CN109703301B - 一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法及系统，包括，通过陀螺仪获取车辆停止状态下的第一初始倾角及预设时间段内的第一倾角，通过加速度计获取车辆停止状态下的第二初始倾角及车辆启动后的第二倾角；将连续获取的多个第一倾角分别与第一初始倾角进行相减运算，当计算结果均大于预设的第一角度阈值时，则判断车辆轮胎处于快速漏气状态；将第二倾角与第二初始倾角进行相减运算，当计算结果大于预设的第二角度阈值时，则判断车辆轮胎处于慢速漏气状态。本发明通过陀螺仪、加速度计计算车辆停止状态下轮胎的倾角变化，从而来监测车辆轮胎是否存在漏气的情况，以使司机在车辆启动时知道车辆轮胎的状态，不影响车辆的正常使用。

Description

一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法及系统

技术领域

本发明涉及轮胎漏气检测技术领域，特别是涉及一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法及系统。

背景技术

随着胎压监测技术的发展，很多车辆都配备了胎压监测系统。然而，一次性电池供电是胎压监测系统的短板，为了能够延长胎压监测系统的寿命，省电的电源管理策略通常就是当车辆静止时或车辆速度小于25公里每小时时令胎压监测系统处于休眠状态以节省用电。样就有一个缺陷，即当车辆在晚上放置在车库时，如果轮胎产生漏气，由于胎压监测系统处于休眠状态，无法发出警报，第二天早上司机开车前无法及时发现轮胎已经漏气，需在车速大于25公里每小时时才会收到胎压监测系统的警报，这时车辆可能已经在马路上了。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的不足，提供一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，包括如下步骤：

通过陀螺仪获取车辆停止状态下的第一初始倾角及预设时间段内的第一倾角，通过加速度计获取车辆停止状态下的第二初始倾角及车辆启动后的第二倾角；

将连续获取的多个第一倾角分别与第一初始倾角进行相减运算，当至少一个相减的差值的绝对值大于预设的第一角度阈值时，则判断车辆轮胎处于快速漏气状态，存储该状态并在车辆启动后发送该状态的警告信号；否则，判断车辆轮胎是否处于慢速漏气状态；

将第二倾角与第二初始倾角进行相减运算，当相减的差值的绝对值大于预设的第二角度阈值时，则判断车辆轮胎处于慢速漏气状态，发送该状态的警告信号。

进一步的，作为优选技术方案，车辆停止状态通过以下方式判断：检测车辆导航主机的电源是否关断，若是，则判断车辆处于停止状态，此时，车辆导航主机处于正常工作状态一定之间后关闭。

进一步的，作为优选技术方案，第一初始倾角通过以下方式计算：读取一次车辆停止状态下的陀螺仪的角速度，以确定车辆的第一初始倾角。

进一步的，作为优选技术方案，第一倾角通过以下方式计算：

车辆导航主机在关闭前以固定频率读取预设时间段内的陀螺仪的角速度，从而计算出在预设时间段内陀螺仪转过的角度，以确定车辆的第一倾角。

进一步的，作为优选技术方案，第一初始倾角及第一倾角通过以下公式计算：

D=(w1*t1+w2*t2+w3*t3+…+wm*tm)/1000；

其中，D为计算的预设时间段内的倾角，w为读取的陀螺仪的角速度，t为时间，wm为第m毫秒读取的陀螺仪的角速度，单位为度每秒，tm为预设时间，单位为毫秒，读取的频率为每毫秒一次。

进一步的，作为优选技术方案，第二初始倾角通过以下方式计算：在车辆处于停止状态，车辆导航主机处于正常工作状态时，通过测量加速度计各轴的第一输出电压，以确定车辆的第二初始倾角。

进一步的，作为优选技术方案，第二倾角通过以下方式计算：启动车辆，打开车辆导航主机的电源，通过测量加速度计各轴的第二输出电压，以确定车辆的第二倾角。

进一步的，作为优选技术方案，第二初始倾角及第二倾角通过以下公式计算：

U=Kgsinθ；

其中，U 为加速度计各轴的输出电压，g为重力加速度，θ为计算的车辆的倾角，k为加速度计灵敏度系数。

进一步的，作为优选技术方案，第一角度阈值设置范围为大于等于15度，第二角度阈值设置范围为大于等于10度。

一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的系统，应用于惯性导航车机，包括中央处理单元、分别与中央处理单元连接的卫星信号接收模块、存储器、加速度计、陀螺仪、音频信号处理单元、与音频信号处理单元连接的音频信号输出单元；

