CN110691703B

CN110691703B - 用于确定设有轮胎压力监测系统的机动车辆的运动开始的方法

Info

Publication number: CN110691703B
Application number: CN201880034225.5A
Authority: CN
Inventors: S.高德特; S.比利
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2038-05-17
Also published as: WO2018215714A1; US10780892B2; FR3066722A1; CN110691703A; FR3066722B1; US20190375417A1

Abstract

一种用于确定机动车辆的运动开始的方法，该机动车辆设有用于监测机动车辆轮胎压力的系统，用于监测压力的系统的接收器与每个发射器之间的通信经受多普勒效应，使得周期性分量插入到由发射器发射到接收器的信号中。该方法的特征在于，其包括以下步骤：在由计算装置解调以提取由射频信号所携带的数据之前获取中频信号，确定中频信号的快速傅立叶变换，在预设的持续时间内确定中频信号的快速傅立叶变换的平均值，通过将快速傅立叶变换的瞬时值与快速傅立叶变换的平均值进行比较，确定是否存在频率偏差，如果是这种情况，则确定偏差的幅度是否高于阈值，如果是这种情况，则确定偏差是否是周期性的，如果是这种情况，则确定：频率偏差与由于多普勒效应而插入到由发射器发射的信号中的周期性分量相对应，用于监测轮胎压力的发射器正在运动，且车辆正在运动。

Description

用于确定设有轮胎压力监测系统的机动车辆的运动开始的方法

技术领域

本发明的技术领域是确定机动车辆的运动开始，并且更具体地，通过用于监测机动车辆的轮胎压力的系统确定这种运动开始。

背景技术

在现有技术中，轮胎压力监测系统TPMS（对于“Tire Pressure MonitoringSystem”的英文首字母缩写）包括连接到车辆的电子控制单元的TPMS接收器，以及放置在车辆的轮上的至少一个TPMS发射器。通常，车辆的每个轮都设有TPMS发射器。

TPMS发射器包括射频传送器（根据国家，以315 MHz或433.92 MHz的频率运行）、低频接收器（以125 kHz运行）、微控制器、传感器和电池。

传感器通常包括压力传感器、温度传感器和加速度计。

压力传感器和温度传感器分别允许测量轮胎和轮辋之间包含的空气的压力和温度。

加速度计允许确定由轮经历的径向加速度，且从而确定车辆的运动。

然而，加速度计是昂贵的部件，其尺寸重大且具有高功耗。

因此，需要更紧凑且更便宜的TPMS发射器。

还需要一种功耗比现有发射器低的TPMS发射器。

发明内容

本发明的主题是一种用于确定机动车辆的运动开始的方法，该机动车辆设有用于监测机动车辆的轮胎压力的至少一个发射器以及用于监测至少一个轮胎的压力的接收器，该接收器连接到车辆的电子控制单元，并能够与用于监测压力的所述至少一个发射器通信，

