CN105263731A - 脉冲宽度测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

轮胎监测设备，包括安装在轮胎上的监测器以及用于测量由监测器产生的脉冲的宽度的脉冲宽度测量装置。该脉冲宽度测量装置包括用于产生脉冲频率表示的频率分析器、用于确定该频率表示最小值的信号处理器、以及脉冲宽度估算器，该估算器用于求该最小值的倒数，以产生用于脉冲宽度的测量值。该轮胎监测装置使用该脉冲宽度测量值表示轮胎的特性。

Description

脉冲宽度测量方法及装置
技术领域
本发明涉及脉冲宽度测量方法及装置。具体地，本发明涉及但不限于测量来自安装在车用轮胎上的监视器的输出信号中的脉冲宽度的方法及装置。
背景技术
在许多应用中，都希望能够测量电信号的脉冲宽度。例如，对来自安装在轮胎上的监视设备的一系列脉冲的脉冲宽度测量可用于估算轮胎的压痕，从而用于估算轮胎的其他特性。
这可以在时间域中通过对脉冲信号进行低通滤波以减少噪声，之后对信号中两个慎重选择的参考点之间的时间间隔(例如，特定阈值的跨度)进行测量来实现。不幸的是，在较差的信噪比情况下，需要进行相对重的过滤，以减少噪声，而这会影响到信号的形状，从而改变信号的宽度。另外，由于取决于脉冲的形状，因此，参考点的选择会比较困难，不会普遍地适用于每种可能的情形。合适的过滤器设计由脉冲宽度和脉冲率决定，如果这些参数变化，则过滤器应对应、实时地被调整，以保持最优的降噪效果，限制脉冲变形。最后，锐截止滤波器会在信号中引入纹波，而纹波会导致测量错误。
因此，需要提供一种改进的脉冲宽度测量方法及装置。
发明内容
本发明的第一方面提供了用于测量目标信号中脉冲的宽度的装置，所述装置包括：
频率分析器，用于产生所述脉冲的频率表示；
信号处理器，用于确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；
脉冲宽度估算器，用于求所述最小值的倒数，以产生所述脉冲宽度的测量值。
优选地，所述最小值为或来自相对基准频率的、在所述频率表示中检测到的一第一最小值。
有益地，所述信号处理器用于通过使用所述频率表示的两个或多个其他频率值对检测到的最小频率值进行插值，计算所述最小值。
本发明的第二方面提供了用于测量目标信号中脉冲的宽度的方法，所述方法包括：
产生所述脉冲的频率表示；
确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；以及
求所述最小值的倒数，以产生所述脉冲宽度的测量值。
本发明的第三方面提供了一轮胎监测设备，所述轮胎监测设备包括安装在轮胎上的监测器，所述监测器在使用中生成目标信号，所述轮胎监测设备包括用于测量所述目标信号中脉冲的宽度的装置，所述装置包括：
频率分析器，用于产生所述脉冲的频率表示；
信号处理器，用于确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；
脉冲宽度估算器，用于求所述最小值的倒数，以产生用于所述脉冲宽度的测量值，所述轮胎监测设备用于使用所述脉冲宽度测量值表示所述轮胎的至少一特性。
本发明的第四方面提供了用于通过安装在轮胎上的一监测器测量目标信号中脉冲的宽度的方法，所述方法包括：
产生所述脉冲的频率表示；
确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；
求所述最小值的倒数，以产生所述脉冲宽度的测量值；以及
使用所述脉冲宽度测量值表示所述轮胎的至少一特性。
在优选实施例中，对脉冲的频率内容进行分析，该分析固有地不需要任何预先过滤(如果是数字化处理则假设输入信号被正确地采样)。这是因为输入信号中出现的任何附加的噪声会传遍整个频谱，而只有频率的有限范围被实际观测到，这可产生非常有效的噪声过滤。
本发明的优选实施例提供了受到噪声影响的脉冲的宽度估算，该估算不会依赖于目标信号的预过滤，因此，可保留脉冲的原始波形。
从属权利要求则描述了其他优选的特征。
