CN108556570A - 轮胎扎钉判别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮胎扎钉判别装置及方法，本发明包括：麦克风组，麦克风的数量与轮胎的数量相同，分别安装在底盘上靠近各轮胎的位置处；控制模块，用于从汽车总线上获取车辆的车速，以及用于接收麦克风所采集的音频信号，并在根据所述音频信号以及车速判断出轮胎被扎钉时发送报警指令，该控制模块分别与麦克风和汽车总线连接；电源模块，为以上各模块供电。通过本发明能够及时准确地发现被扎钉的轮胎。

Description

轮胎扎钉判别装置及方法

技术领域

本发明属于汽车轮胎，具体涉及一种轮胎扎钉判别装置及方法。

背景技术

针对轮胎胎压，有专门的胎压实时检测工具，可以将四个轮胎的胎压实时显示到仪表盘上，当轮胎泄气比较明显时，会报警提醒司机查看。但如果钉子扎入轮胎后没有明显的泄压情况，甚至有些轮胎扎钉后并不漏气，胎压不会发生变化，该工具就无法发出轮胎已扎钉的报警，但是被扎钉了的轮胎的爆胎几率很高，有极高的安全隐患。此种情况下，即便未发生爆胎，由于轮胎扎钉后对车辆的平稳性等没有任何影响，故司机不会及时察觉到。待下次再用车时，才发现轮胎的气已经漏完，这时候只能自己换备胎，然后再去修车厂补胎，故使用者带来极大的不便。

因此，有必要开发一种新的轮胎扎钉判别装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮胎扎钉判别装置及方法，能及时准确发现被扎钉的轮胎。

本发明所述的轮胎扎钉判别装置，包括：

麦克风组，麦克风的数量与轮胎的数量相同，分别安装在底盘上靠近各轮胎的位置处；

控制模块，用于从汽车总线上获取车辆的车速，以及用于接收麦克风所采集的音频信号，并在根据所述音频信号以及车速判断出轮胎被扎钉时发送报警指令，该控制模块分别与麦克风和汽车总线连接；

电源模块，为以上各模块供电。

进一步，还包括：

报警模块，基于控制模块所发出的报警指令执行报警操作，该报警模块分别与控制模块和电源模块电连接。

进一步，所述报警模块包括：

声音报警子模块，基于控制模块所发出的报警指令发出声音报警，该声音报警子模块与控制模块电连接；

和/或仪表盘，基于控制模块所发出的报警指令在仪表盘上进行报警提示，该仪表盘与控制模块电连接。

本发明所述的轮胎扎钉判别方法，采用本发明所述的轮胎扎钉判别装置，其方法包括以下步骤：

步骤1、建立轮胎扎钉判别模型：

轮胎扎钉判别模型为：

其中：

χ为示性函数简写符号，即其中，A＝[(1-ε)Q,(1+ε)Q]，Q表示一个与车轮半径r有关的常数，ε为第一偏差值，r表示轮胎的半径；

n表示将判断时长T等分的分数；

θ为第二偏差值；

δf_i表示麦克风在时间点t_i所采集的轮胎附近的音频信息的频率值；

δV_i表示车辆在时间点t_i的车速；

W_j表示不同麦克风所采集到的音频信息的分贝值；

[·]为取整函数；

[·,·]表示区间值；

max为最大函数符，即表示W₁、W₂、W₃…中最大值的数值；

步骤2、利用各麦克风采集轮胎附近的音频信息并发送给控制模块，控制模块对音频信号进行处理并得出δf_i，控制模块从汽车总线上获取δV_i，并将δf_i和δV_i代入轮胎扎钉判别模型中，若Γ＝0，则判定轮胎未扎钉，若Γ＝1，则判定轮胎扎钉；

步骤3、令当γ_j＝1，其编号j所对应的轮胎即是被扎钉的轮胎。

进一步，还包括：

在识别出轮胎扎钉时，发出报警提示。

进一步，所述报警提示包括：

以声音的形式进行报警提示；

和/或通过仪表盘进行报警提示。

本发明具有以下优点：解决了胎压检测无法克服的扎钉而轮胎不立马泄气，或破而不漏，胎压不变，无法察觉的问题，大大降低了扎钉轮胎带来的道路行驶风险。也避免了因缓慢泄气轮胎泄完气，而导致的再次启动时需要司机自行更换备胎的尴尬。

