CN114728557B - 用于评估车辆沿着路段行驶期间的车身运动的方法和系统 - Google Patents

用于评估车辆沿着路段行驶期间的车身运动的方法和系统 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于评估沿着具有长度(L)的路段车身部分相对于彼此的相对运动的方法和系统；该方法和系统允许评估路面不平坦引起的车身运动并且基于车辆的至少两个轮胎在多圈轮胎旋转期间的变形进行评估。

Description

用于评估车辆沿着路段行驶期间的车身运动的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于评估沿着路段车身部分相对于彼此的相对运动的方法和系统。
本发明还涉及其上安装有至少两个轮胎的车辆。
背景技术
路面轮廓是影响车辆性能的最重要因素之一，车辆性能例如驾驶舒适性、操控性、燃料消耗、轮胎滚动阻力和轮胎/车辆磨损。
关于路面轮廓的动态知识是非常有价值的信息，例如用于计划安排路面和/或基础架构管理以及跟踪路面状况。
为此目的，国际标准化组织已于1998年在以下出版物：ISO 13473-1，通过使用表面轮廓表征路面纹理(Characterization of Pavement Texture by Use of SurfaceProfiles)中引入了标准化路面轮廓分类。
ISO 13473-1根据纹理空间波长(即路面轮廓的周期性重复部分之间的距离)将路面纹理/轮廓分为四个主要类别(见图1)：
·微纹理-纹理空间波长小于0.5mm
·宏纹理-纹理空间波长在0.5mm和50mm之间
·大纹理-纹理空间波长在50mm和0.5m之间
·不平坦-纹理空间波长在0.5m和50m之间(或高达100m)
为了进一步标准化路面分类，美国国家公路合作研究计划于1982年定义了国际路面粗糙度指数(IRI)。
IRI通常是路面轮廓的不平度的测量并且它可以通过使用激光轮廓仪直接测量或通过使用校准车辆间接测量，例如在以下网站在本申请的优先权日可检索的以下文件中所述：
https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/pavements/pccp/05068/002.cfm。
参照图1，现在简要讨论路面轮廓纹理的不同效果。微、宏和大纹理在下文中统称为短程不规则，影响轮胎/路面摩擦，从而影响轮胎抓地力和磨损并且其大小可以通过测量车轮滑移率来评估。
例如US 2016/0201277 A1和WO 2011/054363 A1描述了用于通过使用从ABS传感器获得的代表车轮转速的信号基于车轮滑移率的测量来检测短程路面不规则的方法。
上述方法通常不适用于评估长程不规则(路面不平坦)，这是因为长程不规则对车身运动的影响大于车轮滑移率；即使在车轮不打滑的完全平滑的路面上，车辆也会表现出由不平坦引起的车身运动。
另一方面，长程不规则，即参照图1的路面不平坦由于不平坦引起的车身运动在决定驾驶舒适或车辆磨损的程度方面起主要作用。
在下文中，路面不平坦和长程路面不规则将用作同义词。
参照图2A定性地描绘了路面不平坦对车身运动的影响，例如示出了车辆的俯仰和起伏。
现在参照图2B，其中路面不平坦对车辆的影响在所谓的“四分之一汽车模型”的框架中定量示出，模型例如在Sayers,M.W.和Karamihas,S.M.，轮廓描述小册：关于测量和解释路面轮廓的基本信息(The Little Book of Profiling:Basic Information aboutMeasuring and Interpreting Road Profiles)，密歇根大学交通研究所(University ofMichigan Transportation Research Institute)，1998年9月中描述。
图2B的特征在于车身运动敏感度相对于不平坦路面轮廓的空间波长的双峰行为：空间波长为2米和/或20米的路面不平坦对车身运动的影响大于具有介于2米和20米之间的空间周期性的其他路面不平坦。另一方面，周期性小于0.5米或大于100米的路面粗糙度基本不会影响车身运动。
车身运动通常可以使用安装在车辆本身中的加速度计来评估，例如许多现代汽车中存在的惯性平台，或者使用安装在车辆上的加速度计来评估，例如安装其车轴上。
发明内容
当安装到车辆的车轮上时，轮胎由于车身的重量会在竖向力的作用下变形，使得在轮胎和滚动表面之间形成接触区域，如图5所示，并且在车辆的行驶期间，轮胎变形也因车身运动而变化。
对于某些类型的轮胎，尤其是那些需要高水平性能的轮胎，已经研究了一段时间的监测单元，当将其放置在所述轮胎内时，如例如图6所示，所述监测单元将承担检测轮胎的特征值的任务。
这些监测单元特别适合于直接监测轮胎路面接触区域处的轮胎路面相互作用并且尤其适合于评估轮胎变形，例如通过监测单元在进入轮胎接触区域时经历的径向加速度的测量(和进一步处理)。
本申请人所面临的问题是，没有在车辆上安装任何专用硬件(如加速度计)或复杂软件，而是通过例如使用前述监测单元监测轮胎路面相互作用来评估沿着路段的车身运动。
本申请人首先注意到的是相对于集中的颠簸或突然的车辆制动，路面不平坦会以非常不同的方式导致轮胎变形。
在车辆在不平坦的路段上行驶期间，轮胎会发生轻微的变形，同时将由于路面不平坦造成的大部分扰动通过悬架系统传递给车身。
轮胎向车身传递的重复扰动会引起车身的低频运动，这又导致作用在每个轮胎上的竖向力的变化，从而最终导致与车身运动的低频大体相同的频率的轮胎变形变化。
换句话说，与集中的路面颠簸不同，路面不平坦可以在相对较长的距离上以分布的方式激发车身运动，使得车身的与不平坦相关的运动具有低频行为(≈1Hz)。
这适用于重量通常为数百公斤的典型车身的高惯性；例如在图3和图4中，示出了低频车辆俯仰和起伏。作为一般规则，车辆越重，和/或轴距越大，与不平坦相关的车身运动的频率越低。
在了解了不平坦引起的车身运动在引发低频(≈1Hz)轮胎变形中的作用后，本申请人关注车身运动和轮胎滚动的相对动态并且还注意到由于车身运动的低频行为(≈1Hz)，轮胎在车身振荡时间段期间经历显著数量的旋转，如图3和图4分别针对车辆俯仰和起伏示意性所示。
实际上，轮胎的典型旋转频率在10Hz范围内(在大约80km/h下)，使得车身运动和轮胎滚动具有非常不同的时间尺度，与轮胎滚动相比，车身运动相对慢(1Hz与10Hz)。