在参考附图对下面特定实施例进行描述的基础上，本领域技术人员将会清楚本发明更多有益的方面。
附图说明
下面将参考附图，通过示例的形式对本发明的实施例进行描述，其中：
图1为结合车辆一些部分的轮胎监测系统的实施例的框图；
图2为包括在图1系统中的轮胎监测设备的框图；
图3A和图3B分别为包括内固定型轮胎监测单元的轮胎的侧视示意图以及端视示意图；
图4A为一曲线图，该曲线图示出了时间域内三个样本脉冲信号；
图4B为一曲线图，该曲线图示出了图4A中各脉冲信号各自的频率分析；
图5A为一曲线图，该曲线图描述了来自时间域中示出的轮胎监测器的输出信号的一示例；
图5B为一曲线图，该曲线图示出了图5A中输出信号的频率分析；
图6为用于确定脉冲最小频率的信号处理装置的框图，该装置适合与本发明实施例一起使用；
图7为实施本发明一方面的一流程图，该流程图示出了测量脉冲宽度一般性方法；
图8为一流程图，该流程图示出了图7中方法的一特定实施例，其中，滤波器组被用于执行目标信号的频率分析；以及
图9为一流程图，该流程图示出了图7中方法的一可选实施例，其中，快速傅里叶变换(FFT)被用于执行目标信号的频率分析。
具体实施方式
请参考附图中的图1，图中示出了位于车辆100原位置上的、引用数字为102的轮胎监测系统。为了描述清楚，只示出了便于理解本发明的车辆100某些部分和系统102。
车辆100包括轮子104、106、108以及110，每个轮子包括安装在轮辋上的轮胎。系统102包括控制单元112(例如，车辆引擎控制单元(ECU)或车身控制模块(BCM))以及轮胎监测器124、126、128以及130，通常情况下这些监测器可以被称为传感器、信号传送器、轮子配件或类似称谓。轮胎监测器124、126、128以及130对轮胎特性进行测量，并将对应的轮胎数据传送给控制单元112，控制单元112接收这些数据并进行处理。通常地，一个轮胎监测器关联一个车辆100轮子。
在典型实施例中，轮胎监测器能够测量轮胎压力，并能够将数据传送到控制单元112，该数据包括但不限于表示测量的轮胎压力的数据以及唯一用于标识各个轮胎监测器的标识信息。轮胎监测器124、126、128以及130每一个都包括一合适电源的无线信号传送器，信号传送器通常情况下为一电池(或其它)供电的射频(RF)发射器，通常情况下，还包括压力传感器，以用于测量轮胎中的气体(一般是空气)的压力。在这些实施例中，系统102可以被称为轮胎压力监测系统(TPMS)。
系统102可使用任何合适的控制单元。作为示例地，在示出的实施例中，控制单元112可包括控制器132(例如，车用ECU)、内存设备134以及用于接收来自轮胎监测器的无线传送信息的接收器136。
现在请参考图2，图中示出了轮胎监测器200一实施例的框图。轮胎监测器200包括控制器202、电源(例如，电池204)、一个或多个传感器(在该示例中为一压力传感器208和一个或多个压电运动传感器210、212)、无线信号传送器214以及天线216。
监测器200通常还包括应答器线圈206。明显地，监测器200可使用电池或任何非电池的通用电源，例如，热电和/或压电发电器和/或电磁感应器。轮胎监测器200通常还可以包括温度传感器，以用于测量轮胎和/或轮胎中气体的温度。在该示例中，运动传感器210、212每个都包括轮胎震动传感器，以用于产生对应于轮胎加速的电信号，其中，震动传感器可对加速度和/或加速度的变化快速作出反应，电信号则可表示感应到的加速度、加速度变化和/或加速变化率(电信号通常与这些通常成比例)。可选地，传感器210、212每个可包括一种可选类型的传感器，例如，加速度传感器、加速度测量设备、加速计或微机电系统(MEMs)传感器，类似地，该可选类型的传感器能够对加速度值和/或加速度的变化作出响应。通常地，震动传感器可被称为压电旋转传感器。在可选实施例中，其他类型的压电旋转传感器或其他类型的运动传感器、压力传感器、位移传感器或转动传感器可替换这里描述的震动传感器。