附图说明

图1为本发明的安装示意图；

图2为本发明的电路原理图；

图中：1、轮胎，2、钉子，3、路面，4、仪表盘，5、车载音响系统，6、底盘， 7、保护罩壳，8、麦克风，9、供电及音频传输线路，10、ecu主控。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示的轮胎扎钉判别装置，包括麦克风组、控制模块、电源模块和报警模块。

如图1和图2所示，麦克风8的数量与轮胎1的数量相同，分别安装在底盘6上靠近各轮胎1的位置处，外部由保护罩壳7保护。本实施例中，车辆共有四个轮胎1，故麦克风8的数量为四个，各麦克风8将采集到的轮胎1附近的声音(包含风声、异响等)，通过供电及音频传输线路9传输至控制模块。

如图2所示，控制模块用于从汽车总线上获取车辆的车速，以及用于接收麦克风8所采集的音频信号，并在根据所述音频信号以及车速判断出轮胎1被扎钉时发送报警指令，该控制模块分别与麦克风8和汽车总线连接。本实施例中，控制模块为ecu主控 10。

如图2所示，报警模块基于控制模块所发出的报警指令执行报警操作，该报警模块与控制模块电连接。

电源模块(图中未示出)为以上各模块供电。

本实施例中，所述报警模块包括：声音报警子模块(比如：车载音响系统5)，基于控制模块所发出的报警指令发出声音报警，该声音报警子模块与控制模块电连接。和/或仪表盘4，基于控制模块所发出的报警指令在仪表盘4上进行报警提示(比如：将被扎钉的轮胎1信息投射到仪表盘4上进行显示)，该仪表盘4与控制模块电连接。

本发明所述的轮胎扎钉判别方法，采用本发明所述的轮胎扎钉判别装置，其方法包括以下步骤：

步骤1、建立轮胎扎钉判别模型：

假设车轮半径为r(单位m)，车速为V(单位km/h)；

则车轮每秒行程：(单位m)；

车轮周长：D＝πr²,(单位m)；

在不考虑车轮空转，急刹制动等特殊情况下，车轮固定点每秒接触地面的次数：

即由钉子2碰撞地面发出的“哒哒哒”(如图1所示，轮胎1行驶在路面3上，钉子2扎钉轮胎1并附着在其表面。此时车轮每转动一圈，轮胎1挤压路面3并迅速离开，钉子2会快速碰撞路面3，因此会产生“哒”的声响)声的频率(每秒钟的异响次数)：单位H_z。

由此可知在车轮半径r固定的情况下，钉子2碰撞地面发出的“哒哒哒”声的频率f，与车速V呈线性关系，是有一个与车轮半径r有关的常数，其中， Q代表车轮固定点触地频率与车速的比值。

ecu主控10包含音频处理器，在其接收到的由麦克风8传输来的音频信号中，有一组频率相对固定的异响存在，记其频率为δf。

同时ecu主控10能从汽车总线上实时获取车辆的车速信息，其记录到的汽车的瞬时速度为δV。

记录以上两个值的比值

设定一个第一偏差值ε(一个较小的百分数，例如3％、5％等)，得到区间 A＝[(1-ε)Q,(1+ε)Q]；其中：Q代表车轮固定点触地频率与车速的比值。

将判定时长T(例如可以是10秒、20秒)等分成n份，标记每一个时间点t₁、t₂、t₃、t₄、t₅…t_n。

在每个时间点t_i，记录P的数值

若P_i∈A，则记a_i＝1；若则记a_i＝0。

记录数值

设定一个第二偏差值θ(一个较小的百分数，例如：5％、10％等)，得到区间 B＝[(1-θ),1]。

判定逻辑为：

如果φ∈B，则判定轮胎1扎钉。

如果则判定轮胎1未扎钉。

由于每个轮胎1附近均有麦克风8，在轮胎1发生扎钉，并造成异响时，每个麦克风8接收到此异响的强度不同，其分贝值依次为W₁、W₂、W₃…W_j(单位dB)，其中的最大值j对应的轮胎1，就是扎钉的轮胎1。