在所述观察的推动下，本申请人进一步理解，轮胎变形不仅可以考虑在车身运动期间通过悬架系统作用在车轮上的竖向力的变化以及悬架系统本身的过滤效果，而且最重要的是由于大约1Hz的车身运动和更高的轮胎旋转频率之间的高频差异，因此即使在相对较低的车速下，在多圈轮胎旋转期间的轮胎变形的评估也可以导致对车身运动的非常良好的采样。
换言之，本申请人理解可以方便地利用车身运动和轮胎滚动之间的时间尺度差异来使用轮胎监测(即在多圈轮胎旋转期间的变形评估)以对车身运动进行采样。
上述采样是可能的，这是因为车身运动和轮胎变形的变化在时间上和/或空间上是相关的，如前所述，并且可以通过利用轮胎滚动的动态以比车身运动的1Hz动态更高的速率评估在多圈轮胎旋转期间的轮胎变形，所述评估以足够高以正确解决车身的1Hz慢动态的速率发生。
总而言之，本申请人理解通过以快速变化的(≈10Hz)轮胎滚动的速率(例如监测单元对应于轮胎接触区域的每一次通过)测量或评估在多圈轮胎旋转期间的轮胎变形变化，可以对可与轮胎相关联的车身部分(即更靠近轮胎的车身部分)的相对缓慢(竖向)运动(≈1Hz)进行采样。
这成立的原因在于描述在多圈轮胎旋转期间的轮胎变形变化的相同曲线(这是实际测量或评估的物理变量)也将描述与轮胎相关联的车身部分沿着路段的运动。
在下文中，可与轮胎相关联(或与轮胎相关联)的车身部分是指车辆的更靠近特定轮胎而不是其余轮胎的特定部分，尤其是竖向位于特定轮胎顶部上的车身部分。
然而，本申请人理解车辆的单个轮胎的变形的知识不足以区分车身正在经历(或经历了)哪种不平坦引起的车身运动：例如，在车辆制动的情况中或者在不平坦引起的车身俯仰或起伏的情况中汽车的前左轮都可能变形。
另一方面，当评估车辆的至少两个轮胎在多圈轮胎旋转期间的相应变形时，可以获得针对每个轮胎而言的相应变形曲线。
本申请人进而理解，一旦获得了至少两个轮胎在多圈轮胎旋转期间的相应变形曲线，通过比较它们的相对趋势，就有可能评估沿着路段车身部分相对于彼此的相对运动；例如，可以了解车辆是否由于路面不平坦而发生俯仰和/或起伏。
例如，俯仰是这样一种车身运动，其中车辆的前部和后部以反相的行为相对于彼此移动；车辆起伏则相反，如图3和图4所示。类似的考虑也适用于车辆滚动。
在至少两个轮胎安装在车辆的不同车轴上的情况下，例如如图3和图4所示安装在汽车的前轴和后轴的情况下，可以识别车辆的俯仰或起伏，而当至少两个轮胎安装在车辆的同一车轴上，例如前轴上时，可以识别车辆滚动。
当监测至少三个轮胎并在多圈轮胎旋转期间评估相应变形时，在其中多个轮胎中的两个安装到同一车轴而另一个安装到不同车轴的情况下可以识别车辆俯仰、起伏和滚动的组合。类似的考虑也适用于考虑四个(或更多)轮胎时。
以这种方式，在多圈轮胎旋转期间的轮胎变形变化的测量可用于直接评估车身运动，而无需详细了解车辆悬架系统，也无需使用安装在车身上和/或车轴上的专用硬件。
示例性地，可以通过在轮胎旋转期间至少在与轮胎相关联的监测单元对应于接触区域的通过期间测量径向加速度(或者轮胎的变形的另一种定量描述)获得轮胎旋转(或通过)期间的轮胎变形的值，并且处理该测量的量，以便获得轮胎在旋转(或通过)中所承受的轮胎变形的值。
与轮胎相关联的监测单元对应于轮胎接触区域的通过在下文中是指监测单元在轮胎旋转期间跨越一角度(例如约120度)，该角度包括轮胎区域(但不一定以之为中心)，如图5B所示。
上文讨论的变形评估可以在多圈轮胎旋转(或通过)期间重复，以便获得轮胎变形的多个值，这些值可以进一步集合成代表轮胎在沿着所述路段的多圈旋转期间的变形并且鉴于前述讨论，相同的曲线还将描述与该轮胎相关联的车身部分沿着路段的运动。
例如，图10示出了根据前面讨论的步骤获得的车辆的四个轮胎在沿着260米长的路段的多圈轮胎旋转期间的相应变形曲线(图10中的实心圆圈表示轮胎旋转或通过)。
在此值得强调的是，为了本发明的目的，在多圈轮胎旋转期间的轮胎变形变化是感兴趣的，而不是轮胎的单圈旋转内的变形变化。
在此还值得进一步强调的是，为了本发明的目的，不必在轮胎的每圈旋转时都评估轮胎的变形，而是根据车速每隔一圈旋转的变形评估或在其他较慢的速度下的变形评估可能就足够了：车速越高，轮胎旋转越快，每圈轮胎旋转时都评估轮胎变形的需要就越低，以为了适当考虑相对缓慢变化的(≈1Hz)车身运动。
例如，在80km/h的速度下，对于约2米的典型轮胎周长，轮胎的旋转频率约为10Hz，使得通常可以每圈轮胎旋转都评估轮胎变形，以为了适当考虑≈1Hz车身运动；当车速增加时，轮胎旋转频率相应增加，使得可以在某些旋转中(甚至每隔一圈轮胎旋转)跳过变形评估，而又不会妨碍正确考虑≈1Hz车身运动的可能性。
鉴于上述情况，此处强调通过监测轮胎路面相互作用(即通过评估多圈轮胎旋转期间的变形)评估的车辆运动可以有利地进一步与最终产生该车辆运动的路面不平坦相关；例如，不平坦引起的车身运动的知识可用于评估路面轮廓的不平坦参数。
在第一方面中，本发明涉及一种用于评估沿着具有长度(L)的路段车身部分相对于彼此的相对运动的方法，其中所述长度(L)至少对应于多圈轮胎旋转。
该方法包括将相应监测单元与车辆的至少两个轮胎相关联，所述监测单元包括至少一个相应感测元件，其适于测量描述所述轮胎的相应变形的至少一个量。
该方法还包括将所述至少两个轮胎安装到所述车辆的相应车轮并且操作所述车辆以使所述至少两个轮胎沿着所述路段在滚动表面上旋转，其中由于所述安装和操作，所述至少两个轮胎变形以便在所述至少两个轮胎中的每一个与所述滚动表面之间形成相应接触区域。
该方法还包括，对于所述至少两个轮胎中的每一个，至少在所述相应监测单元对应于所述相应接触区域的相应通过期间测量描述所述轮胎的相应变形的所述量。
该方法还包括，对于所述相应通过中的每一个，处理测量的量以获得所述至少两个轮胎中的每一个在所述相应通过中的每一个中经历的相应轮胎变形的值，并且对于所述至少两个轮胎中的每一个，获得在多圈轮胎旋转期间的所述相应轮胎变形的相应多个值。
该方法还包括集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎中的每一个获得代表所述轮胎在所述轮胎沿着所述路段的多圈旋转期间的变形运动的相应曲线。
该方法还包括比较至少两条所述曲线的相对趋势，以便识别相应沿着所述路段所述车身部分相对于彼此的相对运动。
在第二方面中，本发明涉及一种用于评估车身部分相对于彼此的相对运动的系统。
该系统包括至少两个监测单元，其适于相应地与所述车辆的至少两个轮胎相关联。监测单元相应地包括至少一个感测元件，其适于测量描述相应相关联的轮胎的变形的至少一个量，其中当所述至少两个轮胎安装到车辆的相应车轮并且所述车辆被操作以为了使所述轮胎在滚动表面上旋转时，由于所述安装和操作，所述轮胎变形以在所述至少两个轮胎和所述滚动表面之间形成相应接触区域。
