CN114851785A - 一种智能网联轮胎监测系统、方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种智能网联轮胎监测系统、方法及设备。所述系统包括胎侧柔性传感器件和毂侧处理模块；其中：胎侧柔性传感器件与毂侧处理模块连接；胎侧柔性传感器件，设置于轮胎胎冠内侧，用于确定第一维度传感数据，并将第一维度传感数据发送至毂侧处理模块；第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；毂侧处理模块，设置于车轮轮毂，用于确定第二维度传感数据，并将第一维度传感数据和第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息。通过执行本发明实施例提供的技术方案，可以实现对多个维度的轮胎状态数据进行确定，进而对于保障车辆的运行安全，提供数字化服务提供了可靠的数据来源。

Description

一种智能网联轮胎监测系统、方法及设备

技术领域

本发明实施例涉及轮胎监测技术领域，尤其涉及一种智能网联轮胎监测系统、方法及设备。

背景技术

近年来自动驾驶、车联网、智能出行平台获得快速发展。然而网联自动驾驶电动汽车、共享出行及车队管理都受到轮胎性能的影响，而轮胎的状态信息对于车辆安全稳定运行以及绿色高效运输至关重要。

相关技术中的轮胎监测方法获取得到的轮胎信息有限，难以挖掘更加有效的轮胎状态信息，因而也难以对于轮胎的服役安全起到有效的预警作用。也有学者进行了相关的探索，比如在轮胎上安装光纤传感器、激光传感器、平行电极、内嵌式拉力传感器、以及复合压电传感器等来对轮胎的变形挠曲状态进行监测，但这些方案造价高昂且运用场景受限，对于实际工程应用中的特殊要求及技术要点缺乏通盘细致的考虑，基本停留在实验室及概念阶段，难以在实际工程中落地应用。

发明内容

本发明实施例提供一种智能网联轮胎监测系统、方法及设备，可以实现对多个维度的轮胎数据进行确定，进而为保障车辆的运行安全，提供数字化服务提供了可靠的数据来源。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能网联轮胎监测系统，该系统包括胎侧柔性传感器件和毂侧处理模块；其中：

所述胎侧柔性传感器件与所述毂侧处理模块连接；

所述胎侧柔性传感器件，设置于轮胎胎冠内侧，用于确定第一维度传感数据，并将所述第一维度传感数据发送至所述毂侧处理模块；所述第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；

所述毂侧处理模块，设置于车轮轮毂，用于确定第二维度传感数据，并将所述第一维度传感数据和所述第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；所述第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。

可选的，所述胎侧柔性传感器件包括转接线路板、片内引线、柔性耐折屏蔽导线以及至少一个形变传感膜片；所述转接线路板包括存储芯片和温度传感器；其中：所述转接线路板的输入端与所述片内引线连接，所述片内引线与各所述形变传感膜片的正负极分别进行粘接；所述转接线路板的输出端与所述柔性耐折屏蔽导线连接，用于数据通信及供电；所述存储芯片，用于获取轮胎信息，并将所述轮胎信息发送至所述柔性耐折屏蔽导线；所述温度传感器，用于获取胎冠温度，并将所述胎冠温度发送至所述柔性耐折屏蔽导线；所述形变传感膜片，用于感知轮胎对应位置的变形信息，根据所述变形信息产生变形模拟信号，并将所述变形模拟信号依次通过所述片内引线、所述转接线路板发送至柔性耐折屏蔽导线；所述形变传感膜片包括柔性压电薄膜以及电阻应变片中的至少一种。

可选的，所述系统还包括：所述形变传感膜片的上下两侧设置有耐高温聚酯薄膜，用于保护所述形变传感膜片；屏蔽铜箔，设置于上侧耐高温聚酯薄膜上，用于保护所述形变传感膜片不受外界电磁干扰。

可选的，下侧耐高温聚酯薄膜的长度大于上侧耐高温聚酯薄膜的长度；所述转接线路板设置于所述下侧耐高温聚酯薄膜上。

可选的，所述系统还包括毂侧供电模块，分别与所述柔性耐折屏蔽导线、所述毂侧处理模块连接，用于分别向所述胎侧柔性传感器件、所述毂侧处理模块提供电源，并将电源状态数据发送至所述毂侧处理模块；

所述毂侧处理模块包括模数转换单元、胎温胎压传感单元、加速度传感单元、轮胎无线传输单元以及轮胎MCU；其中：所述轮胎MCU分别与所述模数转换单元、所述胎温胎压传感单元、所述加速度传感单元、所述轮胎无线传输单元、所述毂侧供电模块连接；所述模数转换单元、所述轮胎MCU分别与所述柔性耐折屏蔽导线连接；所述模数转换单元，用于接收所述变形模拟信号，将所述变形模拟信号转换为轮胎变形数据，并将所述轮胎变形数据发送至所述轮胎MCU；所述轮胎MCU，用于分别获取所述轮胎信息、所述胎冠温度以及所述电源状态数据；所述胎温胎压传感单元，用于确定胎温数据和/或胎压数据，并将所述胎温数据和/或胎压数据发送至所述轮胎MCU；所述加速度传感单元，用于确定加速度数据，并将所述加速度数据发送至所述轮胎MCU；所述轮胎MCU，还用于将所述胎冠温度、所述轮胎变形数据、所述轮胎信息、胎温数据和/或胎压数据、所述电源状态数据以及所述加速度数据进行处理得到轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并将所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息发送至所述轮胎无线传输单元。