综上所述，轮胎扎钉判别模型为：

其中：

χ为示性函数简写符号，即其中，A＝[(1-ε)Q,(1+ε)Q]，Q表示一个与车轮半径r有关的常数，ε为第一偏差值，r表示轮胎的半径；

n表示将判断时长T等分的分数，T可以设定为10秒、20秒等；

θ为第二偏差值；

δf_i表示麦克风在时间点t_i所采集的轮胎附近的音频信息的频率值；

δV_i表示车辆在时间点t_i的车速；

W_j表示不同麦克风所采集到的音频信息的分贝值；

[·]为取整函数；

[·,·]表示区间值；

max为最大函数符，即表示W₁、W₂、W₃…中最大值的数值；

本实施例中，轮胎1半径r与车速V为外部值(由车主及车辆情况确定)；判定时长T、以及T等分的份数n，第一偏差值ε、第二偏差值θ均为内部值(由软件设定)。

步骤2、利用各麦克风8采集轮胎1附近的音频信息并发送给控制模块，控制模块对音频信号进行处理并得出δf_i，控制模块从汽车总线上获取δV_i，并将δf_i和δV_i代入轮胎扎钉判别模型中，若Γ＝0，则判定轮胎1未扎钉，若Γ＝1，则判定轮胎1扎钉。

步骤3、令当γ_j＝1，其编号j所对应的轮胎1即是被扎钉的轮胎 1。此时ecu主控10通过车载音响系统5的喇叭进行报警，告知司机轮胎1已扎钉；同时，将该信息投射到仪表盘4上，详细告知司机是哪一个轮胎1扎钉，从而在不泄轮胎 1胎压的情况下，也能够及时发现情况并报警，提醒驾驶员减速行驶，靠边停车检查和修理，进而避免了汽车跑偏甚至突然爆胎导致的车毁人亡的事故发生。

Claims (6)

1.一种轮胎扎钉判别装置，其特征在于：包括

麦克风组，麦克风的数量与轮胎的数量相同，分别安装在底盘上靠近各轮胎的位置处；

控制模块，用于从汽车总线上获取车辆的车速，以及用于接收麦克风所采集的音频信号，并在根据所述音频信号以及车速判断出轮胎被扎钉时发送报警指令，该控制模块分别与麦克风和汽车总线连接；

电源模块，为以上各模块供电。

2.根据权利要求1所述的轮胎扎钉判别装置，其特征在于：还包括：

报警模块，基于控制模块所发出的报警指令执行报警操作，该报警模块分别与控制模块和电源模块电连接。

3.根据权利要求2所述的轮胎扎钉判别装置，其特征在于：所述报警模块包括：

声音报警子模块，基于控制模块所发出的报警指令发出声音报警，该声音报警子模块与控制模块电连接；

和/或仪表盘，基于控制模块所发出的报警指令在仪表盘上进行报警提示，该仪表盘与控制模块电连接。

4.一种轮胎扎钉判别方法，其特征在于：采用如权利要求1至3任一所述的轮胎扎钉判别装置，其方法包括以下步骤：

步骤1、建立轮胎扎钉判别模型：

轮胎扎钉判别模型为：

其中：

χ为示性函数简写符号，即其中，A＝[(1-ε)Q,(1+ε)Q]，Q表示一个与车轮半径r有关的常数，ε为第一偏差值，r表示轮胎的半径；

n表示将判断时长T等分的分数；

θ为第二偏差值；

δf_i表示麦克风在时间点t_i所采集的轮胎附近的音频信息的频率值；

δV_i表示车辆在时间点t_i的车速；

W_j表示不同麦克风所采集到的音频信息的分贝值；

[·]为取整函数；

[·,·]表示区间值；

max为最大函数符，即表示W₁、W₂、W₃…中最大值的数值；

步骤2、利用各麦克风采集轮胎附近的音频信息并发送给控制模块，控制模块对音频信号进行处理并得出δf_i，控制模块从汽车总线上获取δV_i，并将δf_i和δV_i代入轮胎扎钉判别模型中，若Γ＝0，则判定轮胎未扎钉，若Γ＝1，则判定轮胎扎钉；

步骤3、令当γ_j＝1，其编号j所对应的轮胎即是被扎钉的轮胎。

5.根据权利要求4所述的轮胎扎钉判别方法，其特征在于，还包括：

在识别出轮胎扎钉时，发出报警提示。

6.根据权利要求5所述的轮胎扎钉判别方法，其特征在于，所述报警提示包括：

以声音的形式进行报警提示；

和/或通过仪表盘进行报警提示。