该系统还包括至少一个处理单元，其包括适于评估沿着路段车身部分相对于彼此的相对运动的软件模块。
软件模块适于对于所述至少两个轮胎中的每一个至少在所述相应监测单元对应于所述相应接触区域的相应通过期间测量所述量。
软件模块还适于对于所述相应通过中的每一个处理测量的量以获得所述至少两个轮胎中的每一个在所述相应通过中的每一个中经历的相应轮胎变形的值，并且对于所述至少两个轮胎中的每一个，获得在多圈轮胎旋转期间的所述相应轮胎变形的相应多个值。
软件模块还适于集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎中的每一个获得代表所述轮胎沿着所述路段在多圈旋转期间的所述轮胎变形的相应曲线。
软件模块还适于比较至少两条所述曲线的相对趋势，以便识别沿着所述路段所述车身部分相对于彼此的所述相对运动。
上述软件模块中的至少一些可以在包括在监测单元内和/或控制单元中的处理单元中或在云服务器中实现(例如作为固件模块)，所述控制单元被安装或待安装在轮胎的外部，例如安装在车辆上和/或车辆驾驶员的个人设备(例如智能手机或其他便携式设备)上。
在第三方面中，本发明涉及一种其上安装有至少两个轮胎的车辆，所述车辆包括如上所述的用于评估车身部分相对于彼此的相对运动的系统。
在上述方面的一个或多个方面中，本发明可以包括以下优选特征中的一个或多个。
优选地，在高于或等于0.5KHz，更优选地高于或等于1KHz，甚至更优选地高于或等于5KHz的测量频率下进行所述量的所述测量。
以这种方式，可以在几个约束之间实现最佳权衡：测量的持续时间、测量期间的功耗以及从监测单元到控制单元和反之亦然的数据传输期间的功耗。
可以根据可用的硬件和/或软件以及对所述可用硬件和/或软件允许的频率设置的实际控制来选择所述测量频率。
优选地，所述至少两个轮胎安装到所述车辆的不同车轴上。
以这种方式，可以识别车身部分相对于彼此的所述相对运动是由于所述车辆的起伏还是俯仰还是其组合。
优选地，所述至少两个轮胎安装到属于车辆的同一侧的车轮。
替代地或组合地，所述至少两个轮胎安装到所述车辆的相同车轴上。
以这种方式，可以识别车身部分相对于彼此的所述相对运动是否是由于所述车辆的滚动。
当对车辆起伏、俯仰或滚动的组合感兴趣时，至少三个如上所述的监测单元与相应轮胎相关联，一对轮胎安装到所述车辆的不同车轴上，另一对轮胎安装到车辆的相同车轴上。
可以直接比较或者优选地通过使用傅里叶分析在空间频域中比较描述车身部分的运动的相应趋势的至少两条曲线的相对趋势。
通过对在多圈轮胎旋转期间的至少两条变形曲线执行傅里叶分析可以精确识别每个空间频率对与每个轮胎相关联的车身部分的运动的贡献。
空间频率通常定义为空间波长的倒数，而空间波长又是路面轮廓的周期性重复部分之间的距离。
空间频率具有长度倒数的量纲，通常其表述为1/米，如在本说明书和相关附图中那样。
例如，在一个实施例中，沿着路段车身部分相对于彼此的相对运动可以通过考虑图2B中识别的空间频率的贡献来评估，因为这些空间频率是对不平坦引起的车身运动的主要贡献，即对应于包括在大约0.5米和大约50米之间(或者甚至高达100米)的空间波长的空间频率范围。可以根据具体情况，例如取决于所使用的车辆选择其他空间频率组。
在本发明的方法的优选实施例中，至少两条所述曲线的相对趋势的比较还包括：
·计算至少两条所述曲线的相应傅里叶变换，以便获得至少第一傅里叶变换和第二傅里叶变换，
·基于对所述第一傅里叶变换和第二傅里叶变换的处理识别所述相对运动。
更特别地，至少两条所述曲线的相对趋势的比较进一步包括：
·将所述第一傅里叶变换乘以所述第二傅里叶变换的复共轭，以便获得傅里叶积曲线，
·从所述傅里叶积曲线提取与至少一个空间波长相关的相位信息，
·基于对与所述至少一个空间波长相关的所述相位信息的处理来识别所述相对运动。
在本发明的系统的优选实施例中，适于比较至少两条所述曲线的相对趋势的软件模块包括这样的软件模块，其适于：
·计算至少两条所述曲线的相应傅里叶变换，以便获得至少第一傅里叶变换和第二傅里叶变换，
·基于对所述第一傅里叶变换和第二傅里叶变换的处理识别所述相对运动。
更特别地，所述软件模块适于：
·将所述第一傅里叶变换乘以所述第二傅里叶变换的复共轭，以便获得傅里叶积曲线，
·从所述傅里叶积曲线提取与至少一个空间波长相关的相位信息，
·基于对与所述至少一个空间波长相关的所述相位信息的处理来识别所述相对运动。
以这种方式，可以定性识别路面空间波长对相应所述车身部分的运动的贡献，即，可以区分所述路面空间频率对所述车辆的“起伏”还是“俯仰”还是“滚动”还是其组合有贡献。
在其中所述至少两个轮胎安装到车辆的不同车轴的实施例中，优选地，当所述相位信息描述在所述路面空间波长下所述车身部分的所述运动的同相行为时所述相对运动被识别为车辆第一运动，或者当所述相位信息描述在所述路面空间波长下所述车身部分的所述运动的反相行为时，所述相对运动被识别为车辆第二运动。
优选地，所述车辆第一运动是车辆的起伏。优选地，所述车辆第二运动是车辆的俯仰。
在其中所述至少两个轮胎安装到车辆的相同车轴的实施例中，优选地，当所述相位信息描述在所述路面空间波长下所述车身部分的所述运动的反相行为时，所述相对运动被识别为第三车辆运动。优选地，所述车辆第三运动是车辆的滚动。
优选地，该方法还包括和/或系统的软件模块适于：基于在路面空间波长下所述傅里叶积曲线的绝对值的处理来计算可与所述路面空间波长相关联的所述相对运动的幅度。
以这种方式，不仅可以进一步区分与某个路段相关联的哪些空间频率相应地对车辆俯仰、起伏或滚动有贡献，而且还可以进一步区分它们各自贡献的幅度，从而允许对车身运动进行定量分析。这也可以用于评估可与路段相关联的不平坦参数。
车身运动的这种定量分析可以传输到车辆控制系统以改进其校准和/或可以传输到所述车辆外部的远程处理单元，诸如像云服务器。
本申请人还注意到，如果本发明以在测量期间作用在轮胎上的运动和/或动态条件不经历显著变化的方式执行，则本发明导致更精确的结果。换言之，在优选实施例中，在静态或准静态运行条件下进行测量。
更详细地，在优选实施例中，该方法还包括和/或系统的软件模块适于：当满足以下访问条件中的至少一个时启动对所述量的测量：
-所述车辆(100)的速度包括在预定速度范围内，优选地在约40km/h和约100km/h内，更优选地在约60km/h和约80km/h内；
-所述车辆(100)的纵向加速度的绝对值低于预定量，优选低于约1m/s2。