•监测接收器和用于监测压力的每个发射器之间的通信经受多普勒效应，使得周期性分量插入到由发射器发射到接收器的信号中，

•接收器包括中间滤波器，其能够从射频信号和参考信号中重构出中频信号，

•中频信号能够由计算装置进行解调，以提取由射频信号所携带的数据。

该方法的特征在于，其包括以下步骤：

•获取中频信号，

•确定中频信号的快速傅立叶变换，

•在预设的持续时间内确定中频信号的快速傅立叶变换的平均值，

•通过将快速傅立叶变换的瞬时值与快速傅立叶变换的平均值进行比较，确定是否存在频率偏差，

•如果是这种情况，则确定偏差幅度的绝对值是否高于阈值，

•如果是这种情况，则确定偏差是否是周期性的，

•如果是这种情况，则确定：频率偏差与由于多普勒效应而插入到由发射器发射的信号中的周期性分量相对应，用于监测轮胎压力的发射器正在运动，且车辆正在运动。

为了确定是否存在取决于快速傅立叶变换的瞬时值和快速傅立叶变换的平均值的频率偏差，可以执行以下步骤：

•从快速傅立叶变换的平均值中减去快速傅立叶变换的瞬时值，然后确定所获得的信号是否为非零，

•如果是这种情况，则确定存在频率偏差。

当用于监测轮胎压力的发射器处于“低消耗”运行模式时，可以获取中频信号。

当确定车辆正在运动时，用于监测轮胎压力的发射器的运行模式可以从“低消耗”运行模式切换到“驾驶”运行模式。

附图说明

本发明的其他目的、特征和优点将通过阅读下面的描述变得显而易见，以下描述仅通过非限制性示例的方式给出，并参考附图，其中：

- 图1示出了根据现有技术的TPMS接收器的射频接收系统，

- 图2示出了根据现有技术的锁相环，

- 图3示出了从TPMS接收器的中间滤波器输出的信号，

- 图4示出了从中频信号的快速傅里叶变换的输出获得的信号，

- 图5示出了根据一个实施例的用于确定TPMS发射器的运动开始的方法的主要步骤，以及

- 图6示出了根据另一实施例的用于确定TPMS发射器的运动开始的方法的主要步骤。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的TPMS接收器的射频接收系统。

可以看出，它包括连接到参量放大器2的接收天线1，参量放大器2本身连接到混频器3。

混频器3经由另一输入连接到附图标记为4的锁相环（PLL），并经由其输出连接到计算装置的中间滤波器5。

接收天线1接收射频信号并将其转换为频率为F1的电信号，该信号由参量放大器2放大。放大后的信号与从锁相环4接收的频移F1 +ΔF混合以便产生频率为ΔF的偏移信号。

偏移后的信号由中间滤波器5处理，中间滤波器5重构随时间变化的功率信号，然后可以对其进行处理以便提取由射频信号所携带的数据。

图2示出了根据现有技术的锁相环。

它包括用于产生参考频率的装置6，该装置连接到相位比较器7的输入。用于产生参考频率的装置可以是石英振荡器或MEMS（对于“MicroElectroMechanical System”，“微机电系统”的英文首字母缩写）型的振荡器。

相位比较器7的输出连接到低通滤波器8，低通滤波器8的输出连接到电荷泵9。附图标记为10的压控振荡器VCO（对于“Voltage Controlled Oscillator”的英文首字母缩写）经由其输入连接到电荷泵9并且经由其输出连接到锁相环4的输出以及连接到分频器11，分频器11连接到比较器7的输入。

用于产生参考频率的装置6以参考频率Fref发射信号。相位比较器7根据参考频率Fref处的信号与从分频器11输出的频率Fs处的信号之间的相位差异来确定差异ε。

然后用低通滤波器8对带有差异ε的误差信号进行滤波，以便从中去除负分量。

电荷泵9根据滤波后的信号产生电压V，从而使压控振荡器10受到控制，从而使其输出信号，该信号的频率基本上恒定并且包括在以参考频率的倍数为中心的频率范围内，该参考频率取决于分频器11的分频系数。

发明人已经观察到，在滤波器5的输入处接收的信号的频移除了包括由锁相环插入的分量ΔF之外，还包括已经存在于所接收的射频信号中的分量。

经过研究，他们观察到由于多普勒效应，该分量随TPMS发射器的旋转而变化。应当记得，多普勒效应在于电磁发射的频率上的偏移，这是由于源相对于接收器的相对运动。

因此，本发明的目的是通过确定由TPMS发射器发射的信号中的由多普勒效应引起的分量来检测TPMS发射器的运动开始。因此，可以在确保检测到运动开始的同时从这种TPMS发射器上移除加速度计。

如在引言中所见，TPMS发射器包括无线传输系统，该无线传输系统用于与连接至机动车辆的车载控制单元的TPMS接收器进行通信。

由于每个TPMS发射器相对于轮的轴线在所述轮中的定位，因此每个TPMS发射器都经历圆周运动，而TPMS接收器则保持在车辆中的固定位置中。由TPMS发射器经历的圆周运动会引起相对运动，使其在轮的半个旋转中靠近TPMS接收器，而在另半个旋转中远离TPMS接收器。

