CN107791755A

CN107791755A - 用于轮胎测量的系统和方法

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Publication number: CN107791755A
Application number: CN201710731064.2A
Authority: CN
Inventors: J·P·格雷
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2018-03-13
Anticipated expiration: 2037-08-23
Also published as: DE102017119452A1; CN107791755B; US9776462B1

Abstract

此处介绍了一种感知轮胎气腔的结构的系统。该系统包括：存储器、控制器、车轮、车辆轮胎以及传感器。存储器包括可执行的指令。控制器继而配置为读取和执行可执行的指令。提车轮适于连接到车轴。轮胎连接到车轮。传感器位于轮胎的内部气腔中。此外，传感器配置为测量轮胎气腔的所选部分。传感器进一步配置为向控制器就测量进行通信。可执行指令使得控制器能够：操作传感器以对轮胎气腔进行测量；(从传感器)检索轮胎气腔的测量信息；并且从轮胎气腔的测量信息生成轮胎气腔感知信息。

Description

用于轮胎测量的系统和方法

背景技术

保持车辆的轮胎充气压力有助于优化车辆性能以及燃料经济性。适当充气的轮胎使得车辆操作者体验到驾驶的舒适性以及优化的车辆性能。适当的充气也使得轮胎结构稳定并且调和响应性。这样，轮胎偏斜完整性可保持一致，可以避免轮胎的过度侧壁弯曲，可以管理热积累，并且可以保持适当的滚动阻力。因此，期望的是，从轮胎内准确测量，其提供对轮胎结构和轮胎响应性的最新理解。此外，期望的是，这些测量有助于提供关于轮胎结构的关键性估测。

发明内容

此处介绍了一种感知轮胎气腔的结构的系统。该系统包括：存储器、控制器、车轮、车辆轮胎以及传感器。存储器包括一个或多个可执行的指令。控制器反过来配置为读取和执行可执行的指令。车轮适于连接到车轴。轮胎连接到车轮。传感器紧固到车轮并且位于轮胎的内部气腔中。此外，传感器配置为对轮胎气腔的所选部分进行一次或多次测量。传感器进一步配置为向控制器就测量进行通信。可执行指令使得控制器：操作传感器以对轮胎气腔的所选部分进行一次或多次测量；(从传感器)检索轮胎气腔的测量信息；从轮胎气腔的测量信息生成轮胎气腔感知信息。

该系统可进一步包括配置为展示信息的显示器。在该例子中，可执行的指令可进一步使得控制器：(经由显示器)展示轮胎气腔感知信息。可执行的指令更进一步使得控制器：从轮胎气腔的测量信息生成漂滑警告；并且(通过显示器)展示漂滑警告。

传感器可为超短程雷达(USRR)。传感器可与控制器进行无线通信。传感器可配置为涵盖轮胎气腔的纵向测量。

可执行的指令可使得控制器从轮胎气腔的测量信息计算一个或多个横向轮廓的估测。可执行的指令可进一步使得控制器：从横向轮廓估测中计算一个或多个轮胎体积估测和/或计算一个或多个轮胎震动估测和/或计算一个或多个车轮正常反应估测和/或测量一个或多个横向偏斜估测；从横向轮廓估测中计算一个或多个轮胎体积导数估测和/或计算一个或多个横向偏斜导数估测；并且从一个或多个轮胎气腔估测中生成轮胎气腔感知信息。在此例子中，控制器可结合多个核心，这些核心配置为：同时汇编轮胎气腔估测；并且平行地从轮胎气腔估测计算轮胎气腔感知信息。

此处介绍了一种感知轮胎气腔的结构的方法。方法包括以下步骤：提供包括一个或多个可执行指令的存储器；提供配置为读取和执行一个或多个可执行指令的控制器；提供适于连接到车轴的车轮；提供连接到车轮的车辆轮胎；提供紧固到车轮且位于车辆轮胎内部气腔的传感器；将传感器配置为对轮胎气腔的所选部分进行一次或多次测量；将传感器配置为向控制器就测量进行通信；其中，可执行指令使得控制器执行以下步骤：(经由控制器)操作传感器；(经由传感器)测量轮胎气腔的所选部分；(经由控制器)从传感器检索轮胎气腔的测量信息；并且(经由控制器)从轮胎气腔的测量信息生成轮胎气腔感知信息。

通过阅读此处公开的系统和方法的以下详细描述，进一步的特征和优势将更为显而易见，其中这些详细描述仅仅通过非限定性实例并参照附图给出。

附图说明

将结合以下附图描述所公开的实例，其中相同的附图标记表示同样的元件，并且其中：

图1为描述通信系统的实施例的框图，该通信系统能够采用此处所公开的系统和方法；

图2为轮胎充气状态的多个实例；

图3为用于感知轮胎气腔结构的示例性系统的侧视图；

图4为用于感知轮胎气腔结构的另一示例性系统的侧视图；

图5为轮胎测量的示例性算法方法的示例性流程图；并且

图6为用于感知轮胎气腔结构的方法的流程图。

具体实施方式

此处描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开实施例仅仅为实例，并且其他实施例可采用多个替代形式。附图并不一定是成比例的；可以放大或缩小某些特征，从而显示特定构件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能细节并不解释为限制，其仅仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本公开的示例性方面的代表性基础。本领域普通技术人员应当理解，参照任意附图示出和描述的多个特征可与在一个或多个其他附图所示的特征结合，从而生成未明显示出或描述的实施例。所述特征组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，与对本公开的教导一致的特征进行的各种组合和修改可能是期望的。