在更优选的实施例中，可以提供要满足的进一步访问条件，其中所述车辆的横向加速度(即垂直于车辆的运动方向的方向的加速度)的绝对值低于预定量，优选低于约0.5m/s2。
在其他优选实施例中，本发明还包括停止描述轮胎变形的量的测量，例如以跟踪到运动或动态条件正在改变或已经改变到与车辆控制所系统要求的精度不兼容的程度。
例如，在优选实施例中，该方法还包括和/或系统的软件模块适于：在满足以下停止条件中的至少一个时停止测量：
-所述车辆的纵向加速度的绝对值超过预定加速度阈值，优选约1m/s2；
-所述车辆的速度在预定速度范围之外，优选地低于约40km/h或优选地高于约100km/h。
还可以提供要满足的其他停止条件，其中所述车辆的横向加速度的绝对值高于预定量，优选地所述车辆的横向加速度的绝对值高于约0.5m/s2。
在其他实施例中，上述停止条件中的一个或多个可用于丢弃已执行测量的至少一个子集。
在优选实施例中，监测单元固定到相应轮胎的胎冠部分，更优选固定到轮胎的内表面。
在优选实施例中，监测单元包括至少一个感测元件，其适于在所述轮胎的旋转期间测量所述胎冠部分的至少径向和/或切向加速度。
将所述监测单元固定到轮胎的胎冠部分而靠近或甚至嵌入轮胎胎面是有利的，这是因为更容易测量描述轮胎变形的量。
本申请人还注意到，如果优选地至少第二监测单元与轮胎相关联，则本发明导致更精确的结果。
附图说明
本发明的附加特征和优点将从下面对其一些优选实施例的描述中变得更加显而易见，将参照附图阅读在下文中为了示例性和非限制性的目的而做出的描述，其中：
图1示出了路面纹理轮廓分类，其将路面纹理/轮廓分为短程和长程不规则。
图2A定性地示出了车辆俯仰或起伏期间后部(实线)和前部(虚线)车身部分的相应运动，而图2B示出了在四分之一汽车模型的框架内路面不平坦对车辆的影响。
图3示出了在车辆俯仰的情况下相对较快的轮胎滚动(≈10Hz)和相对缓慢的车身运动(≈1Hz)的相对动态。
图4示出了在车辆起伏的情况下相对较快的轮胎滚动(≈10Hz)和相对缓慢的车身运动(≈1Hz)的相对动态。
图5A示出了变形轮胎，其中RUnd(虚线)是未变形轮胎部分的轮胎半径，而RDef(实线)是接触区域中的轮胎半径，接触区域是轮胎在滚动表面上变形的部分。图5B示出了变形轮胎，以及与轮胎相关联的所述监测单元对应于轮胎接触区域的通过。当与轮胎相关联的监测单元在包括(但不一定以之为中心)轮胎接触区域的120°角度内时，其被认为对应于轮胎接触区域。
图6示出了安装到轮胎中的监测单元。
图7示出了根据本发明实施例的监测单元的方案。
图8示出了根据本发明实施例的包括轮胎监测系统和车辆控制系统的车辆的方案。
图9示出了根据本发明实施例的控制单元的方案。
图10示出了在沿着260米长路段的多圈轮胎旋转期间的车辆的四个轮胎的相应变形曲线。
图11示出了图10的变形曲线的傅里叶变换的绝对值和相位。
图12示出了根据图10和图11的实施例的轮胎对的傅里叶积曲线。
图13示出了在沿着在20米长路段的多圈轮胎旋转期间的车辆的四个轮胎的相应变形曲线。
图14示出了图13的变形曲线的傅里叶变换的绝对值和相位。
图15示出了根据图12和图13的实施例的轮胎对的傅里叶积曲线。
具体实施方式
参照图6，其示出了轮胎(1)的一部分，该轮胎包括监测单元(2)，该监测单元适于以测量频率测量描述轮胎变形的量。
所述监测单元(2)固定到所述轮胎(1)的胎冠部分，优选地基本上对应于轮胎的赤道面。特别地，监测单元(2)可以通过胶带粘合或连接到轮胎的内衬里。
参照图7，监测单元(2)包括感测部分(10)、电池(8)、与存储器相关联的处理单元(或CPU)(6)、收发器(7)、天线(9)。
监测单元(2)能够是目前市场上可买到的类型，一般包括温度和/或压力传感器和加速度计或其他惯性传感器，用于检测轮胎变形，即加速度传感器(或其他惯性装置)的输出信号进行分析或处理，以导出有关轮胎变形的信息。
特别地，监测单元(2)的感测部分(10)包括加速度计(3)，特别是径向加速度计，其定向在监测单元(2)内以具有与轮胎的内表面基本正交的轴线。加速度计(3)被构造为输出描述所述轮胎(1)在滚动期间经受的径向变形的加速度测量。可以使用适用于测量描述轮胎变形的物理量的其他感测元件，例如切向加速度计、横向加速度计、应变仪等。
所述监测单元(2)的感测部分(10)还包括压力传感器(4)，所述压力传感器被构造为输出所述轮胎(1)内部的压力的测量。监测单元(2)的感测部分(10)还包括温度传感器(5)，该温度传感器被构造为输出所述轮胎(1)的温度的测量。加速度计(3)被构造为以测量频率操作并且优选地所述测量频率高于0.5KHz，更优选地高于或等于1KHz，甚至更优选地高于或等于5KHz。
根据本发明的一个实施例，将加速度计(3)输出的描述所述轮胎(1)在滚动期间经受的径向变形的加速度的在测量频率下的测量提供给中央处理单元CPU(6)。
中央处理单元CPU(6)被构造为通过合适的软件/固件模块接收来自感测部分(10)的与由径向加速度计(3)和温度和压力传感器(4,5)执行的测量有关的数据。
CPU(6)还被构造为通过合适的软件/固件模块处理从所述传感器和加速度计(3，4，5)接收的数据，以为了从所述数据获得与轮胎相关的参数，特别是与某个监测单元相关联的轮胎在所述轮胎的轮胎旋转或多圈旋转期间经历的变形。
替代地，CPU(6)可以被构造为通过合适的软件/固件模块在一定程度上处理所述数据，即仅执行部分处理，然后通过收发器(7)和天线(9)将处理结果发送到外部控制单元(11)以完成处理，以得到所述与轮胎相关的参数，特别是与某个监测单元相关联的轮胎在所述轮胎的轮胎旋转或多圈旋转期间经历的变形。
最终地，选择是否在监测单元(2)和外部控制单元(11)之间分配处理以进行与轮胎相关的参数的评估是需要平衡的几个约束之间的权衡，例如：硬件复杂性、电池消耗、成本、监测单元的CPU可用的处理能力，等等。
CPU(6)还可以被构造为通过合适的软件/固件模块从外部控制单元接收访问和/或停止条件。访问条件可以被CPU(6)使用作为触发器来命令感测部分(10)开始进行评估与轮胎相关的参数所需的测量，和/或开始进行评估与轮胎相关的参数所需的处理。
停止条件可以被CPU(6)使用作为触发器来停止或暂停由感测部分(10)执行的测量，和/或停止或暂停进行评估与轮胎相关的参数所需的处理。
收发器部分(7)被构造为通过RF天线(9)与外部控制单元(11)进行双向通信，该外部控制单元特别被构造为用于与包括在车辆的轮胎内的监测单元(2)通信。替代地，收发器部分(7)可以通过RF天线(9)直接与车辆控制系统(例如车载计算机)通信。在优选实施例中，收发器(7)包括蓝牙低功耗(BLE)模块。
