CN104640719B - 用于定位配有结合了测量车轮的操作参数的装置的电子单元的所述车轮的位置的方法 - Google Patents

用于定位配有结合了测量车轮的操作参数的装置的电子单元的所述车轮的位置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于定位包括安装在每个车轮上的电子单元(1‑4)的车辆(V)的车轮(5‑8)的位置的方法，所述电子单元(1‑4)结合了测量所述车轮的操作的预定的位置参数的装置(9)、以及用于测量所述车轮的所述位置参数的固定装置(13‑16)，该固定装置(13‑16)被分配给每个车轮位置并且安装在所述车辆(V)上。该定位方法在于：一方面，对于每个电子单元(1‑4)来说，比较由结合在所述电子单元中的移动测量装置(9)测量的值与由每个固定测量装置(13‑16)测量的值，并且另一方面，比较由分配给所述车轮位置的固定测量装置(13‑16)测量的值与由移动测量装置(9)中的每一个测量的值，然后在车轮位置和电子单元之间存在相互对应关系时将所述车轮位置分配给所述电子单元(1‑4)。

Description

用于定位配有结合了测量车轮的操作参数的装置的电子单元 的所述车轮的位置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于定位安装在车辆上的车轮的位置的方法，该车轮配有结合了测量所述车轮的操作参数的装置的电子单元，该车辆包括用于测量此参数的装置。
背景技术
为了安全目的，越来越多的机动车辆设置了监测系统，该系统包括安装在车辆的每个车轮上的传感器，用于测量装配到这些车轮的轮胎的诸如压力或温度的参数，并且旨在将测量参数中的任何异常变化告知驾驶员。
这些监测系统常规地设有安装在车辆的每个车轮上的电子单元，其除了上述传感器之外还结合了微处理器和射频发射器；并且设有用于接收由发射器发送的信号的中央单元，包括结合了连接到天线的射频接收器的计算机。
将由这些监测系统解决的问题之一是，要求将由中央单元接收的每个信号与关于发出信号的电子单元的和因此车轮的位置的信息相关联，这种要求在车辆的使用寿命内始终存在，这意味着必须遵守该要求，甚至在已更换车轮之后，或者更简单地说，在这些车轮的位置已互换之后。
目前已提出用于定位车辆的车轮的位置的许多方法，包括诸如尤其在专利EP 0806 306和EP 0 895 879中描述的那些的定位方法，这些方法的原理基于在由装配到车轮的传感器发送的信号与由安装在此车轮附近的车辆上的传感器发送的信号之间求得的相关性。
由于大多数现有的车辆装配有主动安全系统，例如，用于防止车轮锁定的ABS系统或用于动态稳定性控制的ESP系统，这些定位方法尤其在其安装成本方面很受关注，因为车轮定位通过由所述主动安全系统的传感器发送的信号与由通常结合在监测系统的电子单元中的传感器发送的信号的相关性来进行。
因此，这些定位方法的应用只需要实现用于处理发送的信号的软件，而不需要任何额外的专用设备。
发明内容
本发明也提出一种基于此相关性原理的定位方法，主要目的是提供一种这种类型的定位方法，该方法在反应性和可靠性方面提供非常高的性能。
为此，本发明提出一种用于定位车辆的车轮的位置的方法，该车辆包括：
- r个车轮，每个车轮配有电子单元，该电子单元结合了用于测量称为位置参数的所述车轮的预定的操作参数的称为移动装置的装置以及旨在发射信号的发射器，该信号包括表示所述位置参数的测量值的数据和所述电子单元的识别码，
- r个称为固定装置的装置，该装置分配给每个车轮位置并且安装在车辆上以用于测量所述车轮的位置参数，
- 以及中央单元，其安装在车辆上并且设有用于接收一方面来自电子单元的信号和另一方面表示由固定测量装置测量的值的数据的装置，
- 所述定位方法在于研究在由固定测量装置测量的值和由移动测量装置测量的值之间的相关性，以便将车轮位置分配给每个电子单元。
根据本发明，该定位方法的特征在于：
- 对于每个电子单元来说，将表示由结合在所述电子单元中的移动测量装置测量的值的数据与由r个固定测量装置中的每一个测量的数据相比较，并且研究在所述数据之间的相关性，以便在电子单元和车轮位置之间建立对应关系，
- 对于每个车轮位置来说，将表示由分配给所述车轮位置的固定测量装置测量的值的数据与由结合在电子单元中r个移动测量装置中的每一个测量的数据相比较，并且研究在所述数据之间的相关性，以便在车轮位置和电子单元之间建立对应关系，并且