可选的，所述系统还包括车载网关以及无线传输天线，所述车载网关包括车载MCU、车载无线传输单元、通信单元以及定位单元；其中：所述车载MCU分别与所述车载无线传输单元、所述通信单元、所述定位单元连接；所述无线传输天线分别与所述轮胎无线传输单元、所述车载无线传输单元连接；所述定位单元，用于确定车辆定位信息，并将所述车辆定位信息发送至所述车载MCU；所述车载MCU，用于依次通过所述轮胎无线传输单元、所述无线传输天线以及所述车载无线传输单元获取所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并根据所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息、行驶路面特征信息、所述定位信息以及车辆基础信息，确定车辆轮胎、车轮以及行驶路况的综合信息，并将各所述综合信息发送至所述通信单元；所述综合信息包括轮胎的行驶里程、轮胎的载重、车辆总载荷、车辆承载偏置情况、轮胎磨耗及滑移角、车轮异常状态信息、车辆行驶综合路况中的至少一项。

可选的，所述系统还包括云端平台、客户端以及车载供电模块；其中：所述云端平台分别与所述通信单元、所述客户端连接；所述车载供电模块与所述车载网关连接；所述云端平台，用于从所述通信单元中获取所述综合信息，并根据所述综合信息以及预设综合信息，对车辆轮胎状态、车辆状态以及路面状态进行实时监测和预警提示，并向所述客户端发送预警提示信息；所述车载供电模块，用于向所述车载网关提供电源；所述客户端，用于接收和展示所述预警提示信息，并存储轮胎与毂侧处理模块之间的对应关系。

可选的，所述云端平台，还用于依次通过所述通信单元、所述车载无线传输单元、所述车载MCU、所述无线传输天线、所述轮胎无线传输单元向所述轮胎MCU发送远程升级指令；所述轮胎MCU，用于根据所述远程升级指令进行升级。

第二方面，本发明实施例还提供了一种智能网联轮胎监测方法，该方法包括：通过胎侧柔性传感器件确定第一维度传感数据，并将所述第一维度传感数据发送至毂侧处理模块；其中，所述第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；

通过所述毂侧处理模块确定第二维度传感数据，并将所述第一维度传感数据和所述第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；其中，所述第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。

第三方面，本发明实施例还提供了一种智能网联轮胎监测设备，该设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明实施例任意一项所述的智能网联轮胎监测方法。

本发明实施例提供的技术方案，包括胎侧柔性传感器件和毂侧处理模块；其中：胎侧柔性传感器件与毂侧处理模块连接；胎侧柔性传感器件，设置于轮胎胎冠内侧，用于确定第一维度传感数据，并将第一维度传感数据发送至毂侧处理模块；第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；毂侧处理模块，设置于车轮轮毂，用于确定第二维度传感数据，并将第一维度传感数据和第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。通过执行本发明实施例提供的技术方案，可以实现对多个维度的轮胎状态数据进行确定，进而对于保障车辆的运行安全，提供数字化服务提供了可靠的数据来源。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种智能网联轮胎监测系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种胎侧柔性传感器件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种胎侧柔性传感器件、毂侧处理模块以及毂侧供电模块连接的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种车载网关的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种智能网联轮胎监测系统结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种智能网联轮胎监测方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的一种智能网联轮胎监测设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的智能网联轮胎监测系统结构示意图，如图1所示，所述系统包括：

包括胎侧柔性传感器件11和毂侧处理模块12；其中：

胎侧柔性传感器件11与毂侧处理模块12连接；

胎侧柔性传感器件11，设置于轮胎胎冠内侧，用于确定第一维度传感数据，并将所述第一维度传感数据发送至毂侧处理模块12；所述第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；

毂侧处理模块12，设置于车轮轮毂，用于确定第二维度传感数据，并将所述第一维度传感数据和所述第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；所述第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。

具体的，本方案可以通过专用耐高温胶水将胎侧柔性传感器件11与轮胎胎冠内侧胶接，保证可靠地感知轮胎变形及胎冠温度。胎侧柔性传感器件11可以包括存储轮胎信息的存储芯片。胎侧柔性传感器件11也可以包括获取胎冠温度的温度传感器。胎侧柔性传感器件11还可以包括获取轮胎变形数据的形变传感膜片。轮胎信息可以是轮胎出厂地、轮胎出厂时间、轮胎品牌、轮胎型号、轮胎直径以及轮胎制造工艺中的至少一项。轮胎信息也可以是轮胎运行过程中产生的数据，例如行驶时间，行驶里程。轮胎信息还可以是轮胎的异常状态信息。轮胎信息可以根据实际需要进行确定。轮胎变形数据可以包括轮胎的变形量。轮胎变形数据还可以包括轮胎的变形模拟信号。轮胎变形数据可以根据实际需要进行设置。