电池(8)直接或间接地向监测单元(2)的各个部件供电。在优选实施例中，它可以是可充电的电池，其中电力从轮胎旋转引起的机械能中获取。
图8示意性地示出了用于评估沿着路段车身部分相对于彼此的相对运动的系统的实施例。
该系统在配备有四个轮胎(1)的车辆(100)中实施，每个轮胎包括各自的监测单元(2)。车辆(100)可以是例如汽车。然而，本发明也适用于其他种类的车辆，例如两轮或三轮踏板车、摩托车、拖拉机、公共汽车、卡车或轻型卡车，即具有分布在两个或更多个车轴上的两个、三个、四个、六个或更多车轮的车辆。车辆(100)可以由电力驱动，或者依靠热推进，或者它可以是混合动力车辆。
监测单元(2)与控制单元(11)通信。
在一个实施例中，控制单元(11)与车辆控制系统(12)通信，该车辆控制系统被构造为用于基于车身部分沿着由监测单元(2)和/或控制单元(11)评估的路段相对于彼此的相对运动来调整车辆控制参数。车辆控制系统(12)可以是车辆(100)的控制板计算机和/或被构造为用于调整所述车辆控制参数中的至少一个的子系统(例如悬架控制子系统、制动控制子系统、转向控制子系统、被构造为用于评估车辆的剩余里程的模块)。
在另一个实施例中，数据被传输到所述车辆外部的远程处理单元，诸如像云服务器，所述数据涉及：代表所述轮胎的变形的所述量的测量结果和/或所述轮胎变形的所述多个值和/或代表所述相应车身部分沿着所述路段在所述轮胎的多圈旋转期间的运动的所述相应曲线。
通常，监测单元(2)和控制单元(11)之间的通信是无线通信(例如蓝牙通信)。控制单元(11)和车辆控制系统(12)之间的通信可以是无线的和/或有线的(例如在CAN BUS上)。在其他优选实施例中，控制单元(11)可以是在车辆控制系统(12)中实现的软件模块的硬件。
控制单元(11)在监测单元(2)被固定在其中的轮胎(1)的外部。所述控制单元(11)可以放置在车辆中的可被监测单元(2)发送的无线(例如蓝牙)信号到达的任何地方。
例如，外部控制单元(11)可以是集成在车辆中的盒。在另一个实施例中，外部控制单元(11)可以是车辆驾驶员的个人移动设备(例如智能手机或平板电脑)，其配备有至少被构造为用于与监测单元(2)通信以及用于处理从监测单元(2)接收到的数据的合适的软件应用程序/模块。
图9示意性地示出了控制单元(11)的实施例，该控制单元适用于图8的评估沿着路段车身部分相对于彼此的相对运动的系统。
控制单元(11)包括GPS单元(13)、收发器部分(14)、RF天线(15)、到车辆控制系统(12)的接口(16)、电池(17)、与存储器相关联的处理单元(18)。
在图11所示的优选实施例中，控制单元(11)包括GPS单元(13)。替代地，控制单元(11)可以使用由外部GPS单元提供的数据，例如车辆上或车辆驾驶员的个人移动设备(例如智能手机或平板电脑)上的GPS单元的数据。
在优选实施例中，所述GPS单元(11)(包括或不包括在所述控制单元(11)内)用于跟踪具有长度(L)的所述路段的位置，以便所述路段可以与地理地图相关联。
控制单元(11)的收发器部分(14)被构造为用于通过RF天线(15)与监测单元(2)进行双向通信。在优选实施例中，收发器部分(14)包括蓝牙低功耗(BLE)模块。
接口(16)可以是适于与车辆控制系统(12)进行双向通信的CAN BUS接口。
电池(17)直接或间接地向控制单元(11)的各个部件供电。在其他实施例中，控制单元(11)可以通过接口(16)由车辆电池供电。
控制单元(11)的处理单元CPU(18)被构造为通过合适的软件/固件模块接收来自包括在轮胎内的监测单元(2)的数据。这种数据可以包括由监测单元(2)评估的轮胎参数例如轮胎变形，或由监测单元(2)执行的测量，或由监测单元(2)对所述测量执行的部分处理的结果。
例如，监测单元(2)可以向控制单元(11)传输关于代表所述轮胎的变形的所述量的测量结果和/或所述轮胎变形的所述多个值和/或代表所述相应车身部分沿着所述路段在所述轮胎的多圈旋转期间的运动的所述相应曲线。
CPU(18)还被构造为通过合适的软件/固件模块处理这种数据，以为了评估车身部分相对于彼此的相对运动，或者将已经由监测单元(2)提供的所述评估的相对运动通信到车辆控制系统(12)。
CPU(18)还可以被构造为通过合适的软件/固件模块监测待应用的访问和/或停止条件，以用于触发启动和/或停止/暂停对与轮胎相关的参数(如轮胎变形)的评估和/或可能丢弃发生在不满足这些访问条件的时间间隔内的采集期间执行的那些测量或不遵守预定质量标准的测量。
最终地，选择是否在监测单元(2)和外部控制单元(11)之间分配处理以进行所述至少两个轮胎变形评估(和获得在多圈轮胎旋转期间的相关变形曲线)是需要平衡的几个约束之间的权衡，例如：硬件复杂性、电池消耗、成本、监测单元的CPU可用的处理能力，等等。
在图9所示的优选实施例中，由监测单元(2)的CPU和/或控制单元(11)的CPU评估的车身部分相对于彼此的相对运动最终通过接口(16)为车辆控制系统(12)可用。
在示例性操作模式中，使安装到车辆(100)的车轮的所述至少两个轮胎(1)中的每一个在滚动表面上旋转。
作为安装的结果，轮胎变形以便在轮胎(1)和滚动表面之间形成接触区域。包括在轮胎(1)内的每个监测单元(2)优选地与所述轮胎配对，例如通过将轮胎的识别信息(例如轮胎标识符、轮胎尺寸、轮胎型号、轮胎半径等)存储在与相应监测单元(2)的CPU(6)相关联的存储器中。
压力和温度测量可以可选地由包括在轮胎(1)内的监测单元(2)以离散的时间间隔执行，例如每30秒一次或在轮胎滚动期间的任何时间应所述控制单元(11)的请求执行。可以基于轮胎开始转动时加速度计(3)发送的信号或应外部控制单元(11)或车辆控制系统(12)的请求触发开始压力和温度测量。
控制单元(11)基于GPS数据和/或基于从CAN BUS读取的数据监测车辆状态。
在一个优选实施例中，当车辆(100)的速度在40km/h和100km/h之间(或更优选地在60km/h和80km/h之间)和/或当纵向加速度的绝对值低于1m/s2时，控制单元(11)确定访问条件得到满足并与各个监测单元(2)通信以开始测量所选择的代表轮胎变形的物理量，例如径向加速度，以为了开始评估至少一个与轮胎相关的参数。其他访问条件可以基于检查车辆的绝对值横向加速度低于0.3m/s2。
