專利名稱：汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接式汽車輪胎溫度壓力無線監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)的數(shù)據(jù)傳輸裝 置。本發(fā)明也涉及一種直接式汽車輪胎溫度壓力無線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)對安全行車至關(guān)重要，目前，TPMS主要分為兩 種類型[1]間接式TPMS和直接式TPMS。間接式TPMS用ABS輪胎速度傳感器測輪胎的轉(zhuǎn) 速，從而判斷輪胎壓力，準(zhǔn)確性和可靠性較差。直接式TPMS系統(tǒng)能夠在汽車行駛時實時地 對輪胎氣壓和溫度進(jìn)行自動監(jiān)測，能起到提前預(yù)警和確保行車安全的效果，因此逐漸成為 市場主流[2]。然而直接式TPMS的溫度壓力傳感器模塊需安裝于輪胎內(nèi)部，以無線方式傳送 輪胎信息，受輪胎內(nèi)鋼網(wǎng)和輪轂的屏蔽影響，當(dāng)用于大型車輛時發(fā)射模塊和接收模塊因相 距較遠(yuǎn)時常出現(xiàn)在某些輪胎位置上傳感器數(shù)據(jù)傳輸不夠可靠的問題，為了解決上述問題， 本發(fā)明提出一種控制胎內(nèi)發(fā)射模塊定位發(fā)射的技術(shù)方案，詳述了其控制機理和系統(tǒng)建模方 法，給出了具體的實現(xiàn)算法。本發(fā)明的定位發(fā)射方法能有效地改善TPMS產(chǎn)品的性能。參考文獻(xiàn)[1]何仁，胡青訓(xùn)，薛翔.汽車輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展綜述.中國安全科學(xué)學(xué) 報.2005，15(10) 105-106 ；[2]韓文斌，尹術(shù)飛.基于MPXY 8020傳感器的TPMS系統(tǒng)設(shè)計分析.http //www. aojauto. comhtml/TecEdge/086409053922566. shtml，2008. 06. 04。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效地克服輪胎鋼網(wǎng)和車身等金屬構(gòu)件對TPMS發(fā) 射裝置發(fā)出的射頻信號的影響的汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射裝置。本發(fā)明的目 的還在于提供一種汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射裝置的組成包括安裝于汽車輪 胎的輪轂上的微處理器MCU、兩個加速度傳感器、胎溫胎壓傳感器、ASK發(fā)射芯片、天線匹 配濾波電路，微處理器MCU為SP30T芯片，加速度傳感器I和胎溫胎壓傳感器為SP30T即 微處理器MCU的片內(nèi)傳感器，加速度傳感器II由另一片SP30T的片內(nèi)傳感器擔(dān)任，微處理 器MCU按雙工串行通信的方式與加速度傳感器II相連讀取其加速度信息，ASK發(fā)射芯片為 MAX7044，天線匹配濾波電路由5個電容元件和2個電感元件連接組成，加速度傳感器I和 加速度傳感器II的加速度測量軸線與輪轂的徑向線重合并指向同一方向。汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射方法步驟1 初始化，設(shè)置微處理器MCU以每隔4分鐘喚醒一次的方式工作，然后轉(zhuǎn)入 休眠狀態(tài)；步驟2 若微處理器MCU被喚醒，則轉(zhuǎn)入步驟3 ；否則繼續(xù)休眠，等待喚醒；
步驟3 從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取加速度數(shù)據(jù)，并依據(jù)下式計算 車行速度V1v^R-^ia^-a^llr其中，％和ciB分別代表從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取的數(shù)據(jù)、R為 輪胎外輪廓投影半徑、r為輪輞槽底投影半徑；步驟4 當(dāng)車速V1高于30km/h時，轉(zhuǎn)入步驟5，否則轉(zhuǎn)回步驟2并重新進(jìn)入休眠狀 態(tài)；步驟5 根據(jù)步驟3讀取的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，找出當(dāng)前定位發(fā)射裝置所在的位 置，然后轉(zhuǎn)入步驟6進(jìn)行指定發(fā)射位置定位；步驟6 首先，利用式AzitmZrP^ 計算從定位發(fā)射裝置當(dāng)前位置θ轉(zhuǎn)到指