本方案还可以将毂侧处理模块12设置于车轮轮毂之上，并通过柔性耐折屏蔽导线将毂侧处理模块12与胎侧柔性传感器件11连接。毂侧处理模块12可以包括获取加速度数据的加速度传感单元。毂侧处理模块12也可以包括获取胎温数据以及胎压数据的胎温胎压传感单元。毂侧处理模块12还可以包括轮胎MCU以及模数转换单元。加速度数据可以是径向加速度数据，加速度数据也可以是切向加速度数据，加速度数据可以根据实际需要进行确定。胎温数据可以是轮胎温度数据。胎压数据可以是轮胎的压力数据。模数转换单元、加速度传感单元、胎温胎压传感单元可以分别与轮胎MCU连接，模数转换单元、轮胎MCU可以分别与柔性耐折屏蔽导线连接。模数转换单元可以通过柔性耐折屏蔽导线接收形变传感膜片发送的变形模拟信号，并将该变形模拟信号转换为轮胎变形数据，将该轮胎变形数据发送至轮胎MCU。轮胎MCU可以通过柔性耐折屏蔽导线接收轮胎信息和胎冠温度。加速度传感单元可以将加速度数据发送至轮胎MCU。胎温胎压传感单元可以将胎温数据和/或胎压数据发送至轮胎MCU。轮胎MCU可以将接收到的胎冠温度、轮胎变形数据、轮胎信息、胎温数据和/或胎压数据以及加速度数据进行处理得到车辆运行综合特征信息。车辆运行综合特征信息可以是轮胎状态特征信息，例如轮胎载重，轮胎磨耗等信息。车辆运行综合特征信息也可以是车轮运行特征信息，例如车轮有没有跳动的信息，和/或，实际运行中有没有跟其它车轮产生显著差异的信息，和/或，车辆载荷有没有偏置的信息。车辆运行综合特征信息还可以是行驶路面特征信息，例如根据在该行驶路面上的加速度信号信息判断该行驶路面的路况状态信息。

本发明实施例提供的技术方案，包括胎侧柔性传感器件和毂侧处理模块；其中：胎侧柔性传感器件与毂侧处理模块连接；胎侧柔性传感器件，设置于轮胎胎冠内侧，用于确定第一维度传感数据，并将第一维度传感数据发送至毂侧处理模块；第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；毂侧处理模块，设置于车轮轮毂，用于确定第二维度传感数据，并将第一维度传感数据和第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。通过执行本发明实施例提供的技术方案，可以实现对多个维度的轮胎状态数据进行确定，进而对于保障车辆的运行安全，提供数字化服务提供了可靠的数据来源。

在本实施例中，可选的，胎侧柔性传感器件11包括转接线路板111、片内引线112、柔性耐折屏蔽导线113以及至少一个形变传感膜片114；转接线路板111包括存储芯片1111和温度传感器1112；其中：转接线路板111的输入端与片内引线112连接，片内引线112与各形变传感膜片114的正负极分别进行粘接；转接线路板111的输出端与柔性耐折屏蔽导线113连接，用于数据通信；存储芯片1111，用于获取轮胎信息，并将所述轮胎信息发送至柔性耐折屏蔽导线113；温度传感器1112，用于获取胎冠温度，并将所述胎冠温度发送至柔性耐折屏蔽导线113；形变传感膜片114，用于感知轮胎对应位置的变形信息，根据所述变形信息产生变形模拟信号，并将所述变形模拟信号依次通过片内引线112、转接线路板111发送至柔性耐折屏蔽导线113；形变传感膜片114包括柔性压电薄膜以及电阻应变片中的至少一种。

示例性的，图2是本发明实施例提供的胎侧柔性传感器件11的结构示意图。如图2所示，形变传感膜片114可以是将变形信息转换为变形模拟信号的传感材料。形变传感膜片114可以是柔性压电薄膜，形变传感膜片114也可以是电阻应变片。形变传感膜片114可以根据实际需要进行设置。其中，变形信息可以是变形量。形变传感膜片114可以夹于底层耐高温聚酯薄膜和上层耐高温聚酯薄膜之间，用以感知不同位置的轮胎变形量。形变传感膜片114的数量可以是至少一片。当形变传感膜片114只有一片时，只在轮胎内胎面一个位置感知轮胎的变形，实现部分功能的监测；而当形变传感膜片114有多片时，每两个形变传感膜片114之间的距离为L，可以在空间排列形成阵列，从而实现更多更高级功能的监测。上层耐高温聚酯薄膜上粘贴屏蔽铜箔，从而保护形变传感膜片114不受外界电磁干扰。形变传感膜片114正负两级可以由片内引线112导出，片内引线112可以与形变传感膜片114通过耐高温导电胶进行粘接。片内引线112可以通过锡焊连接到转接线路板111对应的引脚焊盘之上。转接线路板111上设置有存储芯片1111和温度传感器1112两个芯片，分别用于存储轮胎的信息以及感知轮胎胎冠侧的温度，两个芯片共享数据线，分时寻址通信。转接线路板111通过柔性耐折屏蔽导线113与毂侧处理模块12连接，实现数据通信及供电。其中，存储芯片1111可以是EEPROM。