当开始测量代表轮胎变形的量时，至少在沿着所述路段所述相应监测单元在多圈轮胎旋转期间对应于所述相应接触区域的相应通过(或旋转)的过程中以测量频率测量所述至少两个轮胎中的每一个的径向加速度(或者代表轮胎变形的另一个量)。
例如，与轮胎相关联的监测单元对应于轮胎接触区域的通过可以对应于在轮胎旋转期间监测单元跨越一角度(例如大约120度)，该角度包括(但不一定以之为中心)轮胎接触区域，如图5B所示。
在另一个实施例中，测量频率可以响应于所述轮胎(1)的旋转频率的变化而改变，以保持所述量的测量的适当精度。更新的测量频率值可以由所述外部控制单元(11)通信到所述至少两个轮胎的所述监测单元(2)中的每一个，或者在另一个实施例中，更新的频率可以由所述监测单元(2)中的每一个计算。
在上述两个实施例中，所述测量频率均高于或等于0.5KHz，优选地高于或等于1KHz，甚至更优选地高于或等于5KHz。
至少在相应接触区域的通过期间进行测量可以在几个约束之间实现最佳权衡：测量持续的时间、测量期间的功耗和从监测单元到控制单元以及反之亦然的数据传输期间的功耗。
如前所述，沿着具有长度(L)的路段在多圈轮胎旋转期间针对所述至少两个轮胎中的每一个执行径向加速度(或代表轮胎变形的另一量)的测量。
如果所述长度(L)至少对应于一些轮胎旋转(优选至少5圈轮胎旋转，甚至更优选10圈轮胎旋转)，则所述长度(L)可以选择为任何预定的感兴趣值。
例如，所述长度(L)可以是20米，其对应于所述至少两个轮胎的至少约10圈旋转(假设轮胎的平均周向长度为约2米)并且通常是对适当描述路段的不平坦参数优选的“粒度”。
径向加速度的测量可以在许多具有相同长度(L)或甚至不同长度的路段上进行迭代。
例如，在图10中，它示出了一个持续260米的行驶示例，即20米的相同长度的13个路段。
替代地，径向加速度的测量可以在一个或多个路段期间停止并重新开始，或者可以在径向加速度的测量期间改变长度(L)。
所述长度(L)可以在测量开始之前以预定模式操作设置，或者替代地也可以在已经获得测量的径向加速度足够长的时间或距离之后以后处理方式选择。
一般而言，所述长度(L)越长，就可访问的空间频率而言的分辨率越高，并且最终对车身运动的评估越准确。
在此回顾，空间频率是路面轮廓的周期性重复部分之间的空间距离的倒数并且具有长度的倒数的量纲，如在本说明书和相关附图中一般表示为1/米。
例如，如果所述长度(L)被选择为大约20米，则最短可访问的空间频率为1/(20米)。
总之，所述长度(L)的长度越长，则可访问的空间频率越短，并且用于从所述至少两个轮胎变形开始评估车身运动的测量分辨率越高。
如有必要，可以通过增加所调查路段的长度(L)来增加最短可访问的空间频率，在此回顾，也可以用后处理方式选择该长度。
另一方面，最长可访问的空间频率由轮胎的周长决定，其平均值约为2米，因此最长可访问的空间频率为1/(2米)。
一般而言，最长可访问的空间频率与轮胎周长的倒数成正比。
最长可访问的空间频率可以通过增加与所述至少两个轮胎中的每一个相关联的监测单元的数量来改变，例如使用在轮胎的不同位置中的两个监测单元，所述两个监测单元特别地沿着轮胎的直径放置，以这种方式，轮胎的有效周长可以认为是一半，因此最长可访问的空间频率相应增加。
在一些其他实施例中，可以根据监管机构给出的要求来选择路段的长度(L)。
在测量代表轮胎变形的量，例如径向加速度期间，测量的径向加速度数据可以由监测单元(2)直接发送到控制单元(11)，或者可以由监测单元(2)部分处理。
替代地，测量的径向加速度数据可以在径向加速度的测量结束时由监测单元(2)以后处理方式直接发送到控制单元(11)。
在另一个实施例中，径向加速度数据的部分处理在所述监测单元(2)内执行，而其余处理由控制单元(11)执行，或者在其他实施例中，径向加速度数据(或所述径向加速度数据的预处理版本)被发送到所述车辆外部的处理单元(未示出)，例如云服务器。
如前所述，至少在沿着所述路段的多圈轮胎旋转期间所述相应监测单元(2)对应于所述相应接触区域的相应通过的过程中实施由所述至少两个轮胎(1)的监测单元(2)进行的径向加速度测量。
在此值得回顾的是，为了本发明的目的，不必所述轮胎(1)的每圈旋转都评估轮胎的变形，而是根据车速，每隔一圈轮胎旋转或者以其他更慢的速度进行变形评估可能就足够了：车速越高，轮胎旋转越快，每圈轮胎旋转都评估轮胎变形的需要就越低，以为了正确采样相对缓慢变化的(≈1Hz)车身运动，如前所述。
在任何情况下，对于其中针对所述至少两个轮胎测量径向加速度的所述通过的中的每一个，处理每次通过中(或每次完整旋转中)测量的径向加速度以对于所述至少两个轮胎中的每一个，获得可与所述通过中的每一个相关联的相应变形值。
换言之，作为所述通过中的每一个的径向加速度数据的处理的结果，获得针对所述两个轮胎(1)中的每一个的相应轮胎变形的相应多个值。
在一个实施例中，通过对在所述轮胎(1)的所述通过或旋转中的每一个中测量的径向加速度进行双重积分并通过跟踪所获得的双重积分方程的最大值获得每次通过或旋转的轮胎变形；替代地，可以例如基于在所述通过中的每一个期间接触区域的尺寸/大小/长度的评估来获得轮胎变形值。
如前所述，在一个实施例中，可以在每个监测单元(2)内进一步针对所述两个轮胎中的每一个集合相应轮胎变形的所述相应多个值，以便针对所述至少两个轮胎中的每一个获得代表轮胎在所述轮胎沿着所述路段的多圈旋转期间的变形的相应曲线；或者，替代地，可以将所述相应多个值发送到所述轮胎外部的控制单元(11)以在其中集合或进一步发送到所述车辆(100)外部的处理单元(未示出)，例如云服务器。
在为径向加速度测量分配的最大时间量届满时，或者当车辆已经行驶了大约等于所述长度(L)或更大的距离时，外部控制单元(11)与每个监测单元(2)通信，以停止加速度测量并通信它们的结果，例如所述测量的结果和/或所述至少两个轮胎变形的所述多个值和/或所述相应变形曲线。替代地，每个监测单元(2)都可以独立地停止加速度测量。
如前所述，选择是否在监测单元(2)和外部控制单元(11)之间分配处理以最终获得所述相应变形曲线是要平衡的几个约束之间的权衡，例如：硬件复杂性、电池消耗、成本、监测单元的CPU可用的处理能力，等等。
在任何情况下，在径向加速度测量及其处理结束时，所述至少两个轮胎中的每一个的相应变形曲线将可用于比较它们的相对趋势，以为了识别车身部分相对于对彼此的相对运动。
例如，在图10中，示出了针对车辆的四个轮胎中每一个轮胎的四个变形曲线，分别标识为左前(FL)、右前(FR)、左后(RL)和右后(RR)，在该示例中测量了约260米的径向加速度，即，在约80km/h的车速下测量了20米的相同长度(L)的13个路段；径向加速度测量已被进一步处理以获得每圈轮胎旋转的每个轮胎变形值，如图10中的圆圈所示。