参照图1，示出一种操作环境，其包括移动车辆通信系统10等特征，并且可用于实施此处公开的方法。通信系统10通常包括具有四个轮胎101的车辆12、一个或多个无线载波系统14、陆地通信网络16、计算机18和数据中心20。应当理解，所公开的方法可以与任意数量的不同系统结合使用，并且不特定地限制于此处所示操作环境。此外，系统10的构造、结构、建立和操作以及其独立构件都是本领域公知的。因此，以下段落简单地提供了一种此类通信系统10的概述；然而，此处未示出的其他系统也可采用所公开的方法。

在所示实施例中，车辆12被描绘为乘用车，然而，应当理解，也可使用包括摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、休闲车(RV)、船只、飞机等的任意其他车辆。大致在图1中示出一些车辆电子设备28，其包括远程信息处理单元30、话筒32、一个或多个按钮或其他控制输入设备34、音频系统36、可视显示器38、GPS模块40和多个车辆系统模块(VSM)42。这些设备中的一些可直接连接到远程信息处理单元，诸如麦克风32和按钮34，然而，其他设备则使用网络连接，诸如通信总线44或娱乐总线46，间接地连接。适当的网络连接的实例包括控制器区域网络(CAN)、面向媒体的系统传送(MOST)、本地互连网络(LIN)、本地区域网络(LAN)以及其他适当连接，诸如以太网或其他遵循已知ISO、SAE和IEEE等标准和规则的连接。

远程信息处理单元30可为OEM安装(嵌入)或售后市场的设备，其安装在车辆内，允许经由无线网络通过无线载波系统14进行的无线语音和/或数据传送。这使得车辆与数据中心20、其他可以进行远程信息处理的车辆或某些其他实体或设备进行通信。远程信息处理单元优选地使用无线电传输，从而建立与无线载波系统14的通信信道(语音信道和/或数据信道)，使得可以通过信道发送和接收语音和/或数据传送。通过提供语音和数据通信，远程信息处理单元30使得车辆可以提供多种不同服务，包括与导航、电话、紧急救助、诊断、信息娱乐等相关的服务。即可经由数据连接，诸如经由通过数据信道的分组数据传送，也可经由使用本领域已知技术的语音信道发动数据。对于涉及语音通信(例如，与数据中心20的现场顾问或语音响应单元)和数据通信(例如，用于向数据中心20提供GPS位置数据或车辆诊断数据)的组合服务，系统可采用通过语音信道的单个呼叫以及按需在通过语音信道在语音和数据传输之间的切换，并且可使用本领域已知的技术完成。

根据一个实施例，远程信息处理单元30采用根据全球移动通信(GSM)或码分多址(CDMA)标准的蜂窝通信，并且因此包括用于如免提呼叫的语音通信的蜂窝芯片组50、用于数据传送的无线调制解调器、电子远程信息处理控制器设备52、一个或多个数字存储器设备54和天线56。应当理解，可通过存储在远程信息处理单元30中并由控制器52执行的软件实施调制解调器，或者其可为位于远程信息处理单元30内部或外部的独立硬件构件。可使用任意数量的不同标准或协议，诸如但不限于GSM、EVDO、CDMA、GPRS和EDGE，操作调制解调器。也可使用远程信息处理单元30实施车辆和其他联网设备之间的无线联网。出于这一目的，远程信息处理单元30可配置为根据一个或多个无线协议，诸如IEEE 802.11协议、WiMAX或蓝牙，进行无线通信。当用于分组交换数据通信，诸如TCP/IP时，远程信息处理单元可配置有静态IP地址或可设置为从网络上另一设备，诸如路由器，或从网络地址服务器自动接收分配的IP地址。

远程信息处理控制器52(处理器)可为可以处理电子指令的任意类型设备，包括微处理器、微控制器、主处理器、控制器、车辆通信处理器和特定应用集成电路(ASIC)。其可为仅用于远程信息处理单元30的专门处理器，也可与其他车辆系统共享。远程信息处理控制器52执行多种类型的数字存储指令，诸如存储在存储器54中的软件或固件程序，其使得远程信息处理单元能够提供多种服务。例如，控制器52可执行程序或处理数据，从而实施至少一部分此处讨论的方法和系统功能。

存储器54也可存储账户信息，诸如但不限于车辆动态信息。例如，车辆动信息可为涉及车辆轮胎特征的一般数据，诸如体积测量数据、轮胎震动数据、轮胎压力数据和横向力数据。车辆动态信息可进一步为涉及车辆稳定性和性能特征的一般数据以及多个其他车辆动态模型(即，轮胎、悬架、转向、传动系等的数学模型)。此外，可实施该数据以感知一个或多个轮胎102的内部气腔的结构。对轮胎气腔结构的感知可进一步有助于理解信息，该信息诸如但不限于静止时轮胎的轮廓形状、轮胎高速旋转时轮胎的轮廓形状(即，用于理解轮胎胎面磨损以及纵向与横向地施加在轮胎上的力)，其允许敏捷反向轮胎动态计算，计算轮胎的补片区域，计算有效轮胎滚动半径，计算轮胎滚动阻力，生成反向地形剖析信息，估测轮胎负载(正常反应)并且生成准确的轮胎线速度和角速度。应当理解，此类数据可包括但不限于用于辅助此类估测/感知数据的计算的等式。应当进一步理解，此类数据可以一个或多个表格的形式存储在存储器54中。应当进一步理解，这些表格可包括实验数据结果，用于参照和比较当前与过去的计算(即，用于辅助系统理解或预测可能正发生或将要发生什么环境或物理事件)。