在示出的实施例中，压力传感器208检测轮胎监测器200关联的轮胎的气动气压。温度传感器209测量轮胎和/或轮胎中气体的温度。在可选的实施例中，可由用于检测轮胎数据的其他设备配合或替换压力传感器208，或者省略传感器208。
在轮胎监测器200中提供了传感器接口，在该示例中该接口为震动传感器接口207，该传感器接口用于提供必要的控制信号以及检测来自震动传感器210、212的电信号。在一实施例中，震动传感器210、212用于对加速度进行响应，以产生电荷输出信号形式的输出。通常地，输出信号大约为1mV/g。震动传感器接口207接收实质上为模拟信号的电输出信号，对该信号进行放大并过滤，以向控制器202输出对应的处理后输出信号。震动传感器接口207根据来自控制器202的控制信号进行运行。优选地，震动传感器210、212可通过复用技术共享相同的接口207。
在使用过程中，当轮子转动时，基于震动传感器210、212中的一个或两个传感器产生的电信号，控制器202可确定轮胎的至少一个特性。例如，震动传感器的输出可被用于确定轮胎是位于车辆的左边还是右边，和/或轮胎是否在转动。控制器202可由任何合适的组件来实施，例如，微处理器、微控制器或其他合适的可编程数据处理设备，以执行这里描述的功能。
图3示出了轮胎301的一部分，在这里，轮胎301安装有轮胎监测单元200。通常地，单元200通过合适的方式安装或连接在轮胎301的内表面上，特别是安装在车轮踏面上，而不是内壁上。该轮胎的轮胎监测单元通常被称为轮胎安装传感器(tyremountedsensor，TMS)。随着轮胎301转动，在任何给定的时间，与路面接触的轮胎301的该部分被压平。被压平部分即为轮胎的压痕。作为示例地，压痕的一个或多个特性(作为示例地，尺寸，例如具体通常在车辆行驶方向上测量的长度)可被用于指示轮胎的负载。由传感器210、212中任意一个或两个产生的电信号可被用于测量该压痕，具体地用于测量其长度，下面将对此进行详细描述。应理解，虽然示出的实施例包括两个传感器210、212，然而，本发明的可选实施例可不只一个传感器或多于两个传感器，以用于提供一个或多个目标信号，而该一个或多个目标信号的脉冲宽度则可以被测量。
当车辆在行驶时，由传感器210、212或其中一个产生的电输出信号包括一系列脉冲，每个脉冲对应于携带监测器200(更具体地是携带传感器210、212)的轮胎一部分冲击马路或车辆行驶的其他表面时的一实例。图5A示出了时间域中传感器210、212中的一个或两个传感器产生的信号的一示例，图5A中的信号为采样的信号(信号中没有内插)，信号描述了两个脉冲P1、P2。这些脉冲的宽度用于指示轮胎压痕长度，该宽度通常被实时测量。
在本发明的优选实施例中，目标信号(例如，来自传感器210、212中任何一个或其他目标信号处理传感器的输出信号)中脉冲宽度的测量值可通过在脉冲频域表示中从基准频率值开始检测第一最小频率值(该值可能为空值)来获得。当最小值出现时，通过求频率值的倒数可得到脉冲宽度的测量值。在矩形脉冲情况下，这与确切的宽度相对应，该测量值对脉冲幅度总是不敏感，且与脉冲宽度成比例。可以对基准频率值进行选择，以适应于应用场景，基准频率值可以为0或更高。例如，对于典型的轮胎安装传感器(TMS)，基准频率可大约为40Hz。更普遍地，基准频率可以为相对目标信号的频率表示中可能出现的最低频率，具体地为关于目标信号脉冲的最低频率。
现在请参考图4A、4B，图中分别示出了一曲线图，其中一曲线图示出了时间域中三个样本脉冲信号Pa、Pb、Pc，一曲线图示出了各个脉冲信号Pa、Pb、Pc对应的各自频率表示Fa、Fb、Fc。其中，每个脉冲Pa、Pb、Pc以时间等于0为中心。脉冲Pa、Pb为矩形脉冲，Pb比脉冲Pa宽50％，脉冲Pc为抛物线脉冲。
从图4B可以看出，由单个矩形时间域的脉冲持续时间T的任何合适变换(例如，频率变换)产生的信号包括基正弦信号，其第一零点或最小值出现在频率fmin＝1/T处，在该示例中，频率变换为傅里叶变换。在实践中，信号通常被粗略地通过矩形脉冲逼近。尽管如此，其频谱仍然以频率fmin处的最小值为特征，该频率的倒数值提供了脉冲宽度的测量值。