在此回顾，每条轮胎变形曲线还描述了与相应轮胎相关联的车身部分的运动，如先前讨论的。
因此，基于所述曲线的相对趋势的比较，评估车身部分相对于彼此的相对运动。
在该实施例中，通过使用傅里叶分析在空间频域中执行相对趋势的比较。
首先对四个变形曲线进行相应傅里叶变换，其相对结果如图11所示，其中分别示出了每个傅里叶变换的绝对值和相位并且它们分别标识为指代相应轮胎的左前(FL)，右前(FR)、左后(RL)和右后(RR)。
取决于所分析的车身运动，通过将关于第一轮胎的第一傅里叶变换乘以关于第二轮胎的第二傅里叶变换的复共轭，从而获得相应傅里叶积曲线，如图12所示。
在图12中，绘制了四个相应傅里叶积曲线，包括它们的绝对值和它们的相位，即：
·图12A示出了关于左前(FL)、右前(FR)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
·图12B示出了关于右前(FR)、右后(RR)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
·图12C示出了关于左前(FL)、左后(RL)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
·图12D示出了关于左后(RL)、右后(RR)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
通过分析傅里叶积曲线，可以基于与每个空间频率相关的相位信息，针对每个空间频率识别与相应轮胎相关联的车身部分相对于彼此的相对运动。
例如，从图12C中，可以针对每个空间频率识别车辆的左前侧相对于左后侧的相对运动：类似的考虑适用于图12的其他情况。
在图12C的情况下，所述至少两个轮胎属于车辆的不同车轴，使得可以识别车辆左侧部分的车辆俯仰和/或起伏；事实上，具有接近于π或-π的相位值的空间频率将对车辆左侧的俯仰有贡献，这是因为在这些频率下的这种相位信息描述了反相行为并且因此描述了车辆部分的左侧沿着相反方向移动(即一个向下，另一个向上)。
另一方面，具有接近于零的相位值的空间频率将对车辆起伏有贡献，这是因为在这些频率下的这种相位信息描述了同相行为并且因此描述了车辆部分的左侧沿着相同方向移动(即都向下和/或都向上)。
具有不接近于零或不接近于π或-π的相位值的空间频率在这种情况下将对车辆左侧的俯仰和起伏都有贡献。
在图12A的示例中，两个轮胎都属于车辆的前轴，使得可以识别车辆前部的车辆滚动；事实上，具有接近于π或-π的相位值的空间频率将对车辆前部的滚动有贡献，这是因为在这些频率下的这种相位信息描述了反相行为并且因此描述了车辆前部沿着相反方向移动(即一个向下，另一个向上)。
另一方面，相位值接近于零的空间频率将对车辆前部的起伏有贡献，这是因为在这些频率下的这种相位信息描述了同相行为并且因此描述了车辆前部沿着相同方向移动(即都向下和/或都向上)。
具有不接近于零或不接近于π或-π的相位值的空间频率在这种情况下将对车辆前部的滚动和起伏都有贡献。
类似的考虑适用于图12B和图12D的示例。
通过对图12的傅里叶积曲线的相位的分析总结，可以针对每个空间频率识别由具有所述空间频率的路面扰动引起的车身部分相对于彼此的相对运动。
另一方面，也可以利用图12所示的傅里叶积曲线的绝对值(或模数)进行定量分析，实际上清楚的是，只有绝对值不同于零(即不接近于零)的空间频率将实际上对车身部分相对于彼此的相对运动有贡献。这些频率包含在图15A、B、C、D)中的虚线矩形内。
因此，可以基于图12的傅里叶积曲线中的每一条的绝对值来评估路段的不平坦参数，例如通过在一定的空间频率范围内对积曲线的绝对值进行积分，例如在先前识别且包含在图12A、B、C、D)中的虚线矩形中的不同于零的空间频率的频谱内。
在一个实施例中，例如再次参照图12C，其中基于图12C的相位信息，通过对相对傅立叶积曲线的绝对值进行积分来识别车辆左侧的俯仰和/或起伏，可以得到不平坦参数(即数值)，其描述了由于沿着所述路段，在这种情况下具有长度260米的路段，俯仰和/或起伏或其组合而导致的车辆的所述左侧的整体运动。
如先前所讨论，关于车身部分相对于彼此的相对运动的评估的信息能够被提供给车辆控制系统(12)和/或传送给所述车辆外部的处理单元，以用于进一步处理或存储，例如云服务器。
示例
在所有以下描述的实验中，由本申请人制造和商业化的轮胎(Pirelli 205/65R16C-107T Carrier)已经配备了监测单元，该监测单元固定到胎面的内表面并适于测量径向加速度。
监测单元可以驱动到足够高的频率(即高于或等于500kHz)，以适当解析车速超过50km/h的单圈轮胎旋转中径向加速度的动态，以产生在许多圈轮胎旋转期间或至少在所述监测单元在每个轮胎的相应接触区域上的通过期间的径向加速度信号。
所述轮胎已安装到沿着意大利路面行驶的轻型卡车的车轮上，该路面将路线划分为长度(L)约为20米的许多路段，其目的是评估沿着路段在所述20米中的每一个中车身部分相对于彼此的相对运动。
作为示例，将示出针对单个20米长路段的所述相对运动评估的结果，而对于任何路段都可以遵循相同的过程。
图13报告沿着20米长路段所述轻型卡车的四个轮胎的变形值，即左前(FL)、右前(FR)、左后(RL)和右后(RR)。
从图13的所述变形曲线开始，执行四个变形曲线的相应傅里叶变换；相对结果如图14所示，其中分别示出了每个傅里叶变换的绝对值和相位，它们分别标识为指代相应轮胎的左前(FL)、右前(FR)、左后(RL)和右后(RR)。
取决于所分析的车身运动，通过将关于第一轮胎的第一傅里叶变换乘以关于第二轮胎的第二傅里叶变换的复共轭来获得相应傅里叶积曲线，如图15所示。
在图15中，分别绘制了四条傅里叶积曲线，包括它们的绝对值和它们的相位，即：
·图15A示出了关于左前(FL)和左后(RL)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
·图15B示出了关于左后(RL)和右后(RR)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
·图15C示出了关于右前(FR)和右后(RR)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
·图15D示出了关于左前(FL)和右前(FR)轮胎的傅里叶积曲线的绝对值和相位。