所述卫星信号接收模块用于获取车辆导航定位所需要的数据和信息；

所述加速度计通过SPI总线与中央处理单元连接，所述加速度计用于传输加速度信息至中央处理单元；

所述陀螺仪通过SPI总线与中央处理单元连接，所述陀螺仪用于传输角速度信息至中央处理单元；

所述中央处理单元用于根据接收的加速度信息和角速度信息分别计算车辆的倾角，根据计算的倾角判断车辆轮胎是否漏气，并将车辆轮胎是否漏气的状态发送至存储器存储；在启动车辆后，从存储器中读取车辆轮胎的状态信息，发送车辆轮胎漏气的状态信息的指令至音频信号处理单元；

所述音频信号处理单元用于根据接收的指令发送警告信号至音频信号输出单元；

所述音频信号输出单元用于将接受的警告信号放大并输出

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明仅通过陀螺仪、加速度计计算车辆停止状态下车辆轮胎的倾斜角度变化，从而来监测车辆轮胎是否存在漏气的情况，填补了专用车胎气压监控的短板，起到增值的作用，以使司机在车辆启动的第一时间知道车辆轮胎的漏气情况，不影响车辆的正常使用；同时，车辆停止状态下倾斜角度的计算不妨碍陀螺仪、加速度计在车辆运动状态下的惯性推导作用。

附图说明

图1为本发明系统原理框图。

图2为本发明方法步骤流程图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1

一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的系统，应用于惯性导航车机，如图1所示：包括中央处理单元、分别与中央处理单元连接的卫星信号接收模块、存储器、显示器单元、加速度计、陀螺仪、音频信号处理单元、与音频信号处理单元连接的音频信号输出单元；其中，音频信号输出单元包括音频信号放大器及与音频信号放大器连接的喇叭。

在本发明中，

卫星信号接收模块用于获取车辆导航定位所需要的数据和信息并发送至中央处理单元。

加速度计通过SPI总线与中央处理单元连接，以传输加速度信息至中央处理单元。

陀螺仪通过SPI总线与中央处理单元连接，以传输角速度信息至中央处理单元。

中央处理单元用于根据接收的加速度信息和角速度信息分别计算车辆的倾角，根据计算的倾角判断车辆轮胎是否漏气，并将车辆轮胎是否漏气的状态通过SPI总线写入存储器存储；在启动车辆后，中央处理单元从存储器中读取车辆轮胎是否漏气的状态信息，若果有漏气信息，则通过I2C总线发送指令至音频信号处理单元。

音频信号处理单元用于根据接收的指令发送警告信号至音频信号输出单元的音频信号放大器，音频信号放大器将接受的警告信号放大后通过喇叭发出警告声音以使司机听到并知晓车辆轮胎的状态；同时，中央处理单元发出视频信息到显示器单元，再次使司机看到并知晓车辆轮胎的状态。

本系统基于惯性导航车机，在原有的惯性导航车机的基础上，不需增加任何硬件，仅通过惯性导航车机的陀螺仪、加速度计计算车辆停止状态下车辆轮胎的倾斜角度变化，从而来监测车辆轮胎是否存在漏气的情况，填补了专用车胎气压监控的短板，起到增值的作用，以使司机在车辆启动的第一时间知道车辆轮胎的漏气情况，不影响车辆的正常使用；同时，车辆停止状态下倾斜角度的计算不妨碍陀螺仪、加速度计在车辆运动状态下的惯性推导作用。

实施例2

一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，如图2所示：包括如下步骤：

S10. 车辆停止状态的判断：检测车辆导航主机的电源是否关断，若是，则判断车辆处于停止状态，此时，车辆导航主机处于正常工作状态一定之间后关闭，否则，车辆处于非停止状态。

此步骤中：在确定车辆处于停止状态后，车辆导航主机通过其蓄电池供电处于正常工作状态，因此，其处于正常工作状态的时间根据其蓄电池的容量确定，在本领域中，关断电源后，蓄电池一般可为车辆导航主机的供电时间为1小时以上，在本发明中，为保证蓄电池充足的电量为司机启动汽车引擎，在汽车发电机电源关闭后，车载导航主机计时器默认设定只由蓄电池供电的车载导航主机工作时间为5分钟，之后自动关机。

