CN107941127A

CN107941127A - 一种轮胎花纹深度智能检测方法

Info

Publication number: CN107941127A
Application number: CN201711113908.3A
Authority: CN
Inventors: 匡兴红; 叶海雄; 吕春峰
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University; Shanghai Ocean University
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-04-20

Abstract

本发明公开了涉及一种轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：包含以下实现步骤：步骤1、通过智能花纹尺测量获得轮胎花纹深度数据源；步骤2、智能花纹尺将数据源的数据进行加密，然后将加密后的数据进行Mac运算，随后智能花纹尺将加载Mac的数据进行打包上传，步骤3、控制中心将收到的数据进行解析，按照双方约定的算法将收到的数据求出Mac值，与收到数据包的Mac值进行比较，如果Mac值不相同，则认为是非法数据而不做处理。本发明轮胎花纹深度智能检测方法采用的处理机制可以避免系统的非法入侵者对系统正常数据的干扰，保证数据安全性以及保证数据准确性。

Description

一种轮胎花纹深度智能检测方法

技术领域

本发明涉及车用轮胎相关领域，具体涉及一种轮胎花纹深度智能检测方法。

背景技术

胎是直接承载汽车与路面之间的“中介”，也是汽车最重要的组成部件之一。它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性；保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性；承受着汽车的重量，轮胎在汽车上所起的重要作用越来越受到人们的重视。轮胎的花纹对轮胎的发挥正常功能的作用很大。轮胎花纹的主要作用就是增加胎面与路面间的摩擦力，以防止车轮打滑，轮胎花纹用来提高胎面接地弹性，在胎面和路面间切向力的作用下，花纹能产生较大的切向弹性变形，从而增强摩擦作用。轮胎花纹的深度对轮胎的驾驶体验有着重要的影响。花纹过深，则花纹块接地弹性变形量大，形成的滚动阻力也就大，但不利于轮胎散热，花纹根部因受力严惩而易撕裂、脱落等。花纹过浅，影响其贮水、排水能力，容易产生“滑水现象”。

为了确保花纹作用的有效性，世界各国都对轮胎花纹磨损极限制定了明确的法规。并在轮胎胎肩沿圆周的若干等份处模刻轮胎磨耗极限警报标记“△”、“TWI”英文标记。当花纹块凸面磨损距离到花纹沟槽底部约1.6mm(1/16英寸)时，标记处的花纹已被磨平，故显露出窄横条状的光胎面，以此警示驾驶员，这个轮胎该换了。现有轮胎花纹磨损的判定通常是通过轮胎花纹深度尺进行测量，现有的轮胎花纹深度尺功能较为单一，只能实现单纯的测量和显示轮胎花纹深度功能，并需要人工对测量数据进行记录、统计，并输入电脑存储，造成使用者的工作量大，易造成对数据的误判。申请号201510289241.7的发明申请提供了一种具有轮胎耗损监控功能的管理系统，所述轮胎管理系统包括：中央监控系统、车载终端、手持终端、轮胎标记和测量模块，轮胎标记和测量模块安装或嵌入在轮胎中，用于标记轮胎身份并测量轮胎的参数；手持终端用于与所述轮胎标记和测量模块通信，以读取相应轮胎的身份以及所测量参数，并且手持终端具有花纹深度测量模块，用于测量轮胎的花纹深度；每个车载终端安装在一辆运行车辆上；中央监控系统分别与车载终端和手持终端通信，以接收二者获得的数据，并且中央监控系统对每个轮胎的花纹深度随时间的变化进行监控和分析。上述具有轮胎耗损监控功能的管理系统在实际运用过程中，若数据不做加密处理，容易造成系统的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种安全性较高的轮胎花纹深度智能检测方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：包含以下实现步骤：步骤1、通过智能花纹尺测量获得轮胎花纹深度数据源；步骤2、智能花纹尺将数据源的数据进行加密，然后将加密后的数据进行Mac运算，随后智能花纹尺将加载Mac的数据进行打包上传，步骤3、控制中心将收到的数据进行解析，按照双方约定的算法将收到的数据求出Mac值，与收到数据包的Mac值进行比较，如果Mac值不相同，则认为是非法数据而不做处理，该种处理机制可以避免系统的非法入侵者对系统正常数据的干扰，保证数据安全性。