天线56可为双天线，并且包括允许在多个带宽和通信范围下上传和下载数据的发送器和接收器硬件构件。例如，天线56可发送和接收机器类型通信(MTC)，包括可执行指令，其中远程信息处理单元30与远程位置的机器自动通信，该机器包括但不限于位于数据中心20的计算机18或服务器(将在下文中讨论)。

远程信息处理单元30可用于提供涉及向和/或从车辆无线通信的各种车辆服务。此类服务包括：逐个转弯导向和其他与基于GPS的车辆导航模块40相结合的导航相关服务；气囊展开通知和其他与一个或多个碰撞传感器界面模块，诸如车身控制模块(未示出)，相关联的应急或路边辅助相关服务；使用一个或多个诊断模块的诊断报告；以及信息娱乐相关服务，其中可由信息娱乐模块(未示出)下载音乐、网页、电影、电视节目、电子游戏和/或其他信息并将其存储以用于当前或日后的回放。以上列举的服务决不是远程信息处理单元30所有功能的穷举列表，而仅仅是对远程信息处理单元可以提供的某些服务的列举。此外，应当理解，至少某些上述模块可以以保存在远程信息处理单元30内部或外部的软件指令的形式实施，其可为位于远程信息处理单元30内部或外部的硬件构件，或者其可以与彼此或与车辆上的其他系统集成和/或共享，这是列出的一些可能的情况。当将模块作为位于远程信息处理单元30外部的VSM 42实施时，其可采用车辆总线44，从而与远程信息处理单元交换数据和命令。

GPS模块40从GPS卫星的星区60接收无线电信号。通过这些信号，模块40可确定车辆位置，该车辆位置用于向车辆驾驶者提供导航和其他定位相关服务。导航信息可呈现在显示器38(或车辆内其他显示器)上，或者当提供逐个转弯导航时其可言语地呈现作已经完成。可使用专门的车载导航模块(其可为GPS模块40的一部分)来提供导航服务，或者可经由远程信息处理单元30完成某些或全部导航服务，其中出于向车辆提供导航地图、地图注释(关注点、餐馆等)、路径计算等的目的，向远程位置发送定位信息。出于其他目的，诸如车队管理，可向数据中心20或其他远程计算机系统，诸如计算机18，提供定位信息。此外，可从数据中心20经由远程信息处理单元30向GPS模块40下载新的或更新后的地图数据。

处理音频系统36和GPS模块40，车辆12可包括其他车辆系统模块(VSM)42，其形式上为电子硬件构件，位于车辆上且通常从一个或多车辆位置接收输入并使用所感测的输入执行诊断、监控、控制、报告和/或其他功能。每个VSM 42优选地通过通信总线44连接到其他VSM以及远程信息处理单元30，并且可以编程为运行车辆系统以及子系统诊断测试。例如，一个VSM 42可为雷达换能器，测量一个或多个车辆轮胎的内部气腔的横向轮廓的多个方面。根据一个实施例，换能器装配有监控特征，提供来自一个或多个车辆轮胎102的大量实时数据，诸如但不限于轮胎体积计算和横向轮廓估测，其用于使得车辆操作者和/或数据中心技术人员86识别一个或多个车辆轮胎102内的故障和/或更好地操控车辆12。本领域技术人员应当理解，上述VSM仅仅为可用于车辆12的某些模块的实例，很多其他的实例也是可行的。

车辆电子设备28也包括多个车辆用户接口，向车辆乘员提供用来提供和/或接收信息的设备，包括话筒32、按钮34、音频系统36和可视显示器38。如本文所用，术语“车辆用户接口”广泛地包括任意适当形式的电子设备，包括硬件和软件构件，位于车辆上且使得车辆用户与车辆构件或通过车辆构件通信。话筒32向远程信息处理单元提供音频输入，从而允许驾驶者或其他乘员提供语音命令并经由无线载波系统14执行免提呼叫。出于这一目的，其可连接到采用本领域已知的人机界面(HMI)技术的车载自动语音处理单元。按钮34允许向远程信息处理单元30的手动用户输入，其用于启动无线电话呼叫并提供其他数据、响应或控制输入。可使用独立的按钮，用于启动紧急呼叫，该紧急呼叫与向数据中心20的常规服务辅助呼叫相对。音频系统36向车辆乘员提供音频输出，并且为专门的独立系统或者为主车辆音频系统的一部分。根据此处所示的特定实施例，音频系统36操作地耦合到车辆总线44和娱乐总线46，并且提供AM、FM和卫星无线电、CD、DVD和其他多媒体功能。可结合或独立于上述信息娱乐模块提供该功能。可视显示器38优选地为图形显示器，诸如仪表板上的触摸屏或反射在挡风玻璃上的平视显示器，并且可用于提供多种输入和输出功能(即，可实施GUI)，诸如车辆动态信息的展示。也可采用多个其他车辆用户界面，图1中界面仅仅是一个特定实施方式的实例。