由此，通过设置胎侧柔性传感器件，可以实现对轮胎状态的多维数据进行实时稳定地获取，进而为后续步骤提供了可靠的数据来源。

在本实施例中，可选的，所述系统还包括：形变传感膜片114的上下两侧设置有耐高温聚酯薄膜115，用于保护形变传感膜片114；屏蔽铜箔116，设置于上侧耐高温聚酯薄膜115上，用于保护形变传感膜片114不受外界电磁干扰。

其中，如图2所示，形变传感膜片114可以夹于下侧耐高温聚酯薄膜115和上侧耐高温聚酯薄膜115之间，耐高温聚酯薄膜115既耐寒又耐热，且具有耐腐蚀，收缩性稳定的优良特性，可以对形变传感膜片114形成稳定的保护层。屏蔽铜箔116粘贴于上侧耐高温聚酯薄膜115上，具有屏蔽电磁的作用，可以保护形变传感膜片114不受外界电磁干扰。

在本实施例中，可选的，下侧耐高温聚酯薄膜115的长度大于上侧耐高温聚酯薄膜115的长度；转接线路板111设置于下侧耐高温聚酯薄膜115上。

其中，下侧耐高温聚酯薄膜115比上侧耐高温聚酯薄膜115要长，下侧耐高温聚酯薄膜115上粘接转接线路板111，可以实现柔性多层薄膜与硬质转接线路板进行连接，保护片内引线与转接线路板连接的可靠性。其中，柔性多层薄膜可以是耐高温聚酯薄膜和/或屏蔽铜箔。

在本实施例中，可选的，所述系统还包括毂侧供电模块13，分别与柔性耐折屏蔽导线113、毂侧处理模块12连接，用于分别向胎侧柔性传感器件11、毂侧处理模块12提供电源，并将电源状态数据发送至毂侧处理模块12；

毂侧处理模块12包括模数转换单元121、胎温胎压传感单元122、加速度传感单元123、轮胎无线传输单元124以及轮胎MCU125；其中：轮胎MCU125分别与模数转换单元121、胎温胎压传感单元122、加速度传感单元123、轮胎无线传输单元124、毂侧供电模块13连接；模数转换单元121、轮胎MCU125分别与柔性耐折屏蔽导线113连接；模数转换单元121，用于接收所述变形模拟信号，将所述变形模拟信号转换为轮胎变形数据，并将所述轮胎变形数据发送至轮胎MCU125；轮胎MCU125，用于分别获取所述轮胎信息、所述胎冠温度以及所述电源状态数据；胎温胎压传感单元122，用于确定胎温数据和/或胎压数据，并将所述胎温数据和/或胎压数据发送至轮胎MCU125；所述加速度传感单元123，用于确定加速度数据，并将所述加速度数据发送至轮胎MCU125；轮胎MCU125，还用于将所述胎冠温度、所述轮胎变形数据、所述轮胎信息、胎温数据和/或胎压数据、所述电源状态数据以及所述加速度数据进行处理得到轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并将所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息发送至轮胎无线传输单元124。

示例性的，图3是本发明实施例提供的胎侧柔性传感器件、毂侧处理模块以及毂侧供电模块连接的结构示意图。如图3所示，毂侧供电模块13可以分别与柔性耐折屏蔽导线113、毂侧处理模块12连接，用于分别向胎侧柔性传感器件11、毂侧处理模块12提供电源，并将监控和管理毂侧处理模块12用电情况的电源状态数据发送至毂侧处理模块12。其中，毂侧供电模块13可以是纽扣电池。毂侧供电模块13也可以是锂电池包。毂侧供电模块13还可以是具有能量回收功能的装置模块。毂侧供电模块13可以根据实际需要进行设置。电源状态数据可以是反映电池电量的数据，例如电池电压。轮胎MCU125可以分别与模数转换单元121、胎温胎压传感单元122、加速度传感单元123、轮胎无线传输单元124、毂侧供电模块13连接；模数转换单元121、轮胎MCU125可以分别与柔性耐折屏蔽导线113连接；模数转换单元121可以接收形变传感膜片114发送到柔性耐折屏蔽导线113的变形模拟信号，将变形模拟信号转换为轮胎变形数据(例如变形数字信号)，并将轮胎变形数据发送至轮胎MCU125；轮胎MCU125可以分别通过柔性耐折屏蔽导线113获取轮胎信息、胎冠温度，并从毂侧供电模块13中获取电源状态数据；胎温胎压传感单元122可以确定轮胎胎温数据和/或轮胎胎压数据，并将轮胎胎温数据和/或轮胎胎压数据发送至轮胎MCU125；加速度传感单元123可以确定加速度数据，并将加速度数据发送至轮胎MCU125；轮胎MCU125，还可以将胎冠温度、轮胎变形数据、轮胎信息、胎温数据和/或胎压数据、电源状态数据以及加速度数据进行处理得到轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并将轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息发送至轮胎无线传输单元124。