上述步骤2中，智能花纹尺将数据源的数据进行采用DES改进算法加密，从而保证数据安全，Mac的数据通过CRC校验以保证数据准确。

进一步，作为优选，上述步骤2中，智能花纹尺为测量智能花纹尺深度数据源开放了最高级的中断响应，及时接收发来深度数据，智能花纹尺将加载Mac的数据进行打包上传之前，先将接收来的数据进行缓存，按照用户的存储顺序，依次进行发送，由此保证了数据的完整性和连续性，即使上端的控制中心由于各种原因不能接收下端数据，自带的存储器也能够将数据源发来的数据进行永久性存储，存储容量可达4Kbytes以上，避免了数据源数据的丢失。

进一步，作为优选，上述步骤2中，智能花纹尺向控制中心发送完数据包以后，会等待控制中心发回应答信息，如果在约定的时间内没有受到回应，则认为上端没有收到数据包，然后会将最近发出的数据包重新发送一次，直到收到控制中心的回应为止。采用这种方式，可以保证了数据源传送的有效性。

进一步，作为优选，上述步骤1中，通过智能花纹尺通过花纹尺电路测量获得轮胎花纹深度数据源,花纹尺电路，包括微处理器单片机、位移传感器、无线通讯电路模块，所述位移传感器包括正弦信号发生电路、阻抗桥测量电路以及信号调理电路，阻抗桥测量电路的结构如下所述：电阻R5的一端、电容C5的一端、电阻R6的一端和电容C6的一端均接地，电阻 R5的另一端、电容C5的另一端连接电感L1的一端以及接口Aout，电阻R6的另一端、电容 C6的另一端连接电感L2的一端以及接口Bout，电感L1的另一端和电感L2的另一端连接正弦信号发生电路的输出端，尺框、伸缩尺分别固定定基板和动基板，使得伸缩尺相对尺框移动时，定基板相对动基板移动，第一电容极板和第二电容极板均固定在动基板上，第一电容极板、第二电容极板、动基板构成电容动极板，定基板上等间隔固定有若干个第三电容极板，使得定基板上的第三电容极板呈栅式布局，第三电容极板接地，第三电容极板和定基板构成电容定极板，第一电容极板和电容定极板分别为电容C5两端的极板，第二电容极板和电容定极板分别为电容C6两端的极板。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明轮胎花纹深度智能检测方法采用的处理机制可以避免系统的非法入侵者对系统正常数据的干扰，保证数据安全性以及保证数据准确性。利用采集终端对数据进行缓存，避免了数据源数据的丢失。智能花纹尺向控制中心发送完数据包以后，会等待控制中心发回应答信息，保证了数据源传送的有效性。

附图说明

图1是本发明实施例智能花纹尺的移传感器的结构示意图。

图2是本发明实施例智能花纹尺的移传感器的原理示意图。

图3是本发明实施例阻抗桥测量电路的结构示意图。

图4是本发明实施例信号调理电路的结构示意图。

图5是本发明实施例无线通讯电路模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图5，本实施例轮胎花纹深度智能检测系统，包括智能花纹尺、无线网络、智能终端以及控制中心，所述智能花纹尺和智能终端经由无线网络连接至控制中心，所述智能花纹尺包括尺框、伸缩尺以及智能花纹尺电路，尺框上安装有开关、MicroUSB充电口、电量显示液晶屏、外置GSA天线、SIM卡插口。智能花纹尺电路包括微处理器单片机、位移传感器、无线通讯电路模块、存储模块、触摸屏显示模块以及电源管理模块，位移传感器、无线通讯电路模块、存储模块、触摸屏显示模块、电源管理模块均连接至微处理器单片机，触摸屏显示模块可以显示车牌号、轮胎品牌、规格、轮位和测量深度等基本信息，且可以进行数据基准点清零及页面刷新工作。触摸屏显示的内容一方面包括：车号、品牌、轮位、轮胎花纹深度信息，使用者可同时观测多项参数，另一方面包括：深度清零、离线测量、历史数据、发送、批量发送、刷新界面，方便使用者将数据进行分类、查看和发送。通过无线通讯电路模块将所测数据传送至控制中心，控制中心构建数据库系统，分析处理后反馈结果给用户。存储模块便于实现超大容量数据(一次可以测量220条轮胎，880个数据，并一次发送)的保存并批量发送。花纹深度尺通过无线网络将数据传送到控制中心。控制中心可以对轮胎使用情况进行数据处理，分析轮胎磨损程度，预估轮胎的行驶里程，为车主提供有用的更换、管理信息。用户可以方便地查询到轮胎的基本资料，有利于实现使用者与软件管理人员在数据的共享性。智能终端可以采用智能手机、平板等智能终端，智能终端上通过安装智能终端APP应用从可和控制中心实现数据交换，从而便于实现录入原始数据、通过计算进行轮胎调位、车轮胎信息查询等功能。智能终端APP应用的第一个作用是对轮胎车号、轮位、品牌、轮胎号码等原始数据进行录入，通过智能终端，直接传输到服务器平台。第二个作用是在智能终端屏幕上直接给出分析后的报告，如是否需要换胎、轮胎是否需要调位、轮毂是否有外伤、该轮胎剩余的使用时间等信息。电源管理功能：电源模块同时保证智能花纹尺、液晶显示和无线通讯的供电需求。