无线载波系统14优选地为蜂窝电话系统，包括多个蜂窝塔70(仅示出一个)、一个或多个移动交换中心(MSC)72以及任意其他将无线载波系统14连接到陆地网络16所需的联网构件。每个蜂窝塔70都包括发送和接收天线以及基站，来自不同蜂窝塔的基站直接地或经由诸如基站控制器的媒介设备连接到MSC 72。蜂窝系统14可实施任意适当通信技术，包括诸如AMPS的模拟技术或诸如CDMA(例如，CDMA2000或1xEV-DO)或GSM/GPRS(例如，3G、4GLTE、4.5G和/或5G)的更新数字技术。本领域技术人员应当理解，多个蜂窝塔70/基站/MSC布置都是可行的，并且可与无线系统14结合使用。例如，基站和蜂窝塔70可共同位于相同的地点，或者其也可彼此远离(如图2所示)，每个基站可负责单个蜂窝塔或，或者单个基站可服务多个蜂窝塔70，并且多个基站可耦合到单个MSC，这是一些可能的布置。

除了使用无线载波系统14，可使用形式上为卫星通信的不同无线载波系统来提供与车辆的单向或双向通信。可使用一个或多个通信卫星62和上行链路传送站64来完成。例如，单向通信可为卫星无线电服务，其中，由传送站64接收编程内容(新闻、音乐等)，将其包装上传并且发送到卫星62，该卫星62将编程广播到订阅者。例如，双向通信可为使用卫星62的卫星电话服务，用于在车辆12和站64之间转播电话通信。如果使用卫星电话，可采用该卫星电话，附加于或代替无线载波系统14。

陆地网络16可为传统的基于陆地的电信网络，其连接到陆线电话并将无线载波系统14连接到数据中心20。例如，陆地网络16可包括公共交换电话网络(PSTN)，诸如用于提供硬接线电话、分组交换数据通信和互联网基础设施的那种。可通过使用标准有线网络、光纤或其他光学网络、电缆网络、电力线、诸如无线本地区域网络(WLAN)的其他无线网络或提供宽带无线接入(BWA)的网络或其任意组合，实施陆地网络16的一段或多段。此外，数据中心20不需要经由陆地网络16连接，但是可包括无线电话设备，诸如无线载波系统14，从而使得其可直接与无线网络进行通信。

计算机18可为可经由私人或公共网络，诸如互联网，访问的多个计算机之一。每个此类计算机18都可用于一个或多个目的，诸如可由车辆经由远程信息处理单元30和无线载波系统14访问的网页服务器。其他此类可访问的计算机18可为，如：服务中心计算机，其中可从车辆经由远程信息处理单元30上传诊断信息和其他车辆数据；出于访问或接收车辆数据或建立或配置订阅者喜好或控制车辆功能的目的，由车主或其他订阅者使用的客户计算机；或第三方存储库，通过与车辆12或数据中心20或两者进行通信，从或向该第三方存储库提供车辆数据或其他信息。计算机18也可用于提供互联网连接性，诸如DNS服务，或者用作网络地址服务器，使用DHCP或其他适当协议来向车辆12分配IP地址。

数据中心20设计为向车辆电子设备28提供多个不同系统后端功能，并且根据此处所示的示例性实施例，其通常包括一个或多个交换器80、服务器82、数据库84、现场顾问86以及自动语音响应系统(VRS)88，这些都是本领域已知的。该多个数据中心构件优选地经由有线或无线本地区域网络90彼此耦合。交换器80可为专用分支交换(PBX)交换器，其路由传入信号，从而通过常规电话向现场顾问86或使用VoIP向自动语音响应系统88发送语音的传送。服务器82可包含基本上控制服务器82的整体操作和功能的数据控制器81。控制器81可控制、发送和/或从一个或多个数据库84和移动计算设备57接收数据信息(例如，数据传送)。控制器81可以读取存储在非瞬变机器可读媒体中的可执行指令，并且可包括以下的一个或多个：处理器、微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机以及硬件、软件和固件构件的组合中。如图1中虚线所示，现场顾问电话也可使用VoIP。经由连接在交换器80和网络90之间的调制解调器(未示出)实施VoIP以及通过交换器80的其他数据通信。

数据库84可存储账户信息，诸如但不限于车辆动态信息。例如，车辆动信息可为涉及车辆轮胎特征的一般数据，诸如体积测量数据、轮胎震动数据、轮胎压力数据和横向力数据。车辆动态信息可进一步为涉及车辆稳定性和性能特征的一般数据以及多个其他车辆动态模型(即，轮胎、悬架、转向、传动系等的数学模型)。此外，可实施该数据以感知一个或多个轮胎102的内部气腔的结构。对轮胎气腔结构的感知可进一步有助于理解信息，该信息诸如但不限于静止时轮胎的轮廓形状、轮胎高速旋转时轮胎的轮廓形状(即，用于理解轮胎胎面磨损以及纵向与横向地施加在轮胎上的力)，其允许敏捷反向轮胎动态计算，计算轮胎的补片区域，计算有效轮胎滚动半径，计算轮胎滚动阻力，生成反向地形剖析信息，估测轮胎负载(正常反应)并且生成准确的轮胎线速度和角速度。应当理解，此类数据可包括但不限于用于辅助此类估测/感知数据的计算的等式。应当进一步理解，此类数据可以以一个或多个表格的形式存储在数据库84中。应当进一步理解，这些表格可包括实验数据结果，用于参照和比较当前与过去的计算(即，用于辅助系统理解或预测可能正发生或将要发生什么环境或物理事件)。