其中，加速度数据可以是径向加速度数据，加速度数据也可以是切向加速度数据，加速度数据可以根据实际需要进行确定。胎温数据可以是轮胎温度数据。胎压数据可以是轮胎的压力数据。轮胎状态特征信息例如可以是轮胎载重。轮胎状态特征信息也可以是轮胎磨耗。轮胎状态特征信息可以根据实际需要进行设置。车轮运行特征信息可以是车轮有没有跳动的信息。车轮运行特征信息也可以是实际运行中有没有跟其它车轮产生显著差异的信息。车轮运行特征信息可以根据实际需要进行设置。行驶路面特征信息可以是根据在该行驶路面上的加速度信息判断该行驶路面的路况状态信息。行驶路面特征信息可以根据实际需要进行设置。轮胎MCU125可以通过轮胎状态估计算法模型确定轮胎状态特征信息。轮胎MCU125也可以根据径向加速度数据、切向加速度数据、车轮状态估计算法模型以及路面状态估计算法模型获取车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息。然后对轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息进行编码，通过轮胎无线传输单元124传输至车载网关端。轮胎MCU125也可以通过轮胎无线传输单元124接收车载网关发送的下行信息。轮胎无线传输单元124可以是低功耗广域无线传输终端，可以采用eMTC、NB-IoT、LoRa、Sigfox、ZigBee、BLE等物联网通信技术。

另外，毂侧处理模块12还可以包括无线传输天线126，与轮胎无线传输单元124、车载网关端分别连接，采用激光雕刻工艺，从而稳定天线的物理性能，在轮胎内部恶劣的环境下能够稳定传输无线信号。

由此，通过设置毂侧处理模块以及毂侧供电模块，可以实现将多维度的轮胎状态数据进行整合处理，得到轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，为后续步骤提供了可靠的数据来源，有助于对车辆的行驶状态进行实时监控，进而可以提高车辆运行过程中的安全性。

在另一个可行的实施方式中，可选的，所述系统还包括车载网关14以及无线传输天线126，车载网关14包括车载MCU141、车载无线传输单元142、通信单元143以及定位单元144；其中：车载MCU141分别与车载无线传输单元142、通信单元143、定位单元144连接；无线传输天线126分别与轮胎无线传输单元124、车载无线传输单元142连接；定位单元144，用于确定车辆定位信息，并将所述车辆定位信息发送至车载MCU141；车载MCU141，用于依次通过轮胎无线传输单元124、无线传输天线126以及车载无线传输单元142获取所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并根据所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息、行驶路面特征信息、所述定位信息以及车辆基础信息，确定车辆轮胎、车轮以及行驶路况的综合信息，并将各所述综合信息发送至通信单元143；所述综合信息包括轮胎的行驶里程、轮胎的载重、车辆总载荷、车辆承载偏置情况、轮胎磨耗及滑移角、车轮异常状态信息、车辆行驶综合路况中的至少一项。

示例性的，图4是本发明实施例提供的车载网关的结构示意图。如图4所示，车载无线传输单元142可以接收依次通过轮胎无线传输单元124、无线传输天线126发送的无线信号，例如轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息。车载无线传输单元142也可以通过无线传输天线126向轮胎无线传输单元124发送无线信号。通信单元143可以是4G通信模块，可以用于车载网关14与云端平台的通信。定位单元144可以是GPS/北斗定位模块，用于提供车辆的全球定位信息，并将该全球定位信息发送至车载MCU141。车载MCU141可以接收车载无线传输单元142中的轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并根据轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息、行驶路面特征信息、定位信息、车辆基础信息结合整车融合计算模型，确定车辆轮胎、车轮以及行驶路况的综合信息，将各综合信息发送至通信单元143。其中，车辆基础信息可以是车辆的轮胎数量，车辆基础信息也可以是车辆的基本动力学模型，车辆基础信息可以根据实际需要进行设置。综合信息可以包括轮胎的行驶里程、轮胎的载重、车辆总载荷、车辆承载偏置情况、轮胎磨耗及滑移角、车轮异常状态信息、车辆行驶综合路况中的至少一项。

车载无线传输单元142可以是低功耗广域无线传输基站，可以采用eMTC、NB-IoT、LoRa、Sigfox、ZigBee、BLE等物联网通信技术。

另外，车载网关14还可以包外部通信接口单元，例如可以是RS-232串口通信接口、CAN接口、网口等，用于车载网关14与车辆及外部其它设备的通信。车载网关14需要跟每个车轮安装的毂侧处理模块12进行通信，实现车轮的监测和管理。