所述位移传感器包括正弦信号发生电路、阻抗桥测量电路以及信号调理电路。阻抗桥测量电路的结构如下所述：电阻R5的一端、电容C5的一端、电阻R6的一端和电容C6的一端均接地，电阻R5的另一端、电容C5的另一端连接电感L1的一端以及接口Aout，电阻 R6的另一端、电容C6的另一端连接电感L2的一端以及接口Bout，电感L1的另一端和电感L2的另一端连接正弦信号发生电路的输出端，尺框、伸缩尺分别固定定基板和动基板，使得伸缩尺相对尺框移动时，定基板相对动基板移动，第一电容极板和第二电容极板均固定在动基板上，第一电容极板、第二电容极板、动基板构成电容动极板，定基板上等间隔固定有若干个第三电容极板，使得定基板上的第三电容极板呈栅式布局，第三电容极板接地，第三电容极板和定基板构成电容定极板，第一电容极板和电容定极板分别为电容C5两端的极板，第二电容极板和电容定极板分别为电容C6两端的极板。阻抗桥测量电路将多个第三电容极板等间隔布置成栅式结构。电容C5、电容C6、辅以电感、电阻形成完整桥臂。电容动极板在电容定极板上方移动过程中(由于极板之间耦合面积发生变化)电容参数将会呈现周期性的变化规律。电容动极板接入阻抗桥电路的两个桥臂形成差动布局，当两个电容极板由从左至右移动一个测量周期时，电容C5的电容变化是一个从最大到最小又到最大的一个过程，此时桥臂A出输出电压值也服从此变化规律；与之对应的，电容动极板从位置1移动到位置2时，A点电位变化为u+Δu；而B点电位则为u-Δu，该种方式下的阻抗桥测量电路的将差分信号在A、B两点之间电位差体现出来。输出信号经信号调理电路进行整流差分放大后通过AD转换送入微处理器单片机中，通过处理后即可显示对应的位移信息。该位移传感器将机械位移转换成电量输出，操作简便，能够有效地减小非线性、提高传感器灵敏度，抵消共模误差，测量速度提高一倍，灵敏度提高一倍，抵消共模误差。阻抗桥测量电路采用不平衡电桥电路直接输出差动后的传感器信号，测量系统具有响应速度快、稳定性高等优点。(基于最小二乘法误差修正算法提高测量精度可达到±0.01mm)。

信号调理电路的结构如下所述：接口Aout连接至二极管D1的正极，二极管D1的负极连接至电容C7的一端、电阻R7的一端和电阻R9的一端，接口Bout连接至二极管D2的正极，二极管D2的负极连接至电容C8的一端、电阻R8的一端和电阻R10的一端，电容C7 的另一端、电阻R7的另一端、电容C8的另一端和电阻R8的另一端均接地，电阻R9的另一端和电阻R11的一端连接放大器的正极输入端，电阻R10的另一端和电阻R12的一端连接放大器的正极输入端，电阻R11的另一端连接放大器的输出端，电阻R12的另一端接地，放大器的输出端连接至微处理器单片机，信号调理电路采取先整流滤波后放大的方案，首先将电桥两臂的输出转换为直流信号，然后使用普通运算放大器即可实现差动放大功能，输出信号经输出信号经过初步滤波后送到单片机微处理器的AD采集单元进行信号采集、分析与处理，得到测量的花纹深度值，再存储到终端的存储单元。