- 在所述车轮位置和所述电子单元之间存在相互对应关系时，将车轮位置分配给电子单元。
根据本发明的定位方法因此在于搜索一方面每个电子单元的“优选”车轮位置和另一方面每个车轮位置的“优选”电子单元，以便在所述电子单元和所述车轮位置之间建立互相关性。
在实践中，此决策程序非常简单并且容易实现，其导致比由现有程序所获得的快至少30%至40%的收敛速度，在最好的情况下，时间上的节省高达70%。
该定位方法因此导致在系统的性能和稳健性方面的显著改善，并因此导致在所述系统的设计中更大的机动自由。
该定位方法也可用来训练装配到已安装在车辆上的车轮的电子单元。为此，有利地，根据本发明，为每个电子单元确定表示表示为车轮位置中的每一个而求的离差（dispersion）的值之和的值，将该总值与预定的阈值相比较，并且在该总值低于所述阈值时从定位程序中排除该电子单元。
根据如本发明的方法的一个有利的实施例，确定表示由移动测量装置测量的值相对于由固定测量装置测量的值的离差的诸如方差（variance）的数据，以便研究相关性。
另外，为了研究相关性，根据本发明，为每个电子单元/车轮位置对有利地确定表示称为总比率的比率的数据元，其为由所述电子单元测量的值的离差的权重与由其它电子单元中的每一个测量的值的离差的权重的比率。
而且，为了确定每个总比率，根据本发明，首先为每个电子单元/车轮位置对计算单元比率，每个单元比率对应于由所述电子单元测量的值的离差的权重与由其它电子单元中的每一个测量的值的离差的权重的比率，并且计算单元比率的乘积，以便确定总比率。
每个单元比率的值也有利地作为为了确定其而“处理”的信号的数目的函数而被调整，并且为此，根据本发明而有利地确定来自每个电子单元的信号的阈值数，在该阈值以上，单元比率的值被用加权系数修正，该加权系数的值随着所接收的信号的数目而增加。
根据如本发明的方法的另一个有利的实施例，为了相关性而计算以下内容：
- 对于每个电子单元并且对于每个车轮位置来说的特征值，其等于为该车轮位置计算的总比率与为不同的车轮位置计算的所有总比率之和的比率，
- 对于每个车轮位置并且对于每个电子单元来说的特征值，其等于为该电子单元计算的总比率与为不同的电子单元计算的所有总比率之和的比率。
另外，根据本发明，将分别与电子单元和车轮位置有关的两个具体的特征值有利地结合，以便限定称为组合特征值的特征值。
在此基础上，根据本发明的方法有利地在于为了相关性而计算：
- 对于每个电子单元并且对于每个车轮位置来说的标准化的特征值，其等于为该车轮位置计算的组合特征值与为不同的车轮位置计算的所有组合特征值之和的比率，
- 对于每个车轮位置并且对于每个电子单元来说的标准化的特征值，其等于为该电子单元计算的组合特征值与为不同的电子单元计算的所有组合特征值之和的比率。
根据本发明，该程序中的最后步骤有利地在于比较每个标准化的特征值与预定的阈值，并且在所述特征值大于该阈值时分配表示电子单元/车轮位置对的对应关系的值。
附图说明
本发明的其它特征对象和优点将参考附图从下面的详细描述显而易见，附图以非限制性示例的方式表示本发明的优选实施例。在这些图中：
- 图1是车辆的示意性俯视图，该车辆设有监测系统和主动安全系统，允许执行根据本发明的用于定位所述车辆的车轮的位置的方法，以及
- 图2是此车辆的示意图，在图上提供了用于解释根据本发明使用的方法的标记。
具体实施方式
根据本发明的方法适合用于定位如图1所示的车辆V的车轮的位置，该车辆具有四个车轮5-8且配有用于监测诸如压力和/或温度的轮胎参数的系统，并且配有主动安全系统，例如ABS车轮防锁定系统或ESP动态稳定性控制系统。
在多数情况下，监测系统常规地包括在与每个车轮5-8相关联的第一位置中的电子单元1-4，电子单元1-4例如固定到所述车轮的轮辋，以便定位在轮胎轮廓内部。
这些电子单元1-4中的每一个结合了连接到微处理器计算机单元的专用于轮胎参数的测量的传感器，微处理器计算机单元连接到发射器10。
这些电子单元1-4中的每一个还常规地结合了用于测量所述电子单元的角位置的装置9。这些测量装置可以有利地由加速度计构成，加速度计适于提供表示重力的值和因此电子单元的角位置的值的调制信号，该信号的频率等于车轮的旋转频率，其也可用来计算所述车轮的旋转速度。
监测系统还包括位于车辆V中的中央单元11，其具有微处理器并结合了接收器12，以用于接收由四个电子单元1-4中的每一个的发射器10发射的信号。