经由调制解调器向服务器82和/或数据库84传输数据传送。也可通过无线系统，诸如802.11x、GPRS等，实施数据传送。尽管已经将所述实施例描述为结合使用现场顾问86的载人数据中心20而使用，但是应当理解，数据中心也可采用VRS 88作为自动顾问，或者可使用VRS 88和现场顾问86的组合。

图2示出车辆轮胎102的三种示例性充气(示作102a、102b、102c)。如所示，轮胎102a表示正常充气的轮胎(即，根据轮胎制造等级)。轮胎胎面接触对应的路面位置104a的接触部分104a因而基本上在轮胎胎面102a下均匀地伸展。因此，轮胎102a可提供最大的轮胎的寿命、最佳牵引以及两盒的车辆操控。

然而，轮胎102b表示充气不足的轮胎。因此，接触部分104b不均匀，且仅与轮胎102b边缘的路面位置106b接触。此类接触增加轮胎的滚动阻力，对车辆的燃料经济性起到消极作用，并且可导致增大且不均匀的轮胎磨损。充气不足也可能是危险的，因为其可使得轮胎通过增大的侧壁弯曲而变热并且增加故障和爆胎的风险。此外，在某些例子中，较低的轮胎压力可影响车辆轮胎之间的重力分布，其可影响轮胎寿命、车辆牵引(即，急转弯、横向或纵向滑移等)、底盘负载、转向(即，生成拉力)、制动以及对准。

另一方面，轮胎102c表示充气过度的轮胎。因此，接触部分104c不均匀，且仅在轮胎102c的中心部分与路面位置106c接触。此类接触极大地增加了滚动阻力，并且可导致轮胎102c中部的增大且不均匀的胎面磨损。减小的接触片尺寸也减小了轮胎的抓力，其可导致事故以及危险且不可预测的车辆操控。

当向轮胎102加压时，不会生成充气问题，在车辆操作过程中会生成充气过度和充气不足问题。例如，在操作中，轮胎102的恒定弯曲和振动在轮胎结构中，特别是其侧壁，生成热量，其可能反过来造成内部其他增大，使得轮胎在操作中变得充气过度。在另一实例中，环境中温度的骤降可分别造成轮胎内空气冷却以及气压下降，使得轮胎在操作中可能充气不足。充气也可与轮胎的阻尼特性相关，因而影响车轮的震动、悬架以及车辆操控与性能。因此，车辆操作中监控轮胎压力是有益的。

如图3所示，可实施系统200，从而感知轮胎内部气腔208的结构，并且因此提供车辆操作中用于车辆轮胎压力的示例性监控的构件。系统200包括连接到车轴(未示出)的车轮210，并因此包括车辆12。轮胎202以本领域公知的方式连接到车轮210，从而生成密封的内部气腔208。雷达换能器212(传感器)被紧固在车轮210的边缘圆周周围，从而位于内部气腔208内的中心。可将换能器212具体实施为短程雷达模块或超短程雷达模块(USSR)，例如，单片纳米雷达传感器，其可实施一个或多个雷达技术，诸如但不限于脉冲多普勒、FM-CW(调频连续波)或UWB-IP(超宽带无线电)。此外，换能器212可包括短程无线通信构件(例如，蓝牙低功耗收发器)，并使得其可以由远程信息处理单元30，特别是控制器设备52，无线地控制且直接向远程信息处理单元30，特别是控制器设备52，或间接地向远程信息处理单元30，特别是通过远程VSM数据通信收集节点(未示出)传送测量数据。应当理解，换能器212也可具体实施为LED(发光二极管)或激光传感器以进行适当的测量。

可通过连接到动力源的内部线路向换能器212提供动力，该动力源诸如但不限于远程信息处理单元30或车辆电池。在此情况下，线路可穿过车辆210到达其对应动力源。换能器212也可具有电池，作为动力源。周围的能量源也可通过配置为存储换能器运动的机械能的能量收集设备向换能器212提供能量。此类能量收集设备可，例如，实施将换能器212的径向运动(即，当车轮210旋转以移动车辆12时)转换为电能的压电设备，其中电能因而用于充电并存储在电容器或锂离子电池中。