时间域信号(通常在变换前被取样)的频谱可通过用于执行频率分析的任何方便频率或其他变换组件获取，例如，离散傅里叶变换(DFT)，如快速离散傅里叶变换(FFT)。
频率分析还可以通过使用一组(数字或模拟)带通滤波器来实现，以例如用于实施戈泽尔(Goertzel)算法。
由于不需要进行信号存储，因此，使用滤波器组作为频率变换组件是有益的，当每个样本变得可用时，使用滤波器组更新结果，这样，可延展计算时间(这与FFT相反，FFT只能应用到样本块)。这可有益地减少输出延迟，在大多数情况下可得到更有效的算法。如果需要，可选地，滤波器组可使用模拟电路来实现。
为了计算fmin，可使用一简单方法将单一脉冲从目标信号中分离出来，并对其进行采样、在信号样品上执行N点FFT(或其他合适的变换)。该方法对于一些应用来说有很多缺点，例如，存储需求(因为FFT是运行在样本块上)。另外，计算效率只能通过计算整个频谱(或至少高达奈奎斯特(Nyquist)频率fs/2的频谱)来获得，而本发明需要用于分析的频谱部分则更少。样本的数目N还可以为2的幂，以完全利用FFT的性能。
可选地，可使用相对窄的带通(或窗口)滤波器组。例如，滤波器组可用于实施Goertzel算法，该算法对每个感兴趣的频率或频谱中的每个点利用二阶IIR滤波器。可对滤波器组中滤波器的数目进行选择，以适合应用和/或频率分析需要的精确度。通常地，该数目决定于频率表示中的最小和最大预计频率值。各个滤波器组之间的分离度或间隔可以被选择，以产生期望的精确度。优选地，滤波器之间的频率间隔为2n，其中，n为正整数。尽管使用Goertzel算法计算DFT所有窗口比使用FFT算法成本将更高，然而，每个滤波器的动作仍与计算DFT(例如，FFT或其他合适的变换)的“频率窗口”等价。尽管如此，这具有这样一个优点，即频率可被设置在频谱的任何地方(这与DFT中规则间隔fs/N不同)，且可以设置任何数量的频率。另外，在每个样本实施的算法被更新，从而不需要缓存来存储输入和输出(尽管对于滤波器实施来说，一些缓存是必需的)。
图6为用于在目标信号(输入)上执行频率分析和确定最小脉冲频率的信号处理装置605的方框图。装置605包括频率分析器，频率分析器在这里以滤波器607组的优选形式示出，该滤波器组可由任何方便的形式实现(例如，通过计算机软件)。表示脉冲或每个脉冲的对应频谱可通过将目标信号传递通过每个滤波器607来获得。在滤波器为数字滤波器的实施例中，输入信号在被提供给滤波器之前被采样，但在滤波器为模拟滤波器的实施例中，输入信号不需要首先被采样。
在目标信号包括一系列分隔开的脉冲的典型应用中，由于在脉冲之间目标信号中没有明显的能量(例如，这可以从图5A看出)，只要一个脉冲通过滤波器607，则滤波器607的各自输出将近似保持常数，直到下一脉冲到达。因此，在下一脉冲到达前的任一时间，滤波器607的输出可以作为脉冲期望频谱的近似值。合适地，滤波器607的各自输出可由锁存设备609捕获。锁存设备609可由输入611处的触发信号激活。作为示例地，触发信号可从脉冲检测器的输出中获得，脉冲检测器可合适地包括峰值检测器613，目标信号被提供给该峰值检测器613，该峰值检测器可被运行以检测每个脉冲的出现以及在检测每个脉冲的基础上生成触发信号。可选地，峰值检测器613可连接一延迟元件615，以用于在触发信号中引入延迟，从而保证在滤波器输出被读取之前脉冲通过滤波器607。
应理解，峰值检测器613以及延迟元件615并不是必需的，尤其是峰值的精确检测是不必要的，对延迟的仅有的要求是延迟必须小于脉冲之间的最小期望时间。可选地，可以根据当前脉冲率(脉冲之间的时间)对延迟进行调整。
触发对频谱进行计算的一可选方法(即：使用前述延迟元件的可选方法)是监测输入信号的功率或多个最近输入样本的能量，且无论测量的功率或能量在何处变得小于一阈值仍然生成触发信号。这有助于确保脉冲已被完全地获取。该技术不需要知道脉冲率或任何其他信号特征。信号处理装置605可配置任何合适的设备以用于执行该方法。