无线通讯电路模块的结构如下所述：

芯片SIM900S的管脚2-管脚8连接管脚1，所述芯片SIM900S的管脚9—管脚14接地，芯片SIM900S的管脚15经由电容C29接地，所述芯片SIM900S的管脚19连接芯片M1的管脚1和电阻R15的一端，芯片SIM900S的管脚21连接电阻R16的一端和电阻R15的另一端，芯片SIM900S的管脚23经由电阻R15连接至芯片M1的管脚3，芯片SIM900S的管脚25经由电阻R17连接至芯片M1的管脚6，芯片M1的管脚1经由电容C30接地，芯片SIM900S的管脚30连接至电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接至电阻R19的一端和三极管T1的基极，电阻R19的另一端接地，三极管T1的发射极经由GPS-NET接地，所述三极管T1的集电极经由电阻R4连接至VDD，芯片SIM900S的管脚34连接至三极管T2的集电极，三极管T2的发射极接地，三极管T2的基极连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接电阻 R14的一端，电阻R14的另一端接地。GPRS网络是在原有的基于电路交换(CSD)方式的GSM 网络上GPRS服务支持节点(SGSN)和网关支持节点(GGSN)。SGSN和MSC在同一等级水平，并跟踪单个MS的存储单元实现安全功能和接入控制，并通过帧中继连接到基站系统。GGSN 支持与外部分组交换网的互通，并经由基于IP的GPRS骨干网和SGSN连通。GPRS终端通过接口从客户系统取得数据，处理后的GPRS分组数据发送到GSM基站。分组数据经SGSN封装后，SGSN通过GPRS骨干网与网关支持接点GGSN进行通信。GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络Internet，本终端中的SIM900S模块是SIMCom推出一款新型无线模块，完成上述通信过程。它属于四频GSM/GPRS模块，完全采用SMT封装形式，同时采用了功能强大的ARM926EJ-S芯片处理器。SIM900性能稳定，外观小巧，性价比高，能满足您的多种需求。SIM900采用工业标准接口，工作频率为GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，满足GSM 2/2+标准，编码方案：CS1—CS4，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。另外，SIM900的尺寸大小能适用于M2M应用中的各类设计需求，尤其适用于紧凑型产品设计。

本实施例还相应提供一种轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：包含以下实现步骤：步骤1、通过智能花纹尺测量获得轮胎花纹深度数据源；步骤2、智能花纹尺将数据源的数据进行加密，然后将加密后的数据进行Mac运算，随后智能花纹尺将加载Mac的数据进行打包上传，步骤3、控制中心将收到的数据进行解析，按照双方约定的算法将收到的数据求出Mac值，与收到数据包的Mac值进行比较，如果Mac值不相同，则认为是非法数据而不做处理，该种处理机制可以避免系统的非法入侵者对系统正常数据的干扰，保证数据安全性。

上述步骤2中，智能花纹尺将数据源的数据进行采用DES改进算法加密，从而保证数据安全，Mac的数据通过CRC校验以保证数据准确。为保证数据本身安全采用标准DES算法进行数据加密。在编写加密算法程序本身时，避开使用第8，16，24，......64位作为有效数据位，而使用其它的56位作为有效数据位保证DES算法安全可靠地发挥作用，避免应用上的误区，留下被人攻击、被人破译的极大隐患。数据传输方面：在链接层采用可靠的CRC校验，保证数据的可靠传输；在传输应用层采用可靠的终端与数据中心通信协议机制。从多层面保证数据传输的可靠性。

上述步骤2中，智能花纹尺为测量智能花纹尺深度数据源开放了最高级的中断响应，及时接收发来深度数据，智能花纹尺将加载Mac的数据进行打包上传之前，先将接收来的数据进行缓存，按照用户的存储顺序，依次进行发送，由此保证了数据的完整性和连续性，即使上端的控制中心由于各种原因不能接收下端数据，自带的存储器也能够将数据源发来的数据进行永久性存储，存储容量可达4Kbytes以上，避免了数据源数据的丢失。

上述步骤2中，智能花纹尺向控制中心发送完数据包以后，会等待控制中心发回应答信息，如果在约定的时间内没有受到回应，则认为上端没有收到数据包，然后会将最近发出的数据包重新发送一次，直到收到控制中心的回应为止。采用这种方式，可以保证了数据源传送的有效性。

上述步骤2中，控制中心对每个测量终端进行下行控制。(如果用户非法使用测量终端，远程控制测量终端，无法完成测量工作)。控制中心收到远程终端上传信息后会得到对方终端ID号以及终端网址，中心根据需要将下行控制命令打包发送到终端。终端接收到命令后进行解析，经分析为发送到本终端命令即执行相关命令操作，达到下行控制目的。