如所示，换能器212在内部气腔208内生成无线电波214的脉冲，从而实施轮胎202内部结构的特征测量。例如，换能器212可测量内部气腔208的横截面，并且此类测量可精确到微米。换能器212也可测量内部气腔208所选部分(例如，对应于轮胎补片区域的区域)的外倾角以及内部气腔208内的横向偏斜(例如，由于外力改变内部气腔的形状)。因此，换能器212可提供足够信息，用于生成内部气腔208内(例如，侧壁)的横向轮廓估测(即，深度图)，可实施以理解轮胎特征，诸如但不限于充气状态216。在特定例子中，可实施横向轮廓的估测，从而寻找内部气腔208的所选部分(例如，侧壁)的气囊或气泡。该信息可进一步支持对该所选部分的内部气腔208温度的理解。应当理解，换能器212可持续地生成无线电波214的脉冲，或者其可根据预定的设置生成更多无线电波214的脉冲。应当进一步理解，远程信息处理单元30可控制旋转的换能器212，换能器212也可通过某些其他设备物理旋转，或者可修改天线方向，从而使得传感器可进行纵向测量以测量内部气腔208的纵向横截面。应当理解，其他VSM 42(例如，悬架系统传感器)可支持外倾角测量的结果。

换能器212也可提供足够准确的横向轮廓估测，准确到允许对路面和轮胎补片区域如何彼此相互作用具有准确的，实时的理解。该估测可进一步允许对轮胎补片区域的表面或摩擦系数的理解，并且因此可允许推导出对当前路面状况(例如，湿润、沙地、结冰、光滑、粗糙等)理解。因此，例如，系统200可实施横向轮廓估测，从而就路面是否覆盖有水做出结论。系统200可进一步实施横向轮廓估测，从而辅助漂滑警告的生成。可通过显示器38做出该警告，或通过音频系统36做出该警告。

图4示出包含多个换能器312的系统300的实施例。包含多个换能器312允许轮胎202的内部结构的多个特征测量。因此，可生成内部气腔208更为清晰的深度图。

图5示出用于计算轮胎气腔感知信息的算法方法400的示例性流程图。可通过控制器52的实施完成方法400的一个或多个步骤，其可包括包含在存储器54内并由远程信息处理单元30执行的一个或多个可执行指令。方法300的一个或多个方面替代地可由远程信息处理单元30传送，从而由数据中心20的服务器82实施，其可包括包含在数据库81中的一个或多个可执行指令(这些指令可经由一个或多个卫星62进行传送)。

如上所述，远程信息处理单元30支持算法方法400，该远程信息处理单元30预配置了与至少一个换能器412的连接性(例如，经由短程无线通信构件无线地连接)。可在或接近远程信息处理单元的组装或售后时(例如，使用上述轮胎气腔感知系统100经由车辆下载或在车辆服务时，等等)由车辆制造商做出该配置。在至少一个实施方式中，向远程信息处理单元30提供一个或多个指令，并将其存储在非瞬变计算机可读媒体(例如，在存储器54)。来自数据库54的数据(例如，上述车辆动态信息)也可传送到远程信息处理单元30，从而辅助方法400的实施。远程信息处理单元30也预配置为访问位于存储器54或数据库81或两者上的车辆动态数据(如上所述)。

步骤410包括从至少一个换能器412接收测量信息。如所示，例如，四个换能器412a、412b、412c、412d可提供轮胎402的内部气腔的测量信息。在此情况下，可以汇编并准备所有换能器的测量信息，用于计算目的。

步骤415包括从轮胎气腔的测量信息计算横向轮廓估测。如上所述，从内部气腔208的横截面、外倾角和横向偏斜测量生成横向轮廓估测。横向轮廓估测可确定作用在轮胎402上的横向力，并且因此确定内部气腔208内任意位置是否发生不适当地弯曲或弱化。

步骤420包括从横向轮廓估测计算轮胎体积估测。应当理解，可在步骤420进行轮胎压力的估测。可实施来自远程信息处理数据库54或数据中心数据库84的车辆动态数据，从而支持轮胎体积估测的结果。轮胎体积估测可提供基础信息，从而确定轮胎402是否充气不足/过度。步骤425包括从横向轮廓估测计算轮胎震动估测。可通过横向轮廓估测中所见的体积位移生成轮胎震动信息。该信息可能有助于从一些因素中理解轮胎402上的震动，该因素诸如但不限于拉杆端、球接头、轮胎凸起和变形轮胎跳动和其他不平衡轮胎(通过转向车轮/车轮震动看出)。可实施来自程信息处理数据库54或数据中心数据库84的车辆动态数据，从而支持轮胎体积估测的结果。

步骤430包括从横向轮廓估测计算轮胎体积导数估测。该信息可能有助于理解轮胎402的轮胎体积变化率。可实施存储在远程信息处理数据库54或数据中心数据库84上的车辆动态试验数据，从而支持敏捷或先占式车辆稳定性控制决定，否则可导致车辆不稳定性且没有快速致动响应。步骤435包括从横向轮廓估测计算横向偏斜估测。在该步骤中，换能器412测量内部气腔408所选部分(例如，轮胎侧壁)的变化和位移。测量该信息可提供对横向地作用在轮胎上的力、横向滑移和轮胎充气问题的更为准确的理解，并且可有助于提供对爆胎的理解。这些力可表达为：

F＝-k*Δx

其中，F为由弹簧施加的恢复力，Δx为带子被拉伸的距离，k为弹簧弹性特征，其可保持恒定且为我们所用。此外，K_y可表示轮胎的横向硬度，因此上述等式可表达为：

F_y＝-K_y*y_e

其中，F_y为作用在轮胎上生成横向偏斜的横向力，并且y_e为轮胎横向偏斜的距离的横向反应。通过基于实验比较最大值的表，稳定性控制系统可相应地作用或警告车辆操作者。