由此，通过设置车载网关，可以实现与毂侧处理模块进行数据通信，并通过对数据进行整合处理确定车辆的综合信息，为后续步骤提供了可靠的数据来源，有助于对车辆的行驶状态进行实时监控，进而可以提高车辆运行过程中的安全性。

在本实施例中，可选的，所述系统还包括云端平台、客户端以及车载供电模块；其中：云端平台分别与通信单元143、客户端连接；车载供电模块与车载网关14连接；云端平台，用于从通信单元143中获取所述综合信息，并根据所述综合信息以及预设综合信息，对车辆轮胎状态、车辆状态以及路面状态进行实时监测和预警提示，并向客户端发送预警提示信息；车载供电模块，用于向车载网关14提供电源；客户端，用于接收和展示所述预警提示信息，并存储轮胎与毂侧处理模块之间的对应关系。

示例性的，预设综合信息可以是云端车辆及轮胎的数字孪生模型。云端平台可以通过通信单元143将每个车载网关14上传的综合信息进行归类处理及存档，实现车辆及轮胎的在线监控及管理。通过大数据分析，借助云端车辆及轮胎的数字孪生模型，实现对车辆异常状态、轮胎异常状态以及路面状态实时监测和预警。另外，云端平台的预警提示信息可以发送给客户端，并通过客户端释放给驾驶员或者车队运营人员，从而让用户可以随时掌握车辆和轮胎状态。客户端还可以通过分别获取设置于轮胎上的二维码以及设置于毂侧处理模块12上的二维码来建立和存储车辆、车载网关14、轮胎以及毂侧处理模块12相互之间的对应关系信息，并将该对应关系信息发送至云端平台。车载供电模块可以用于供电以及监控和管理车载网关14的电源供电情况。其中，车载供电模块可以包括两套供电系统：9-30V直流供电接口用于从车辆获取直流供电；锂电池包用于紧急或特殊工况下的备用电源。由此，通过设置云端平台、客户端以及车载供电模块，可以保证系统的稳定性及完整性，可以实现对轮胎以及车辆的非正常状态信息的综合监测及识别，有效保障轮胎服役安全，为轮胎后市场服务提供有效的数据支撑。

在本实施例中，可选的，云端平台，还用于依次通过通信单元143、车载MCU141、车载无线传输单元142、无线传输天线126、轮胎无线传输单元124向轮胎MCU125发送远程升级指令；轮胎MCU125，用于根据所述远程升级指令进行升级。

其中，远程升级指令可以是升级功能及核心参数的指令。云端平台还可将新的功能算法模块通过通信单元143下载到车载网关14，并进一步通过车载无线传输单元142、无线传输天线126、轮胎无线传输单元124下载到毂侧处理模块12，进而分别实现轮胎MCU125、车载MCU141的功能及核心参数的远程在线升级。

由此，通过设置云端平台，还可以实现对系统中的模块进行远程升级，可以实现对各模块的功能进行完善。

图5是本发明实施例提供的智能网联轮胎监测系统结构示意图，如图5所示，所述系统包括：胎侧柔性传感器件21、毂侧处理模块22、车载网关23、云端平台24以及客户端25。

其中，胎侧柔性传感器21和毂侧处理模块22安装于轮胎内，车载网关23安装于驾驶室内。毂侧处理模块22中的加速度传感单元用于触发唤醒系统，当检测到车轮运行信息时，系统开始工作；当长时间检测车轮静止时，系统进入休眠。当系统进入工作状态以后，毂侧处理模块22中的轮胎MCU可以通过柔性耐折屏蔽导线获取胎冠温度、轮胎变形数据以及轮胎信息，同时获得毂侧处理模块22中的加速度数据以及胎温胎压数据，通过轮胎状态估计算法模型获得轮胎的轮胎状态特征信息。另外，轮胎MCU可以获取径向加速度数据及切向加速度数据，通过车轮状态估计算法模型以及路面状态估计算法模型获取车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息。再对轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息进行编码，通过轮胎无线传输单元传输至车载网关23端。在车载网关23端，对无线传输过来的轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息进行解码，再结合全球定位信息、车辆基础信息，通过整车融合计算模型，获取车辆轮胎、车轮以及行驶路况的综合信息，比如各轮胎的行驶里程、轮胎的载重、车辆总载荷、车辆承载偏置情况、轮胎磨耗及滑移角、车轮异常状态信息、车辆行驶综合路况等信息。车载网关23计算获取的综合信息，通过通信单元上传到云端平台。而云端平台通过对大量车辆历史信息的对比挖掘分析，以及车辆的核心动力学模型，通过数字孪生技术对车辆轮胎的状态、车辆运行状态以及路面状态进行监测和预警，保障车辆的行驶安全及高效绿色运营。另外，通过云端平台24还可向客户端25(用户的终端应用程序)发送服务信息。后台管理人员也可借助云端平台24对车载网关23以及毂侧处理模块22进行远程在线升级。