PPP协议栈自主研发。完全匹配我们的微处理器(单片机)。PPP协议提供了在串行点对点链路上传输数据报的方法，支持异步8位数据同步连接，目前为GPRS业务链路标准。完全自主研发的PPP链路建立协商流程如下：在拨号成功连接后，GGSN首先会返回一个请求设置数据帧。网关发送一个LCP确认帧，并再发送LCP请求设置帧。当收到GGSN的LCP设置确认帧后，发送PAP身份验证给GGSN。然后，进行PAP验证用户名和密码过程，在GPRS中用户名与密码都为空，如果成功，GGSN会返回IPCP报文分配动态IP地址。此时，就完成了与GGSN的协商过程。链接建立后，PPP将在原有协议的基础上调用网络协议TCP/UDP协议通信。TCP是基于连接的协议，在正式收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来，其过程非常复杂。本终端嵌入式软件裁剪TCPIP，开发 TCP/IP简易核，采用UDP协议，UDP提供的是无连接服务，正因为UDP协议没有连接的过程，所以它的通信效果高，在可靠性方面可以通过用户的应答机制保证。

控制中心(即：云端服务器)处理数据能力强大，建立轮胎电子档案，特定算法计算轮胎磨损，从而便于后续制定轮胎运营解决方案，实现轮胎全生命周期管控。轮胎的磨损取决于轮胎的品牌、轮胎的类型、花纹深度、车本身的货物载重量、车辆即将要行驶的路况、天气状况和当前轮胎磨损程度等。轮胎的磨损＝轮胎的品牌x轮胎的类型x花纹深度x货物载重量x行驶的路况x天气状况x当前轮胎磨损程度x系数。

本系统以远程的控制中心为核心构成交通局、车队管理层、胎工或车主的系统，建立轮胎电子档案，对应制定独特的轮胎运营解决方案，实现轮胎全生命周期管控。通过智能终端录入轮胎的原始数据与实时检测数据，用户可以查看详细的轮胎信息。本系统能够解决车队管理的难题：1.为决策者更换轮胎提供数据支撑，提供更换标准，降低风险、节约成本；2.建立轮胎资产管理中心，像熟悉亲人一样熟悉每一条轮胎；3.主动干预异常磨损、外伤以及轮辋带来的风险损失；4.人、车、胎全程绑定，直到轮胎生命结束；5.智能硬件确保检测数据精准、可靠，节约人工；6.线下增值服务让轮胎相比原来跑的更远。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：包含以下实现步骤：步骤1、通过智能花纹尺测量获得轮胎花纹深度数据源；步骤2、智能花纹尺将数据源的数据进行加密，然后将加密后的数据进行Mac运算，随后智能花纹尺将加载Mac的数据进行打包上传，步骤3、控制中心将收到的数据进行解析，按照双方约定的算法将收到的数据求出Mac值，与收到数据包的Mac值进行比较，如果Mac值不相同，则认为是非法数据而不做处理。

2.根据权利要求1所述的轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：上述步骤2中，智能花纹尺将数据源的数据进行采用DES改进算法加密，从而保证数据安全，Mac的数据通过CRC校验以保证数据准确。

3.根据权利要求1所述的轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：上述步骤2中，智能花纹尺为测量智能花纹尺深度数据源开放了最高级的中断响应，及时接收发来深度数据，智能花纹尺将加载Mac的数据进行打包上传之前，先将接收来的数据进行缓存，按照用户的存储顺序，依次进行发送。

4.根据权利要求1所述的轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：上述步骤2中，智能花纹尺向控制中心发送完数据包以后，会等待控制中心发回应答信息，如果在约定的时间内没有受到回应，则认为上端没有收到数据包，然后会将最近发出的数据包重新发送一次，直到收到控制中心的回应为止。

5.根据权利要求1所述的轮胎花纹深度智能检测方法，其特征在于：上述步骤1中，通过智能花纹尺通过花纹尺电路测量获得轮胎花纹深度数据源,花纹尺电路，包括微处理器单片机、位移传感器、无线通讯电路模块，所述位移传感器包括正弦信号发生电路、阻抗桥测量电路以及信号调理电路，阻抗桥测量电路的结构如下所述：电阻R5的一端、电容C5的一端、电阻R6的一端和电容C6的一端均接地，电阻R5的另一端、电容C5的另一端连接电感L1的一端以及接口Aout，电阻R6的另一端、电容C6的另一端连接电感L2的一端以及接口Bout，电感L1的另一端和电感L2的另一端连接正弦信号发生电路的输出端，尺框、伸缩尺分别固定定基板和动基板，使得伸缩尺相对尺框移动时，定基板相对动基板移动，第一电容极板和第二电容极板均固定在动基板上，第一电容极板、第二电容极板、动基板构成电容动极板，定基板上等间隔固定有若干个第三电容极板，使得定基板上的第三电容极板呈栅式布局，第三电容极板接地，第三电容极板和定基板构成电容定极板，第一电容极板和电容定极板分别为电容C5两端的极板，第二电容极板和电容定极板分别为电容C6两端的极板。