当发射器靠近接收器时，发射频率经历由以下等式限定的第一频移：

（等式1）

其中：

c：光速

Vs：发射器相对于接收器的移动速度

f：由发射器发射的波的频率。

当发射器离接收器越来越远时，发射频率经历由以下等式限定的第二频移：

（等式2）

因此，根据旋转速度和车辆的尺寸，由TPMS发射器发射的信号经历周期性的频移。

通过确定该额外的频移分量的简单存在（该分量具有多普勒效应的特征，并且不同于由锁相环引入的分量），因此可以确定TPMS发射器正在运动。

为此，获取中间滤波器5的输入处的信号。

接下来，对从中间滤波器5输出的信号执行快速傅立叶变换FFT（对于“FastFourrier Transform”的英文首字母缩写）。

作为说明，图3示出了从中间滤波器5输出的信号，且图4示出了从FFT输出的相应信号。在后一信号中，可以看到周期性信号的出现。

图5示出了用于确定TPMS发射器的运动开始的方法的主要步骤。

在第一步骤20中，获取从中间滤波器输出的信号。

在第二步骤21中，确定中频信号的快速傅立叶变换。

在第三步骤22中，在预设的持续时间内确定中频信号的快速傅立叶变换的平均值。根据从TPMS发射器接收的数据帧的持续时间、根据所述帧的采样吞吐量以及根据两个连续帧的发射之间经过的时间来选择预设的持续时间。本领域技术人员将理解，对频移分量的存在的检测需要足够数量的数据。具体地，傅立叶变换的在对应于承载数据的帧的接收的持续时间内的平均值仅代表大量数据。因此，对于每100 ms发射的10 ms帧以及介于9.6 kb/s和19.2 kb/s之间的采样吞吐量，认为至少一帧中包含的数据允许获得显著的快速傅里叶变换的平均值。

在第四步骤23中，通过将快速傅立叶变换的瞬时值与快速傅立叶变换的平均值进行比较来确定是否存在频率偏差。这可以通过确定信号的相减是否为非零来完成。如果不是这种情况，则该方法在第一步骤20重新开始。

如果是这种情况，则该方法继续进行到第五步骤24，在该步骤中确定偏差幅度的绝对值是否高于阈值。如果不是这种情况，则该方法在第一步骤20重新开始。

如果是这种情况，则该方法继续进行第六步骤25，在第六步骤中确定偏差是否为周期性的。如果不是这种情况，则该方法在第一步骤20重新开始。

如果是这种情况，则该方法继续进行到第七步骤26，在第七步骤中，确定TPMS发射器正在运动。由此推断出车辆正在运动。如果不是这种情况，则该方法在第一步骤20重新开始。

上述方法可以与以预设频率连续地执行的轮胎状态周期性监测相接合。

因为这种监测的每个数据发射就电池供电的TPMS发射器的能量而言是昂贵的，所以通常采用多种运行模式以节省其能量。这些模式中的每一个包括发射频率和传送信息的调制。运行模式是标准化的，并且通常包括至少一种“停车”模式、“低消耗”模式和“驾驶”模式。

因此，基本上需要检测到车辆的运动以在“低消耗”和“驾驶”运行模式之间改变。

在这种情况下，在步骤19中，当TPMS发射器处于“低消耗”模式时，将周期性地激活参考图5所述的方法。在步骤26结束时检测到车辆正在运动，允许TPMS发射器在步骤27中切换到“驾驶”运行模式。

Claims

1.一种用于确定机动车辆的运动开始的方法，该机动车辆设有用于监测机动车辆轮胎压力的至少一个发射器和用于监测至少一个轮胎的压力的接收器，所述接收器连接到机动车辆的电子控制单元，并且能够与用于监测压力的至少一个发射器通信，

•用于监测的接收器和用于监测压力的每个发射器之间的通信经受多普勒效应，使得周期性分量插入到由发射器发射到接收器的信号中，

•中频信号能够由计算装置进行解调，以提取由射频信号所携带的数据，

所述方法的特征在于，其包括以下步骤：

•获取中频信号，

•确定中频信号的快速傅立叶变换，

•如果存在频率偏差，则确定频率偏差的幅度的绝对值是否高于阈值，

•如果频率偏差的幅度的绝对值高于阈值，则确定频率偏差是否是周期性的，

•如果频率偏差是周期性的，则确定：频率偏差与由于多普勒效应而插入到由发射器发射的信号中的周期性分量相对应，用于监测轮胎压力的发射器正在运动，且车辆正在运动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定是否存在取决于快速傅立叶变换的瞬时值和快速傅立叶变换的平均值的频率偏差包括：

•从快速傅立叶变换的平均值中减去快速傅立叶变换的瞬时值，然后确定所获得的信号值是否为非零，

•如果所获得的信号值为非零，则确定存在频率偏差。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，当用于监测轮胎压力的发射器处于“低消耗”运行模式时，获取中频信号。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，当确定车辆正在运动时，用于监测轮胎压力的发射器的运行模式从“低消耗”运行模式切换到“驾驶”运行模式。