车辆V也配有诸如ABS车轮防锁定系统或ESP动态稳定性控制系统的主动安全系统，其具有定位在车辆V上的四个车轮速度传感器13-16，每个传感器被置于车轮5-8附近并且适于提供表示所述车轮的旋转速度的数据。
另外，该主动安全系统具有ABS或ESP计算机17，其连接到各个车轮速度传感器13-16，以便接收由所述传感器测量的车轮速度信息，并且被编程为进行预先调整以防止车轮5-8的锁定。
在多数情况下，车轮速度传感器13-16由电感式传感器、磁阻式传感器或霍尔效应传感器组成，其适于在齿轮或磁性轮上测量每个车轮5-8的速度。
为了定位车辆V的每个车轮5-8，根据本发明的方法包括根据下文所述方法使用由加速度计9和传感器13-16提供的数据。
首先，装配到车轮5-8的电子单元1-4传送多个信号，以用于所述电子单元的预定的角位置。
这些信号的传输周期为几秒的数量级，通常15至20秒，以便一方面符合射频标准，并且另一方面允许车轮5-8的充分“去同步化”。
同时，传感器13-16向计算机17传送表示相关联的车轮5-8的取向的数据，该数据呈可转换为角度值的值(齿轮的齿数等)的形式。
在主动安全系统的情况中，这些信号的传输周期显著短于电子单元5-8的传输周期，为例如10ms至20ms的数量级。
下面借助于数表描述根据本发明使用的定位方法，该数表表示在该定位方法中依次获得的值。
该定位方法的第一步骤在于：
- 通过在由加速度计9提供的数据和由传感器13-16提供的数据之间的相关性为每个电子单元1-4构造用于每个电子单元1-4的四个分布，也就是说，每个车轮位置5-8一个分布，
- 对于每个分布来说，计算表示所述分布的离差的值，在该示例中，该离差在于此分布的方差。
这些方差表示在下表中(其表示每个方差的实际值(表1))，然后是每个方差的四舍五入值(表2)，其中：
- Nb表示来自每个电子单元1-4的信号数，在其基础上计算了方差，并且
- Vi表示为每个电子单元(i)求得的方差，其中i = 1至4，分别针对前左位置(FL)、前右位置(FR)、后右位置(RR)和后左位置(RL)。
表1：方差(实际值)
ID\方差 Nb V1 (FL) V2 (FR) V3 (RR) V4 (RL)
1_FL 15 300.64 733.3066667 523.8222222 803.1733333
2_FR 15 757.9288889 268.8888889 616.9955556 812.3822222
3_RR 15 465.9733333 572.3822222 184.5155556 480.0622222
4_RL 15 628.3288889 291.4488889 638.0622222 149.36
表2：方差(四舍五入值)
ID\方差 RF Nb V1 (FL) V2 (FR) V3 (RR) V4 (RL)
1_FL 15 301 733 524 803
2_FR 15 758 269 617 812
3_RR 15 466 572 185 480
4_RL 15 628 291 638 149
下表3中所示的下一步骤在于为每个电子单元1-4/车轮位置5-8对计算图2中所示的单元比lij = Vj/Vi，每个单元比对应于由所述电子单元测量的值的离差的权重与由其它电子单元中的每一个测量的值的离差的权重的比率。
表3：单元比lij
ID\比率 Nb l12 l13 l14 l23 l24 l34
1_FL 15 2.44 1.74 2.67 0.71 1.1 1.53
2_FR 15 0.35 0.81 1.07 2.29 3.02 1.32
3_RR 15 1.23 0.4 1.03 0.32 0.84 2.59
4_RL 15 0.46 1.02 0.24 2.19 0.51 0.23
然后，通过作为来自每个电子单元1-4的信号数Nb(在其基础上计算方差)的函数的加权系数来修正这些值lij。
该加权系数设计成使得这些值lij的影响与接收的信号数Nb成正比，并且由于这些值旨在彼此相乘，如下一步骤中所述，目的是使它们接近中值，当信号数Nb较小时，对于乘积来说等于1。
以举例的方式，该加权系数可以在0%的值Cp (Nb ≤ 2)和100%的值Cp (Nb ≥10)之间变化，其中例如对于Nb = 7来说，中间值Cp为60%。
另外，在加权系数的这些值Cp的基础上，所接受的值lij等于：