当连续脉冲到达时，其对应的频谱开始在1/T的倍数处显示出频率峰值，其中，T为实时测量的脉冲宽度。这会阻止fmin的正确识别，特别是当使用少量滤波器时。因此，优选地，应在频谱被获取后对滤波器607进行重置(例如，在数字滤波器情形中，将滤波器所有的存储单元设置为空值)。在图6中该操作可通过重置(RESET)信号进行表示。
装置605包括信号处理器617，以用于检测捕获的频谱(在该示例中由滤波器607输出而产生的、锁存设备609捕获的频谱)中的第一空值(null)或最小值。有益地，由组件617产生RESET信号。
装置605包括一脉冲宽度估算器(未示出)或与一脉冲宽度估算器(未示出)协作，脉冲宽度估算器可为来自检测的最小频率值确定一个脉冲宽度值，即求最小频率值的倒数。
因此，当FFT被使用以代替滤波器组时，类似的处理以及对应类似的信号处理装置可以被连接。在这种情形下，频谱可通过频率变换器(未示出但通常由软件实现)来计算，频率变换器将目标信号中的最近N个样本存储到任何合适的存储设备(未示出)中，并在该N个样本上执行FFT，优选地，在保证在这些N个值中脉冲已经被完全捕获后执行FFT。这可通过提供用于存储最近N个样本的先进先出(FIFO)存储器来实现，而峰值检测器触发启动N个存储样本的FFT。样本数目N应足够多，以捕获最宽期望的脉冲，然而也不能太多，以避免每次捕获多于一个脉冲。
为了在保持相对好的精确度的同时优化滤波器607的数目(或FFT的频率窗口)最小频率值的确定可通过在频率表示中插值、合适的二次插值来改进。这可通过使用检测的最小频率值以及其每侧(高于或低其值)的一个或多个频率值来计算，优选地，一个或多个频率值包括下一邻近的更高值和下一邻近更低值。可以使用任何合适的传统插值算法。对于二次插值，检测的最小值可以与频率表示中最接近的更高和最接近的更低值一起使用。任何合适的传统组件都可用于从频率表示值中检测最小频率值。
在图6中，信号处理组件617被设定用于执行插值，该组件可被称为第一最小抽取与内插(FMEI)组件。
可选地，信号处理装置605包括预处理组件(未示出)，以用于在输入信号转化为频率域之前对输入信号进行加窗。这对于输入信号中包括有大量信号噪声的情况特别有利，这些噪声有时可能会阻碍最小频率值的正确检测。在输入信号转换为频率域之前对输入信号进行预先加窗处理可通过合适的通用组件实施。例如，每当固定数目N的样本被用于计算频谱时，加窗操作则包括使用固定窗函数(例如，三角升余弦)将输入数据与样本逐一相乘的操作，输入数据也可以存储在N值表中。
作为示例地，在轮胎压痕测量情形中，装置605可由控制器202和/或控制单元112根据需要通过硬件和/或软件实现。
图7示出了一流程图，图中描述了确定脉冲宽度的高层次方法。在步骤701中，目标信号被获取。这可以通过任何合适应用的设备来实现。例如，在轮胎压痕测量情形中，目标信号可由控制器202从传感器接口207获取。
在步骤703中，来自目标信号的单一脉冲被识别，如果需要，还可以对该脉冲进行选通或其他分离或捕获操作，以便于分析。识别脉冲可由合适的通用装置执行，例如，峰值检测、峰值过滤或其他信号处理技术。如果需要，作为示例地，作为脉冲分离操作的一部分，可以将表示脉冲的数据存储起来。
在步骤705中，获取表示脉冲的频谱。这可以通过任何合适的通用频率分析装置来实现，例如，滤波器组分析或应用频率变换，如FFT或DFT。
在步骤707中，对频谱的第一最小值进行识别。这可以通过任何合适的通用信号处理技术实现。
在步骤709中，使用邻近值执行选择性插值操作。
在步骤711中，计算最小频率值的倒数(1/fmin)。倒数值可作为脉冲宽度的测量值。在轮胎监测实施例中，脉冲宽度的测量值被作为轮胎压痕尺寸特别是长度的测量值。
图8为一流程图，该流程图示出了用于确定脉冲宽度的特定方法，在该方法中使用滤波器组执行频率分析。图8的方法与图7中的类似(特别是关于步骤801、803、805、807、809以及811)，因此，类似的引用数字被用于表示类似部分，对于技术人员来说，显而易见地，相同的描述也可以被应用。在该示例中，假定滤波器组包括M个滤波器。在步骤800中，对滤波器输出值进行重置。
