不同会导致车轮内气压不同从而影响车轮半径，但是温度对轮胎的影响是相同的，也就是说如果温度导致轮胎气压变化，那么4个轮胎的变化都是一样的，因此利用本方法判断的是车轮之间的转速差，所以可排除温度因素带来的影响；

3.磨损：在有磨损的情况下，车辆4个车轮都会有不同程度的磨损，即磨损程度大致相同，不会影响判断车轮之间的转速差。

4.装载：装载不同会影响车轮半径不同，当装载是均匀的时候，和温度因素的影响一样，通过判断车轮之间的转速差，可排除此因素的影响。当车辆装载不均匀时，若判断出某轮胎缺气时，此轮胎必定受到了比较大的压力，对其轮胎的寿命及行车的安全也会造成不可预知影响。因而，此时报警不算误报。

进一步地，监测出轮胎异常时，按下面方式报警。

左前车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响1声；

右前车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响2声；

左后车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响3声；

右后车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响4声。

根据本发明的另一方面，提出一种轮胎气压异常监测系统，如图3所示，包括：

车辆识别模块，用于通过OBD采集并识别车辆信息；车辆信息库，用于存放车辆识别编码以及车辆信息；轮速采集模块，用于通过车辆OBD诊断接口侦听CAN总线数据，根据轮速ID和轮速字节，获取车辆各个车轮的转速；判断模块，用于判断轮胎胎压是否异常。

车辆信息库包括车辆VIN表和车型ID表，例如：

VIN：{“LSGPC”,“科鲁兹”}，

{“LSGGG”,“迈锐宝”}，

ID： {3,0x12A,0x12B,0x12C,”科鲁兹”}；

{4,0x121,0x122,0x123,0x124,”迈锐宝”}；

车辆识别模块，在车辆启动时根据OBD标准读取车辆的唯一识别号VIN，根据车辆信息库确定车系。

不是所有车型都支持通过OBD读取VIN，所以对于不支持OBD标准的车型，读取CAN总线信息并比对数据库中的ID以确定车辆信息。

在识别后，设备会鸣笛三声：嘟、嘟、嘟，表示设备可以针对该车正常使用了。

进一步地，还包括轮速信息库，保存各车型的轮速ID、轮速字节以及轮速比，比如，骐达的ID是06B，字节0～3分别代表各轮的转速，轮速比为190:1km/h。每个车型获得轮速ID、轮速字节以及轮速比的方法如下：

判断模块，包括有效数据判断单元、左右同侧双轮判断单元、前后侧双轮判断单元、单轮判断单元。

有效数据判断单元，计算四轮的平均转速，如果平均转速值大于预设的值，比如30km/h所对应的转速值，进入左右同侧双轮判断单元；否则认为轮速采集模块采集的是无效数据，返回轮速采集模块。设V_lf表示左前轮转速，V_rf表示右前轮转速，V_lb表示左后轮转速，V_rb表示右后轮转速。

左右同侧双轮判断单元，对左右同侧两个轮胎缺气进行判断，设定阈值T1、T2，判断左前轮轮速与右前轮轮速之差与左后轮轮速与右后轮轮速之差是否均大于T1，则若是则认为左转弯或左侧两个轮胎均缺气；如果右前轮轮速与左前轮轮速之差与右后轮轮速与左后轮轮速之差均大于T1，则认为右转弯或右侧两个轮胎均缺气。若不是，则进入前、后侧双轮判断单元；若是，判断两个前轮转速和与两个后轮转速和的差是否小于T2，如果是，则计算左侧轮胎转速和和右侧轮胎转速和，轮胎转速和大的那侧的车轮中，转速大的车轮的轮胎为缺气轮胎；如果不是，则舍弃数据，因为此情况为转弯；

前后侧双轮判断单元，对前面两轮或后面两轮同时缺气进行判断，设定阈值T3，比较两个前轮转速和与两个后轮转速和之差的绝对值，如果大于T3，则认为在轮速和大的一侧的两轮中，轮速大的为缺气轮胎；如果不大于T3，则进入单轮判断单元；

单轮判断单元，对车辆直行或可认为是直行的情况下进行判断，设定阈值T4，如果V_lf>(V_rf+T4)或V_rf>(V_lf+4)或V_lb>(V_rb+T4)或V_rb>(V_lf+T4)，则值大的车轮为缺气车轮，相应的异常轮胎计数器增1；否则舍弃数据，表示各轮胎正常；