随着电子技术、信息技术的快速发展，为打造自动化且“零事故”的驾乘愿景，车辆的各个部分都需要实现智能化和网联化，因而近年来自动驾驶、车联网、智能出行平台获得快速发展。然而网联自动驾驶电动汽车、共享出行及车队管理都将受到轮胎性能的影响，而轮胎的状态信息对于车辆安全稳定运行以及绿色高效运输至关重要。然而目前传统的轮胎监测产品仅能监测胎温胎压信息，难以用于挖掘更加有效的轮胎状态信息，也难以对于轮胎的服役安全起到有效的预警作用。也有学者进行了相关的探索，比如在轮胎上安装光纤传感器、激光传感器、平行电极、内嵌式拉力传感器、以及复合压电传感器等来对轮胎的变形挠曲状态进行监测，但这此方案造价高昂，且难以满足轮胎恶劣冲击及温湿度剧烈变化的环境使用要求，对于实际工程应用中的特殊要求及技术要点缺乏通盘细致的考虑，基本停留在实验室及概念阶段，因而难以在实际工程中落地应用。

本发明实施例提供的技术方案，通过采集轮胎变形信号、轮毂振动信号以及胎温胎压信号，实现轮胎温度、内部气压、里程、载重、磨耗、滑移角以及车辆非正常状态信息的综合监测及识别，所监测的状态信息对于推进轮胎后市应用与服务的数字化转型升级，保障车辆的运行安全，为交管及道路养护提供数字化服务等具有重要意义。另外，该系统充分考虑工程落地的可行性，功耗、可靠性及耐久性能够满足实用需求。该系统可以时实监测轮胎的状态信息，有效保障轮胎服役安全，并且通过平台数据的挖掘分析及统筹规划，可以促进公路运输的绿色长效发展。

图6是本发明实施例提供的智能网联轮胎监测方法的流程图。本实施例可适用于对车辆轮胎进行实时监测的场景，该智能网联轮胎监测方法可以由本发明实施例提供的智能网联轮胎监测系统执行，该系统可以由软件和/或硬件的方式来实现，并一般可集成在用于智能网联轮胎监测的电子设备中。该智能网联轮胎监测方法与上述实施例提供的智能网联轮胎监测系统属于同一个公开构思，在方法实施例中未详尽描述的细节内容可以参考上述实施例中的描述。

如图6所示，本发明实施例提供的智能网联轮胎监测方法包括：

S310:通过胎侧柔性传感器件确定第一维度传感数据，并将所述第一维度传感数据发送至毂侧处理模块。

其中，所述第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项。

S320:通过所述毂侧处理模块确定第二维度传感数据，并将所述第一维度传感数据和所述第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息。

其中，所述第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。

本发明实施例提供的技术方案，通过胎侧柔性传感器件确定第一维度传感数据，并将第一维度传感数据发送至毂侧处理模块；通过毂侧处理模块确定第二维度传感数据，并将第一维度传感数据和第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息。通过执行本发明实施例提供的技术方案，可以实现对多个维度的轮胎数据进行确定，进而对于保障车辆的运行安全，提供数字化服务提供了可靠的数据来源。

图7是本发明实施例提供的智能网联轮胎监测设备结构示意图，如图7所示，该设备包括：

一个或多个处理器410，图7中以一个处理器410为例；

存储器420；

所述设备还可以包括：输入装置430和输出装置440。

所述设备中的处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。

存储器420作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种智能网联轮胎监测方法对应的程序指令/模块。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行计算机设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的一种智能网联轮胎监测方法，即：

通过胎侧柔性传感器件确定第一维度传感数据，并将所述第一维度传感数据发送至毂侧处理模块；其中，所述第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；

通过所述毂侧处理模块确定第二维度传感数据，并将所述第一维度传感数据和所述第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；其中，所述第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。

存储器420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器420可选包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种智能网联轮胎监测系统，其特征在于，包括胎侧柔性传感器件和毂侧处理模块；其中：

所述胎侧柔性传感器件与所述毂侧处理模块连接；

所述胎侧柔性传感器件，设置于轮胎胎冠内侧，用于确定第一维度传感数据，并将所述第一维度传感数据发送至所述毂侧处理模块；所述第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；

所述毂侧处理模块，设置于车轮轮毂，用于确定第二维度传感数据，并将所述第一维度传感数据和所述第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；所述第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述胎侧柔性传感器件包括转接线路板、片内引线、柔性耐折屏蔽导线以及至少一个形变传感膜片；所述转接线路板包括存储芯片和温度传感器；其中：