可以通过使用参照图10至图13描述的相同方法来通过分析每条傅里叶积曲线的相位识别与相应轮胎相关联的车身部分相对于彼此的相对运动。
例如，通过分析指代右前(FR)和右后(RR)轮胎的傅里叶积曲线的图15B的相位曲线，能够很容易地识别出轻型卡车的后部几乎没有滚动运动，这是因为图15B的所有空间频率的相位值都接近于零，而在轻型卡车的后部滚动的情况下，它们的相位值应该接近于π或-π，如前所述。
类似的考虑适用于其他车身运动。

Claims (15)

1.一种用于评估沿着具有长度(L)的路段车身部分相对于彼此的相对运动的方法，其中所述长度(L)至少对应于多圈轮胎旋转，所述方法包括：
a)将相应监测单元(2)与车辆(100)的至少两个轮胎(1)相关联，所述监测单元包括至少一个相应感测元件(3)，所述感测元件适于测量描述所述轮胎(1)的相应变形的至少一个量；
b)将所述至少两个轮胎(1)安装到所述车辆(100)的相应车轮并操作所述车辆(100)以使所述至少两个轮胎(1)沿着所述路段在滚动表面上旋转，其中由于所述安装和操作，所述至少两个轮胎(1)发生变形，从而在所述至少两个轮胎(1)中的每一个与所述滚动表面之间形成相应接触区域；
c)对于所述至少两个轮胎(1)中的每一个，至少在所述相应监测单元(2)对应于所述相应接触区域的相应通过期间测量所述量，
d)对于所述相应通过中的每一个，处理测量的所述量以获得在所述相应通过中的每一个中由所述至少两个轮胎(1)中的每一个经历的相应轮胎变形的值，并且对于所述至少两个轮胎(1)中的每一个，获得在多圈轮胎旋转期间的所述相应轮胎变形的相应多个值，
e)集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎(1)中的每一个获得代表所述轮胎(1)沿着所述路段在多圈旋转期间的变形的相应曲线，
f)比较至少两条所述曲线的相对趋势，以便识别沿着所述路段相应所述车身部分相对于彼此的所述相对运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个轮胎(1)安装到所述车辆(100)的不同车轴上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个轮胎(1)安装到所述车辆(100)的相同车轴上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中比较至少两条所述曲线的相对趋势进一步包括：
计算至少两条所述曲线的相应傅里叶变换，以便获得至少第一傅里叶变换和第二傅里叶变换，
基于对所述第一傅里叶变换和第二傅里叶变换的处理来识别所述相对运动。
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
将所述第一傅里叶变换乘以所述第二傅里叶变换的复共轭，以便获得傅里叶积曲线，
从所述傅里叶积曲线提取与至少一个空间波长相关的相位信息，
基于对与所述至少一个空间波长相关的所述相位信息的处理来识别所述相对运动。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述量的所述测量以高于或等于0.5KHz的测量频率进行。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述量的所述测量以高于或等于1KHz的测量频率进行。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述量的所述测量以高于或等于5KHz的测量频率进行。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述方法还包括在满足以下访问条件中的至少一个时开始测量所述量：
所述车辆(100)的速度包括在预定速度范围内；
所述车辆(100)的纵向加速度的绝对值低于预定量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预定速度范围是40km/h和100km/h之间。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预定速度范围是60km/h和80km/h之间。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预定量是1m/s2。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述监测单元(2)被固定到相应所述轮胎(1)的胎冠部分，并且包括至少一个感测元件(3)，所述感测元件适于在所述轮胎(1)的旋转期间测量所述胎冠部分的至少径向和/或切向加速度。
14.一种用于评估车身部分相对于彼此的相对运动的系统，所述系统包括至少两个监测单元(2)，所述至少两个监测单元适于相应地与车辆(100)的至少两个轮胎(1)相关联，所述监测单元(2)相应地包括至少一个感测元件(3)，所述感测元件适于测量描述相应相关联的轮胎的变形的至少一个量，其中当所述至少两个轮胎(1)安装到所述车辆(100)的相应车轮并且所述车辆(100)被操作以使所述轮胎(1)在滚动表面上旋转时，由于所述安装和操作，所述轮胎(1)变形，从而在所述至少两个轮胎(1)和所述滚动表面之间形成相应接触区域；其中所述系统还包括至少一个处理单元(6)，所述处理单元包括适于评估沿着路段车身部分相对于彼此的相对运动的软件模块，其中所述软件模块适于：
对于所述至少两个轮胎(1)中的每一个，至少在相应所述监测单元(2)对应于所述相应接触区域的相应通过期间测量所述量，
对于所述相应通过中的每一个，处理测量的所述量以获得所述至少两个轮胎中的每一个在所述相应通过中的每一个中经历的相应轮胎变形的值，并且对于所述至少两个轮胎(1)中的每一个，获得在多圈轮胎旋转期间的所述相应轮胎变形的相应多个值，
集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎(1)中的每一个获得沿着所述路段在多圈旋转期间的所述轮胎的变形的相应曲线，
比较至少两条所述曲线的相对趋势，以便识别沿着所述路段相应所述车身部分相对于彼此的所述相对运动。
15.一种其上安装有至少两个轮胎(1)的车辆(100)，所述车辆包括根据权利要求14所述的用于评估车身部分相对于彼此的相对运动的系统。
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