在步骤801中，获取目标信号的样本x。在步骤813、815和817中，该样本被应用于滤波器组，每个滤波器执行过滤函数yi＝f(x,yi)，其中，i为滤波器指数。在步骤813中，初始化指数i(在该示例中被设置为0)。在步骤815中，将样本x应用到第i个滤波器，递增i的值。在步骤817中，检查确定样本x是否已经被应用到所有M个滤波器。如果没有，重复执行步骤815和817。否则，执行步骤803。
在步骤803中，确定脉冲是否检测到脉冲，并特别确定检测的脉冲是否已完整。在该示例中，可通过检测目标信号中的峰值来实现，特别是可通过检测峰值的完整来实现。如果没有检测到完整的脉冲，则获取一新样本，即返回到步骤801。如果检测到完整的脉冲，则执行步骤805。在步骤805中，将M个滤波器的各自输出作为检测到的脉冲的频率表示。滤波器的输出包括一个包括M个值的数组，以与从最近一次重置后被过滤过的样本对应。通常地，滤波器输出包括一实际频谱(例如，以复数表示的频谱)，相应地，在下一步骤之前，对每个频率窗口的值进行计算。
图9为一流程图，该流程图示出了用于确定脉冲宽度的一可选具体方法，在该方法中使用一FFT执行频率分析。图9的方法与图7中的类似(特别是关于步骤901、903、905、907、909以及911)，因此，类似的引用数字被用于表示类似部分，对于技术人员来说，显而易见地，相同的描述也可以被应用。在步骤919中，对来自样本x的N个值进行存储，以用于FFT计算(假设为N点FFT计算)。在步骤903中，确定是否检测到脉冲。在该示例中，可通过检测目标信号中的完整脉冲来实现。如果没有检测到完整的脉冲，则获取一新样本，即返回到步骤901。如果检测完整的脉冲，则执行步骤921。在步骤921中，计算N点FFT。在步骤中905中，根据FFT的结果，生成表示脉冲的频谱。
在为了估算轮胎的接触面(压痕)对轮胎中马路撞击持续时间进行测量的示例性应用中，震动传感器或其他传感器被设置在轮胎的内表面上，例如，设置在轮胎的气密层上，这样，在轮胎上的点接触马路表面时每次都会产生一电脉冲。图5A示出了由该传感器获得的典型信号。不管是否出现噪声，传感器输出信号的频谱在脉冲之间几乎仍然保持不变。
应理解，本发明的实施例并不限定与来自轮胎监测器的信号分析一起使用。本发明实施例可可选地用于来自其他信号源的脉冲信号分析，例如，心脏监测器，特别是需要测量一信号(典型地为电信号)中一个或多个脉冲的宽度或持续时间时的脉冲信号分析，其中，该信号可包括单一脉冲或一系列分隔的脉冲。
本发明的优选实施例具有以下任何一个或多个特征：通过检测脉冲频率域表示中的最小值估算脉冲宽度；使用一组滤波器实时计算频谱；使用二次插值提高精确度或减少滤波器的数量。
本发明优选实施例提供了一个或多个以下优点：不需要时变滤波器；提出的方法对目标信号的振幅不敏感；不需要时间上的高分离度，这样可允许更低的采样频率；实现的测量是意义明确的，不需要任何进一步定义(例如，信号中的点为进行测量的点)；特别是测量值作为一个整体反映了脉冲的特性，因此，较少会受到信号的噪声或局部畸变的影响；容易在ASIC中实现，且不需要复杂的DSP模块。
在典型的实施例中，目的是为了使计算和存储资源最小化。这样可在ASIC上相对简单和成本节约地实施。而且，由于测量装置可由相对小的电池供电，因此，能耗也可以被优化。将一组Goertzel滤波器和简单插值算法一起使用(与在精细采样的输入信号上进行计算的FFT相反)只需要较少数量的操作和较少的存储要求。这样，较小的数据吞吐量也意味着较少的能耗(例如，较低的时钟频率和/或较少的专用硬件)。每当脉冲宽度(即：期望获取最小值的频率范围)的粗略估算可用时，通过关闭所有或部分的一些或所有滤波器可进一步降低计算成本。
本发明并不限于这里描述的实施例，即使对这些实施例进行修改或改变，也不会偏离本发明的范围。

Claims (35)

1.用于测量目标信号中脉冲的宽度的装置，所述装置包括：
频率分析器，用于产生所述脉冲的频率表示；