S20. 分别通过陀螺仪和加速度计获取车辆停止状态下的第一初始倾角D0和第二初始倾角θ1，并存储第二初始倾角θ1至存储器中。

此步骤中，第一初始倾角D0是车辆导航主机读取一次陀螺仪的角速度，并通过以下公式计算得到：

D0= w*t；

其中，w为读取的陀螺仪的角速度，t为时间。

而第二初始倾角θ1是车辆导航主机读取的加速度计各轴的输出电压Ua，并通过以下公式计算得到：

Ua=Kgsinθ1；

其中，Ua为加速度计各轴的输出电压，g为重力加速度，k为加速度计灵敏度系数。

在此步骤中，由于车辆处于停止状态，因此，加速度计同样静止，所读取的数值为重力加速度在加速度计各轴的输出电压Ua，从而计算车辆的第二初始倾角θ1，并将第二初始倾角θ1存储至存储器中。

同时，在本发明中，默认陀螺仪与车辆是标准装配，初始状态下，默认陀螺仪与地面平行，即车辆与地面平行，那么，D0=0。

S30. 通过陀螺仪获取车辆停止状态下预设时间段内的第一倾角D1；将连续获取的多个第一倾角D1分别与第一初始倾角D0进行相减运算，当至少一个相减的差值的绝对值大于预设的第一角度阈值时，则判断车辆轮胎处于快速漏气状态，存储该状态并在车辆启动后发送该状态的警告信号；否则，车辆轮胎处于非快速漏气状态，需判断车辆轮胎是否处于慢速漏气状态。

本步骤是在车辆导航主机处于正常工作状态下进行的，车辆导航主机在关闭前，其中央处理单元以固定频率读取预设时间段内的陀螺仪的角速度，从而计算出在预设时间段内陀螺仪转过的角度D1，以确定车辆的第一倾角D1。

第一倾角通过以下公式计算：

D1=(w1*t1+w2*t2+w3*t3+…+wm*tm)/1000；

其中，D1为计算的预设时间段内的倾角，w为读取的陀螺仪的角速度，t为时间，wm为第m毫秒读取的陀螺仪的角速度，单位为度每秒，tm为预设时间，单位为毫秒，读取的频率为每毫秒一次。

在本发明中，预设时间为1分钟，中央处理单元的采集频率为每毫秒一次，因此，在1分钟内，车辆导航主机的中央处理单元每毫秒读取一次陀螺仪的角速度，共读取了60*1000次，并计算陀螺仪在一分钟内转过的角度D1为：

D1=(w1*t1+w2*t2+w3*t3+…+w60000*t60000)/1000。

此时，在车辆导航主机正常工作状态下，根据车辆导航主机正常工作时间可连续测试5次，计算得到5个第一倾角D1，分别将每一个第一倾角D1与第一初始倾角D0进行相减运算，当至少一个差值的绝对值大于预设的第一角度阈值时，则判断车辆轮胎处于快速漏气状态。

在本发明中，第一角度阈值的设置范围为大于等于15度，即，最小值为15度，因此当，ΔD =|D1- D0|>15时，则判断车辆轮胎处于快速漏气状态，而由于D0=0，因此，ΔD =|D1|，此时，车辆导航主机的中央处理单元将该状存储在存储器中，车辆导航主机进入休眠状态，并在车辆启动后发送该状态的警告信号。

当多个第一倾角D1分别与第一初始倾角D0的差值的绝对值均小于预设的第一角度阈值时，则需判断车辆轮胎是否处于慢速漏气状态。

S40. 车辆停止一段时间后，启动车辆，车辆导航主机被唤醒，其中央处理单元并从存储器中读取车辆轮胎的状态信息，若读取到车辆轮胎处于快速漏气状态的信息时，发送指令至音频处理单元，音频处理单元根据接收到的指令产生警告信号发送至音频放大器，并通过喇叭发出警告声音至司机知晓；否则，车辆轮胎处于非漏气状态。

同时，车辆导航主机的中央处理单元测量加速度计各轴的第二输出电压Ub，通过以下公式计算车辆启动后的第二倾角θ2，：

Ub=Kgsinθ2；

其中，Ub为加速度计各轴的输出电压，g为重力加速度，k为加速度计灵敏度系数。

将第二倾角θ2与第二初始倾角θ1进行相减运算，当相减的差值的绝对值大于预设的第二角度阈值时，则判断车辆轮胎处于慢速漏气状态，发送该状态的警告信号。

其中，第二角度阈值的设置范围为大于等于10度，即，最小值为10度，因此当，Δθ=|θ2-θ1|>10时，则判断车辆轮胎处于满速漏气状态，车辆导航主机的中央处理单元发送指令至音频处理单元，音频处理单元根据接收到的指令产生警告信号发送至音频放大器，并通过喇叭发出警告声音至司机知晓；否则，车辆轮胎处于非漏气状态。