- Cp% (lij – 1)，当lij ≥ 1时，
- 1–(Cp% (1-lij))，当lij < 1时。
在此数值示例中，对于每个电子单元1-4来说，接收的信号数Nb等于15，并且加权系数因此等于100%，并且因此对计算值lij没有影响。
下一步骤是为每个电子单元1-4/车轮位置5-8对计算表示称为总比率的数据元，其为由所述电子单元测量的值的离差的权重与由其它电子单元中的每一个测量的值的离差的权重的比率。
此计算是如下表所示为给定的电子单元的第i行的每一列计算乘积∏lij的情况，其中，i=1至4，j=1至4，并且j ≠ i。
因此，要注意的是，第1列的值(FL)等于值l12×l13×l14，第2列的值(FR)等于值l21×l23×l24，依此类推。
应该指出的是，值lji等于1/lij，并且因此在下表中给出的值lij足以计算所有的总比率。
如下表4所示，也得到每行和每列的总比率的最大值(MAX)。
表4：总比率(四舍五入值)
下一步骤是为每个电子单元1-4和每个车轮位置5-8计算特征值，该特征值在于标准化比率，其等于为该车轮位置5-8计算的总比率与为不同的车轮位置计算的所有总比率的值MAX(上表的每一行的总比率的最大值)的比率。
此步骤的结果在下表5中示出。
表5：电子单元的标准化比率
类似地，如下表6所示，为每个电子单元1-4且为每个车轮位置5-8计算特征值，该值在于标准化比率，其等于为该电子单元1-4计算的总比率与为不同的该电子单元1-4计算的所有总比率的值MAX(总比率的表的每一列的总比率的最大值(MAX))的比率。
表6：车轮位置的标准化比率
下一步骤的结果在下表7中示出，其在于为每个电子单元1-4/车轮位置5-8对结合两个特征值(其分别在于电子单元1-4和车轮位置5-8的标准化比率)，以便限定称为组合特征值的特征值，其在于组合的标准化比率。
表7：组合的标准化比率
下一步骤是求得以下问题的答案：“每个位置的优选电子单元1-4是哪个?”
为此，为每个电子单元1-4且为每个车轮位置5-8计算标准化的特征值(表8)，其等于为该车轮位置5-8计算的组合的特征值(上表7中的值)与为不同的车轮位置5-8计算的所有组合的特征值之和(上表的每一行之后)的比率。
表8：电子单元的标准化的特征值
类似地，下一步骤是求得以下问题的答案：“每个电子单元1-4的优选位置是哪个?”
为此，为每个车轮位置5-8且为每个电子单元1-4计算标准化的特征值(表9)，其等于为该电子单元1-4计算的组合特征值与为不同的电子单元1-4计算的所有组合特征值之和(组合的特征化比率的表的每一列之和)的比率。
表9：车轮位置的标准化的特征值
下两个步骤的结果在以下两个表(8和9)中示出，其在于比较先前的两个表的每一个值与预定的阈值(在本例中等于0.9)，并且在所述特征值高于阈值时将表示对应(在本例中等于1)的值分配给电子单元1-4/车轮位置5-8对，并且在相反的情况下分配表示不对应的值(在本例中等于0)。
表10：与电子单元有关的比较
表11：与车轮位置有关的比较
最后，最后一步是将上面两个表(表10和11)的结果结合，以便检查是否存在由在本例中等于2的组合值表示的相互对应关系(表12)。
当发现至少三个对应关系时，定位程序结束，第四个对应关系可从已建立的对应关系推断。
表12：相互对应关系
在以上所示示例中(表12)：
-标识符1 (车轮5)在前左位置，
-标识符2 (车轮6)在前右位置，
-标识符3 (车轮7)在后右位置，并且
-标识符4 (车轮8)在后左位置。

Claims (10)

1.一种用于定位车辆(V)的车轮的位置的方法，包括：
- r个车轮，每个车轮配有电子单元(1-4)，所述电子单元(1-4)结合了用于测量所述车轮的预定的操作参数的移动测量装置(9)以及旨在发射信号的发射器(10)，所述预定的操作参数被称为位置参数，所述信号包括表示所述位置参数的测量值和所述电子单元的识别码的数据，
- r个固定测量装置(13-16)，其被分配给每个车轮位置(5-8)并且安装在所述车辆(V)上以用于测量所述车轮的所述位置参数，
- 以及中央单元(11)，其安装在所述车辆(V)上并且设有用于一方面接收来自所述电子单元(1-4)的信号并另一方面接收表示由所述固定测量装置(13-16)测量的值的数据的装置(12)，
- 所述定位方法在于研究在由所述固定测量装置(13-16)所测量的所述值与由所述移动测量装置(9)所测量的那些值之间的相关性，以便将车轮位置(5-8)分配给每个电子单元(1-4)，该定位方法的特征在于：