所述转接线路板的输入端与所述片内引线连接，所述片内引线与各所述形变传感膜片的正负极分别进行粘接；

所述转接线路板的输出端与所述柔性耐折屏蔽导线连接，用于数据通信及供电；

所述存储芯片，用于获取轮胎信息，并将所述轮胎信息发送至所述柔性耐折屏蔽导线；

所述温度传感器，用于获取胎冠温度，并将所述胎冠温度发送至所述柔性耐折屏蔽导线；

所述形变传感膜片，用于感知轮胎对应位置的变形信息，根据所述变形信息产生变形模拟信号，并将所述变形模拟信号依次通过所述片内引线、所述转接线路板发送至柔性耐折屏蔽导线；所述形变传感膜片包括柔性压电薄膜以及电阻应变片中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

所述形变传感膜片的上下两侧设置有耐高温聚酯薄膜，用于保护所述形变传感膜片；

屏蔽铜箔，设置于上侧耐高温聚酯薄膜上，用于保护所述形变传感膜片不受外界电磁干扰。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，下侧耐高温聚酯薄膜的长度大于上侧耐高温聚酯薄膜的长度；

所述转接线路板设置于所述下侧耐高温聚酯薄膜上。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述系统还包括毂侧供电模块，分别与所述柔性耐折屏蔽导线、所述毂侧处理模块连接，用于分别向所述胎侧柔性传感器件、所述毂侧处理模块提供电源，并将电源状态数据发送至所述毂侧处理模块；

所述毂侧处理模块包括模数转换单元、胎温胎压传感单元、加速度传感单元、轮胎无线传输单元以及轮胎MCU；其中：

所述轮胎MCU分别与所述模数转换单元、所述胎温胎压传感单元、所述加速度传感单元、所述轮胎无线传输单元、所述毂侧供电模块连接；所述模数转换单元、所述轮胎MCU分别与所述柔性耐折屏蔽导线连接；

所述模数转换单元，用于接收所述变形模拟信号，将所述变形模拟信号转换为轮胎变形数据，并将所述轮胎变形数据发送至所述轮胎MCU；

所述轮胎MCU，用于分别获取所述轮胎信息、所述胎冠温度以及所述电源状态数据；

所述胎温胎压传感单元，用于确定胎温数据和/或胎压数据，并将所述胎温数据和/或胎压数据发送至所述轮胎MCU；

所述加速度传感单元，用于确定加速度数据，并将所述加速度数据发送至所述轮胎MCU；

所述轮胎MCU，还用于将所述胎冠温度、所述轮胎变形数据、所述轮胎信息、胎温数据和/或胎压数据、所述电源状态数据以及所述加速度数据进行处理得到轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并将所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息发送至所述轮胎无线传输单元。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述系统还包括车载网关以及无线传输天线，所述车载网关包括车载MCU、车载无线传输单元、通信单元以及定位单元；其中：

所述车载MCU分别与所述车载无线传输单元、所述通信单元、所述定位单元连接；所述无线传输天线分别与所述轮胎无线传输单元、所述车载无线传输单元连接；

所述定位单元，用于确定车辆定位信息，并将所述车辆定位信息发送至所述车载MCU；

所述车载MCU，用于依次通过所述轮胎无线传输单元、所述无线传输天线以及所述车载无线传输单元获取所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息以及行驶路面特征信息，并根据所述轮胎状态特征信息、车轮运行特征信息、行驶路面特征信息、所述定位信息以及车辆基础信息，确定车辆轮胎、车轮以及行驶路况的综合信息，并将各所述综合信息发送至所述通信单元；所述综合信息包括轮胎的行驶里程、轮胎的载重、车辆总载荷、车辆承载偏置情况、轮胎磨耗及滑移角、车轮异常状态信息、车辆行驶综合路况中的至少一项。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述系统还包括云端平台、客户端以及车载供电模块；其中：

所述云端平台分别与所述通信单元、所述客户端连接；所述车载供电模块与所述车载网关连接；

所述云端平台，用于从所述通信单元中获取所述综合信息，并根据所述综合信息以及预设综合信息，对车辆轮胎状态、车辆状态以及路面状态进行实时监测和预警提示，并向所述客户端发送预警提示信息；

所述车载供电模块，用于向所述车载网关提供电源；

所述客户端，用于接收和展示所述预警提示信息，并存储轮胎与毂侧处理模块之间的对应关系。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述云端平台，还用于依次通过所述通信单元、所述车载无线传输单元、所述车载MCU、所述无线传输天线、所述轮胎无线传输单元-向所述轮胎MCU发送远程升级指令；

所述轮胎MCU，用于根据所述远程升级指令进行升级。

9.一种智能网联轮胎监测方法，其特征在于，包括：

通过胎侧柔性传感器件确定第一维度传感数据，并将所述第一维度传感数据发送至毂侧处理模块；其中，所述第一维度传感数据包括轮胎信息、胎冠温度以及轮胎变形数据中的至少一项；

通过所述毂侧处理模块确定第二维度传感数据，并将所述第一维度传感数据和所述第二维度传感数据进行处理，得到车辆运行综合特征信息；其中，所述第二维度传感数据包括加速度数据、胎温数据以及胎压数据中的至少一项。

10.一种智能网联轮胎监测设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求9所述的一种智能网联轮胎监测方法。

Images