信号处理器，用于确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；
脉冲宽度估算器，用于求所述最小值的倒数，以产生所述脉冲宽度的测量值。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述最小值为或来自相对基准频率的、在所述频率表示检测到的第一最小值。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述信号处理器用于通过使用所述频率表示的两个或多个其他频率值对检测到的最小频率值进行插值，计算所述最小值。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述两个或多个其他频率值包括所述频率表示中的下一邻近的较低频率值以及下一邻近的较高频率值。
5.如任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，进一步包括脉冲检测器，以用于检测所述目标信号中的脉冲。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述脉冲检测器包括峰值检测器。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述频率分析器用于产生所述频率表示，以响应由所述脉冲检测器执行的所述脉冲的检测，优选地，响应所述脉冲的完整检测。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述目标信号被提供给所述频率分析器，所述频率分析器用于从通过所述脉冲检测器识别的、用作脉冲的所述目标信号的一部分产生所述频率表示。
9.如任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，所述频率分析器包括频率分析滤波器组。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述滤波器组包括多个滤波器，优选地，包括多个Goertzel滤波器，每个滤波器用于以各自的频带通过目标信号组分。
11.如权利要求1至8任一所述的装置，其特征在于，所述频率分析器包括频率变换器，所频率变换器用于在所述目标信号的至少一部分上执行至少一频率变换。
12.如权利要求11所述的装置，当权利要求11从属于权利要求5时，其特征在于，所述频率变换器可运行，以用于在通过所述脉冲检测器识别的、用作脉冲的所述目标信号的一部分上执行至少一频率变换。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述至少一频率变换包括快速傅里叶变换(FFT)。
14.如权利要求11至13任一所述的装置，其特征在于，所述至少一频率变换包括离散傅里叶变换(DFT)。
15.如权利要求7至14任一所述的装置，其特征在于，所述频率分析器可运行，以用于在通过所述脉冲检测器进行所述脉冲检测后的一延迟之后，产生所述频率表示。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述延迟少于连接脉冲之间的期望最小延迟，优选地，大于期望最小脉冲持续时间。
17.如权利要求15或16所述的装置，其特征在于，进一步包括延迟设备，所述频率分析器与所述延迟设备协作，以产生所述延迟。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述脉冲检测器用于产生用于所述频率分析器的激活信号，所述延迟设备用于延迟所述激活信号。
19.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，进一步包括锁存设备，所述锁存设备可存储所述目标信号的一部分，所述频率分析器用于从通过所述锁存设备存储的所述部分产生所述频率表示。
20.如权利要求19所述的装置，当权利要求19从属权利要求5至18任一权利要求时，其特征在于，所述锁存设备可运行，以用于存储所述部分，以响应由所述脉冲检测器执行的所述脉冲检测。