步骤440包括从横向轮廓估测计算横向偏斜导数估测。推到横向位移的第一时间导数可得到轮胎片的横向速度(V_y)和加速度的第二时间导数使用速度(V_y)和加速度(a_y)可辅助稳定性控制系统理解轮胎经受的冲击程度和期望的强度比率。如果稳定性控制系统知晓车辆重心的速度(V_x)，则可使用车辆的几何信息计算车轮纵向速度(V_{x_w})。使用车轮速度和横向速度(V_y)，车轮的横向侧滑移角度可表达为：

α_i＝δ_i-arctan(V_y/V_{x_w})

其中，α_i为横向滑移，而δ_i为转向角度。可实施来自远程信息处理数据库54或数据中心数据库84的车辆动态数据，从而支持横向偏斜导数估测的结果。

步骤445包括从横向轮廓估测计算车轮正常反应估测。理解车轮正常反应可辅助估测施加在带轮车辆12上的垂直负载。可实施来自远程信息处理数据库54或数据中心数据库84的车辆动态数据，从而支持轮胎正常反应估测的结果。

步骤450包括从轮胎气腔估测的汇编(即，步骤：420-445)生成轮胎气腔感知信息。例如，生成的轮胎气腔感知信息可仅包括每个轮胎气腔估测(即，步骤：420-445)，作为独立计算，以一种可转移到其他系统构件(例如，显示器38)的方式。如上所述，该感知信息可进一步有助于理解信息，该信息诸如但不限于静止时轮胎的轮廓形状(包括轮胎半径)、轮胎高速旋转时轮胎的轮廓形状(即，用于理解轮胎胎面磨损以及纵向与横向地施加在轮胎上的力)，其允许敏捷反向轮胎动态计算，计算轮胎的补片区域，计算有效轮胎滚动半径，计算轮胎滚动阻力，生成反向地形剖析信息，估测轮胎负载能力并且生成准确的轮胎线速度。应当理解，附加的车辆传感器，诸如但不限于车轮速度传感器和压力传感器，可辅助生成轮胎气腔感知信息。

在轮胎气腔感知系统100和/或通信系统10的特定实施例中，控制器52和/或服务器82可包含多核处理器(例如，远程信息处理控制器54、数据控制器81等)。因此，方法400可同时汇编轮胎气腔的测量信息。此外，方法400可平行地计算轮胎气腔感知信息，如框451所示。实施平行计算451保证方法400的步骤之间不会出现不需要的相互依赖性，这些步骤描绘出轮胎气腔估测(即，步骤420-445)，不适当地影响生成的轮胎气腔感知信息的结果。

一旦生成轮胎气腔感知信息，轮胎气腔感知信息可经由远程信息处理单元30传送到数据中心20，记录在数据库84中。记录该信息可能允许车主经由第三方位置，诸如但不限于计算机18或移动计算设备(未示出)获取对应于其车辆轮胎的关键轮胎特性。所记录的信息也可用于地图绘制目的，从而辅助和更新结合基于GPS车辆导航模块40提供的导航相关服务。

可视显示器38也可配置为展示轮胎气腔感知信息。其允许车辆操作者具有查看其车辆轮胎102的最新实时变化的能力。在某些例子中，此外，显示器38的GUI界面可配置为图形化地展示轮胎气腔感知信息，从而为操作者提供对其车辆轮胎102的变化的更为完全的理解。远程信息处理单元30也可接收轮胎气腔感知信息，并将其发送以强化一个或多个其他车辆系统，诸如但不限于敏捷安全/稳定性车辆控制系统(未示出)。

方法

图6示出涉及轮胎102的内部气腔结构的感知的方法的一个实例。应当理解，可在图6讨论中参照图1和图3-4中对应的系统10和100的多个构件以及图5中算法方法400，但可不在图6中示出。步骤502涉及控制器操作换能器512。在该实例中，应当理解，控制器可为远程信息处理控制器52或数据中心控制器81或两者。步骤504涉及实施换能器512，从而测量轮胎502内部气腔的所选部分。内部气腔多选部分可包括内部气腔侧壁或对应于轮胎补片区域的区域。步骤506涉及控制器接收关于轮胎气腔信息的传感器测量。步骤508涉及控制器实施算法方法400，从而基于轮胎气腔的测量信息计算轮胎气腔感知信息。

此处公开的过程、方法或算法可传送到或由处理设备、控制器或计算机实施，其可包括任意存在的可编程电子控制单元或专门的电子控制单元。类似地，过程、方法或算法可存储为可由控制器或计算机执行的数据或指令，具有多种形式，包括但不限于永久存储在诸如ROM设备的不可写入存储媒体中的信息或可变地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM设备或其他磁性或光学媒体的可写入存储媒体上的信息。过程、方法或算法也可实现在软件可执行对象中。可选地，过程、方法或算法可具体实施为全部或部分地使用适当硬件构件，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件构件或设备或硬件、软件和固件构件的组合。此类示例性设备可位于车上，作为车里计算系统的一部分，也可位于车外并与一个或多个车辆上的设备进行远程通信。

虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例并非旨在描述权利要求书包含的所有可能形式。说明书中使用的词汇是描述性而非限定性词汇，应当理解，可以作出各种变化而不脱离本公开的精神和范围。如上所述，可结合多个实施例的特征从而形成未明显描述或示出的本公开的进一步示例性方面。尽管可将多个实施例描述为提供优势或相较于其他实施例或本领域实施方式而言在一个或多个期望特征方面更为优选，但是本领域普通技术人员会认识到，可损害一个或多个特征来实现期望的整体系统属性，这取决于特定的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、持久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、制造、组装的难易程度等。在此情况下，描述为相较于其他实施例或本领域实施方式而言在一个或多个特征方面更不期望的实施例不在本公开范围之外，且对于特定应用而言可能是期望的。

Claims

1.一种感知轮胎气腔的结构的系统，所述系统包括：

存储器，其包括一个或多个可执行指令；

控制器，其配置为读取和执行所述一个或多个可执行指令；

车轮，其适于连接到车轴；

车辆轮胎，其连接到所述车轮；

传感器，其紧固到所述车轮且位于所处车辆轮胎的内部气腔内，所述传感器配置为对所述轮胎气腔的所选部分进行一次或多次测量，所述传感器配置为向所述控制器就所述一次或多次测量进行通信；

其中，所述可执行指令使得所述控制器能够：

操作所述传感器以对所述轮胎气腔的所述所选部分进行一次或多次测量；

从所述传感器检索所述轮胎气腔的测量信息；并且

从所述轮胎气腔的所述测量信息生成轮胎气腔感知信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述可执行指令进一步使得所述控制器能够从所述轮胎气腔的所述测量信息计算一个或多个横向轮廓的估测；并且

从所述横向轮廓的估测生成轮胎气腔感知信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述可执行指令进一步使得所述控制器能够：

从所述横向轮廓估测中计算一个或多个轮胎体积估测并且/或计算一个或多个轮胎震动估测并且/或计算一个或多个车轮正常反应估测并且/或测量一个或多个横向偏斜估测；

从所述横向轮廓估测中计算一个或多个轮胎体积导数估测并且/或计算一个或多个横向偏斜导数估测；并且

从一个或多个轮胎气腔估测中生成所述轮胎气腔感知信息。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器包括配置为同时汇编所述轮胎气腔估测的多个核心；并且

平行地从所述轮胎气腔估测生成所述轮胎气腔感知信息。

5.一种感知轮胎气腔的结构的系统，所述系统包括：

存储器，其包括一个或多个可执行指令；

控制器，其配置为读取和执行所述一个或多个可执行指令；

车轮，其适于连接到车轴；

车辆轮胎，其连接到所述车轮；

多个传感器，其紧固到所述车轮且位于所处车辆轮胎的内部气腔内，所述多个传感器配置为对所述轮胎气腔的一个或多个所选部分进行一次或多次测量，所述多个传感器配置为向所述控制器就所述一次或多次测量进行无线通信；

其中，所述可执行指令使得所述控制器能够：

操作所述多个传感器以对所述轮胎气腔的所述一个或多个所选部分进行一次或多次测量；

从所述多个传感器检索所述轮胎气腔的测量信息；并且

从所述轮胎气腔的所述测量信息生成轮胎气腔感知信息。

6.根据权利要求5所述的系统，其中：

从所述横向轮廓的估测生成轮胎气腔感知信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述可执行指令进一步使得所述控制器能够：

从一个或多个轮胎气腔估测中生成所述轮胎气腔感知信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制器包括多个核心，配置为：同时汇编所述轮胎气腔估测；并且

平行地从所述轮胎气腔估测生成所述轮胎气腔感知信息。

9.一种感知轮胎气腔的结构的方法，所述方法包括：

提供包括一个或多个可执行指令的存储器；

提供配置为读取和执行所述一个或多个可执行指令的控制器；

提供适于连接到车轴的车轮；

提供连接到所述车轮的车辆轮胎；

提供紧固到所述车轮且位于所述车辆轮胎的所述内部气腔内的传感器；

配置所述传感器以对所述轮胎气腔的所选部分进行一次或多次测量；

配置所述传感器配置以向所述控制器就所述一次或多次测量进行通信；

其中，所述可执行指令使得所述控制器能够：

经由所述控制器操作所述传感器；

经由所述传感器测量所述轮胎气腔的所述所选部分；

从所述传感器经由所述控制器检索所述轮胎气腔的测量信息；并且

经由所述控制器从所述轮胎气腔的所述测量信息生成轮胎气腔感知信息。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

配置所述控制器从而从所述轮胎气腔的所述测量信息计算一个或多个横向轮廓的估测；

经由所述控制器从所述横向轮廓估测计算一个或多个轮胎体积估测；

经由所述控制器从所述横向轮廓估测计算一个或多个轮胎震动估测；

经由所述控制器从所述横向轮廓估测计算一个或多个车轮正常反应估测；

经由所述控制器从所述横向轮廓估测计算一个或多个横向偏斜估测；

经由所述控制器从所述横向轮廓估测计算一个或多个轮胎体积导数估测；

经由所述控制器从所述横向轮廓估测计算一个或多个横向偏斜导数估测；并且

经由所述控制器从一个或多个轮胎气腔估测生成所述轮胎气腔感知信息。