进一步地，为了保证检测准确性，监测系统还包括计数模块，包含有效数据计数器、每个轮胎对应的异常轮胎计数器；在判断模块的有效数据判断单元中，如果轮速数据为有效数据，则有效数据计数器增1；在确定出缺气轮胎时，相应的异常轮胎计数器增1；如果计数器的数值未达到预先设定的阈值，则循环执行轮速采集模块、判断模块，如果计数器的数值达到阈值和各车轮对应的异常计数器都达到预设的阈值，如果达到，执行报警模块。例如，有效数据计数器设置为100，阈值设为60，那么若有效计数达到100时，某个轮对应的异常计数器数值达到60，则表明该轮的轮胎缺气。

进一步地，每次循环间隔100ms，也就是每100ms采集一次数据。

报警模块按下述方式报警：

左前车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响1声；

右前车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响2声；

左后车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响3声；

右后车轮胎压异常：蜂鸣器每间隔一秒响4声。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方案，但本发明的保护范围并不仅仅局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替代或者改变，都应覆盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种轮胎气压异常的监测方法，包括：

A步骤：通过车辆OBD诊断接口读取车辆信息；

B步骤：根据所得车辆信息得到车辆轮速ID、轮速字节以及轮速比；

C步骤：侦听总线数据，根据所述轮速ID、轮速字节获得各个车轮的转速；和

D步骤：根据获得的4个车轮的转速判断车轮的轮胎气压是否亏气。

2.根据权利要求1所述的方法，所述A步骤中还包括：读取总线信息，通过比较车辆信息库，得到车辆信息。

3.根据权利要求1所述的方法，所述B步骤中的轮速ID、轮速字节及轮速比的获取方法包括：

车辆从静止到起步，均匀提速至某一速度，再均匀减速，直到停车，采集并保存这段时间车辆CAN总线上的所有数据，接着，找到第一帧数据是0，最后一帧也是0的候选ID，按照数据中各字节的值与时间的线性关系以及候选ID中必须有至少4个字节符合所述线性关系来确认轮速ID，之后转动各轮，确认轮速ID中各车轮的轮速字节；车辆提速至两个预设的车速，采集两个车速下轮速字节的值，按轮速和车速的线性关系获取轮速比，即轮速与车速的比值。

4.根据权利要求1所述的方法，所述D步骤包括：

D01步骤：判断获取的轮速数据是否有效；

D02步骤：对左右同侧两个轮胎同时缺气的情况进行判断；

D03步骤：对前侧两个车轮或后侧两个车轮的轮胎同时缺气的情况进行判断；

D04步骤：对车辆直行或认为是直行的情况下进行判断。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：循环执行C步骤和D步骤若干次，其中，

在D01步骤中，对于有效数据，有效计数器增1；

在D02～D04的任一步骤中，在判断出某轮胎缺气时，缺气轮胎所对应的轮胎异常计数器增1，在轮胎异常计数达到预设的阈值时，确定该轮胎异常。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤E：在轮胎气压异常时，进行报警。

7.一种轮胎气压异常的监测系统，包括：

车辆识别模块，所述车辆识别模块用于通过OBD采集车辆信息，识别车辆信息；

车辆信息库，用于存放车辆识别编码以及车辆厂商、品牌、年代等车辆信息；

轮速采集模块，所述轮速采集模块用于通过车辆OBD诊断接口侦听CAN总线数据，根据轮速ID和轮速字节，获得车辆各个车轮的转速；和

判断模块，用于判断轮胎胎压是否异常。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述车辆识别模块从CAN总线读取车辆信息，并对比车辆信息库得到车辆信息。

9.根据权利要求7所述的系统，还包括轮速信息库，所述轮速信息库保存轮速ID、轮速字节以及轮速比信息。

10.根据权利要求7所述的系统，所述判断模块包括有效数据判断单元、左右同侧双轮判断单元、前后同侧双轮判断单元、单轮判断单元，

其中所述有效数据判断单元用于计算各轮转速的平均值；当所述平均值大于预设值时，设定各轮轮速数据为有效数据；当各轮轮速的平均值小于预设值时，舍弃数据；

其中所述左右同侧双轮判断单元用于在各轮轮速数据为有效数据时，对同侧两个轮胎缺气进行判断；

其中所述前后同侧双轮判断单元用于在各轮轮速数据为有效数据时，对前面两个轮胎或后面两个轮胎同时缺气进行判断；

其中所述单轮判断单元用于在各轮轮速数据为有效数据时，对车辆直行或认为是直行的情况下对单个轮胎进行判断。

11.根据权利要求7所述的系统，还包括计数模块和报警模块，所述计数模块包含有效数据计数器、和与每个轮胎相对应的异常轮胎计数器；在各轮轮速数据为有效数据时，有效数据计数器增1；在确定出缺气轮胎时，相应的异常轮胎计数器增1；所述报警摸块，在循环执行轮速采集模块、判断模块，异常轮胎计数器的计数达到阈值时报警。