21.如权利要求20所述的装置，当权利要求20从属权利要求15至18任一权利要求时，其特征在于，所述锁存设备可运行，以用于在通过所述脉冲检测器执行所述脉冲检测之后的所述延迟过后，存储所述部分。
22.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置被包括在一轮胎监测设备中，所述目标信号通过使用安装在一轮胎上的一监测器生成，所述装置用于使用所述脉冲宽度测量值表示所述轮胎的至少一特性。
23.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述监测器包括传感器，所述传感器对所述轮胎的一部分与一马路表面的接触进行响应，以生成所述目标信号中的所述脉冲。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述监测器安装在位于所述轮胎内部的轮胎气密层上。
25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述传感器包括震动传感器、加速度或压力传感器。
26.如权利要求22至25任一所述的装置，其特征在于，所述轮胎的所述至少一特性包括由位于一马路表面的所述轮胎产生的压痕的尺寸。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述轮胎的所述至少一特性包括所述压痕的长度。
28.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，进一步包括存储设备，所述存储设备可存储所述目标信号的一部分，所述频率分析器用于从通过所述存储设备存储的所述部分产生所述频率表示。
29.如权利要求19所述的装置，当权利要求19从属权利要求5至27任一权利要求时，其特征在于，所述锁存设备可运行，以用于存储所述部分，以响应由所述脉冲检测器执行的所述脉冲检测。
30.如前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，进一步包括监测组件，用于监测所述目标信号的功率、或所述目标信号多个样本的能量，并每当测量的功率或能量小于一阈值时，生成一触发信号，所述频率分析器对所述触发信号进行响应，以产生所述频率表示。
31.如权利要求9至30任一所述的装置，其特征在于，所述装置用于在所述脉冲的所述频率表示被产生之后、所述信号处理器确定所述脉冲的所述频率表示一最小值之前，停用所述滤波器组的至少一部分。
32.用于测量目标信号中脉冲的宽度的方法，所述方法包括：
产生所述脉冲的频率表示；
确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；以及
求所述最小值的倒数，以产生所述脉冲宽度的测量值。
33.轮胎监测设备，所述轮胎监测设备包括安装在一轮胎上的监测器，所述监测器在使用中生成一目标信号，所述轮胎监测设备包括用于测量所述目标信号中脉冲的宽度的装置，所述装置包括：
频率分析器，用于产生所述脉冲的频率表示；
信号处理器，用于确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；
脉冲宽度估算器，用于求所述最小值的倒数，以产生用于所述脉冲宽度的测量值，所述轮胎监测设备用于使用所述脉冲宽度测量值表示所述轮胎的至少一特性。
34.用于通过安装在轮胎上的一监测器测量目标信号中脉冲的宽度的方法，所述方法包括：
产生所述脉冲的频率表示；
确定所述脉冲的所述频率表示的最小值；
求所述最小值的倒数，以产生所述脉冲宽度的测量值；以及
使用所述脉冲宽度测量值表示所述轮胎的至少一特性。
35.如权利要求32所述的方法，包括：使用所述脉冲宽度测量值表示由位于马路表面上的所述轮胎产生的压痕的尺寸。
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