同时，无论车辆轮胎处于快速漏气状态还是慢速漏气状态，车辆导航主机的中央处理单元均发出显示车辆轮胎漏气的警告信息至显示器上，以便司机知晓。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过陀螺仪获取车辆停止状态下的第一初始倾角及预设时间段内的第一倾角，通过加速度计获取车辆停止状态下的第二初始倾角及车辆启动后的第二倾角；

将连续获取的多个第一倾角分别与第一初始倾角进行相减运算，当至少一个相减的差值的绝对值大于预设的第一角度阈值时，则判断车辆轮胎处于快速漏气状态，存储该状态并在车辆启动后发送该状态的警告信号；否则，判断车辆轮胎是否处于慢速漏气状态；

将第二倾角与第二初始倾角进行相减运算，当相减的差值的绝对值大于预设的第二角度阈值时，则判断车辆轮胎处于慢速漏气状态，发送该状态的警告信号。

2.根据权利要求1所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，车辆停止状态通过以下方式判断：检测车辆导航主机的电源是否关断，若是，则判断车辆处于停止状态，此时，车辆导航主机通过蓄电池供电处于正常工作状态一定之间后关闭。

3.根据权利要求2所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，第一初始倾角通过以下方式计算：读取一次车辆停止状态下的陀螺仪的角速度，以确定车辆的第一初始倾角。

4.根据权利要求3所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，第一倾角通过以下方式计算：

车辆导航主机在关闭前以固定频率读取预设时间段内的陀螺仪的角速度，从而计算出在预设时间段内陀螺仪转过的角度，以确定车辆的第一倾角。

5.根据权利要求4所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，第一初始倾角及第一倾角通过以下公式计算：

D=(w1*t1+w2*t2+w3*t3+…+wm*tm)/1000；

其中，D为计算的预设时间段内的倾角，w为读取的陀螺仪的角速度，t为时间，wm 为第m毫秒读取的陀螺仪的角速度，单位为度每秒，tm为预设时间，单位为毫秒，读取的频率为每毫秒一次。

6.根据权利要求2所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，第二初始倾角通过以下方式计算：在车辆处于停止状态，车辆导航主机处于正常工作状态时，通过测量加速度计各轴的第一输出电压，以确定车辆的第二初始倾角。

7.根据权利要求6所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，第二倾角通过以下方式计算：启动车辆，打开车辆导航主机的电源，通过测量加速度计各轴的第二输出电压，以确定车辆的第二倾角。

8.根据权利要求6或7所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，第二初始倾角及第二倾角通过以下公式计算：

U=Kgsinθ；

其中，U 为加速度计各轴的输出电压，g为重力加速度，θ为计算的车辆的倾角，k为加速度计灵敏度系数。

9.根据权利要求1所述的可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的方法，其特征在于，第一角度阈值设置范围为大于等于15度，第二角度阈值设置范围为大于等于10度。

10.一种可检测在静止状态下汽车轮胎是否漏气的系统，应用于惯性导航车机，其特征在于，包括中央处理单元、分别与中央处理单元连接的卫星信号接收模块、存储器、加速度计、陀螺仪、音频信号处理单元、与音频信号处理单元连接的音频信号输出单元；

所述卫星信号接收模块用于获取车辆导航定位所需要的数据和信息；

所述加速度计通过SPI总线与中央处理单元连接，所述加速度计用于传输加速度信息至中央处理单元；

所述陀螺仪通过SPI总线与中央处理单元连接，所述陀螺仪用于传输角速度信息至中央处理单元；

所述中央处理单元用于根据接收的加速度信息和角速度信息分别计算车辆的倾角，根据计算的倾角判断车辆轮胎是否漏气，并将车辆轮胎是否漏气的信息发送至存储器存储；在启动车辆后，从存储器中读取车辆轮胎的状态信息，发送车辆轮胎漏气的状态信息的指令至音频信号处理单元；

所述音频信号处理单元用于根据接收的指令发送警告信号至音频信号输出单元；

所述音频信号输出单元用于将接受的警告信号放大并输出。

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