- 对于每个电子单元(1-4)，将表示由结合在所述电子单元中的所述移动测量装置(9)测量的所述测量值的数据与由所述r个固定测量装置(13-16)中的每一个测量的数据相比较，并且研究在所述数据之间的所述相关性，以便在电子单元(1-4)和车轮位置(5-8)之间建立对应关系，
- 对于每个车轮位置(5-8)，将表示由所述固定测量装置(13-16)测量的所述值的数据与由结合在所述电子单元(1-4)中的所述r个移动测量装置(9)中的每一个测量的数据相比较，并且研究在所述数据之间的所述相关性，以便在车轮位置(5-8)和电子单元(1-4)之间建立对应关系，并且
- 在所述车轮位置和所述电子单元之间存在相互对应关系时，将车轮位置(5-8)分配给电子单元(1-4)。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，确定表示由所述移动测量装置(9)测量的所述值相对于由所述固定测量装置(13-16)测量的所述值的离差的数据，以便研究所述相关性。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，对于每个电子单元(1-4)而确定表示代表了对于所述车轮位置(5-8)中的每一个而求的所述离差的所述值之和，将这种总值与预定的阈值相比较，并且在这种总值低于所述阈值时从定位程序中排除所述电子单元(1-4)。
4.根据权利要求2和3中的任一者所述的定位方法，其特征在于，对于每个电子单元(1-4)/车轮位置(5-8)的对，为每个电子单元(1-4)确定表示被称为总比率的比率的数据元，所述比率是由所述电子单元测量的所述值的所述离差的权重与由其它所述电子单元中的每一个测量的所述值的所述离差的权重的比率，以便研究所述相关性。
5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，为了确定每个总比率，首先为每个电子单元(1-4)/车轮位置(5-8)的对计算单元比率，每个单元比率对应于由所述电子单元测量的所述值的所述离差的权重与由其它所述电子单元中的每一个测量的所述值的所述离差的权重的比率，并且计算所述单元比率的乘积，以便确定所述总比率。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，限定来自每个电子单元(1-4)的信号的阈值数，在所述阈值以上，所述单元比率的所述值被用加权系数修正，所述加权系数的值随着所接收的信号的数目而增加。
7.根据权利要求5和6中的任一者所述的定位方法，其特征在于，为了所述相关性之目的而计算以下内容：
- 对于每个电子单元(1-4)并且对于每个车轮位置(5-8)，等于为该车轮位置(5-8)计算的所述总比率与为不同的车轮位置计算的所有所述总比率之和的比率的特征值，以及
- 对于每个车轮位置(5-8)并且对于每个电子单元(1-4)，等于为该电子单元(1-4)计算的所述总比率与为不同的电子单元（1-4）计算的所有所述总比率之和的比率的特征值。
8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，对于每个电子单元(1-4)/车轮位置(5-8)的对，将分别与所述电子单元(1-4)以及所述车轮位置(5-8)有关的两个具体的特征值结合，以便限定称为组合特征值的特征值。
9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，为了所述相关性之目的而计算以下内容：
-对于每个电子单元(1-4)并且对于每个车轮位置(5-8)，等于为该车轮位置(5-8)计算的所述组合特征值与为不同的车轮位置(5-8)计算的所有所述组合特征值之和的比率的标准化的特征值，
- 对于每个车轮位置(5-8)并且对于每个电子单元(1-4)，等于为该电子单元(1-4)计算的所述组合特征值与为不同的电子单元(1-4)计算的所有所述组合特征值之和的比率的标准化的特征值。
10.根据权利要求9所述的定位方法，其特征在于，将每个标准化的特征值与预定的阈值相比较，并且如果所述特征值大于所述阈值，将表示对应关系的值分配给所述电子单元(1-4)/车轮位置(5-8)的对。
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