定發(fā)射位置Qtl所需的時間，其中，識=壞-0、當(dāng)爐<0時須加360°糾正其為正值；然后，把求出的t值送給微處理器延時，并轉(zhuǎn)入步驟7 ；步驟7:若t時間的延時到，則讀取胎溫、胎壓傳感數(shù)據(jù)并將其編碼組幀送給 MAX7044芯片以射頻信號的形式發(fā)射出去；然后，返回到步驟2重新進(jìn)入休眠狀態(tài)；否則返 回步驟7，檢查延時到否。所述根據(jù)步驟3讀取的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、找出當(dāng)前定位發(fā)射裝置所在的位置 的具體步驟為第1步，在微處理器MCU中設(shè)置三個工作單元a2, a3，并清零；第2步，從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取數(shù)據(jù)，即獲得α A和α B ；第3 步，計算 α = αΑ+αΒ ；第4步，把α值按下列順序存入工作單元a2 = > B1a3 = > a2α => a3其中，符號“= >”代表賦值運算；第5步，檢查 < 0，a2 ^ 0, a3 > 0是否滿足？若滿足，則當(dāng)前位置找到為θ = 270°，結(jié)束查找；否則，轉(zhuǎn)入下一步；第6步，檢查 > 0，a2 ^ 0, a3 < 0是否滿足？若滿足，則當(dāng)前位置找到為θ = 90°，結(jié)束查找；否則，返回第2步，繼續(xù)查找。本發(fā)明的實質(zhì)是通過對TPMS發(fā)射裝置定位，選擇輪轂鋼網(wǎng)和車體屏蔽影響小的 位置發(fā)射胎溫胎壓數(shù)據(jù)，進(jìn)而達(dá)到提高無線通信質(zhì)量的效果。本發(fā)射裝置定位是利用安裝 在車輛輪胎中的加速度傳感器I和加速度傳感器II測取的加速度差值來實現(xiàn)的。本發(fā)明的有意效果在于提出了利用加速度傳感器數(shù)據(jù)控制TPMS發(fā)射裝置定位 發(fā)射及估算車速的方法，引入定位發(fā)射方法后，有效地克服了輪胎鋼網(wǎng)和車身等金屬構(gòu)件 對TPMS發(fā)射裝置發(fā)出的射頻信號的影響。其原理簡單易于實現(xiàn)，有助于提高TPMS系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和降低放置于輪胎內(nèi)的發(fā)射裝置的發(fā)射功率，使TPMS的誤碼率性能獲得極 大的改善，并可收到增加TPMS產(chǎn)品市場競爭力的效果。


圖ITPMS定位發(fā)射模塊組成原理框圖；圖2TPMS發(fā)射模塊電路圖；圖3TPMS定位發(fā)射裝置的安裝示意圖；圖4查找TPMS定位發(fā)射裝置當(dāng)前所在位置的流程圖；圖5車輪截面示意圖；圖6TPMS定位發(fā)射裝置的總工作流程圖；圖7車輪截面示意圖；圖8α隨輪胎轉(zhuǎn)角θ變化的曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1，汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射裝置由微處理器MCU、加速度傳 感器，胎溫胎壓傳感器、ASK發(fā)射芯片、天線匹配濾波電路組成。其中微處理器MCU為SP30T 芯片；加速度傳感器I和胎溫胎壓傳感器為SP30T (微處理器MCU)的片內(nèi)傳感器；加速度傳 感器II由另一片SP30T的片內(nèi)傳感器擔(dān)任，微處理器MCU按雙工串行通信的方式與之相連 并從其讀取加速度信息；ASK發(fā)射芯片為ΜΑΧ7044 ；天線匹配濾波電路由5個電容元件和2 個電感元件以圖2所示的方式連接組成。工作時，微處理器Ul先從加速度傳感器I (片內(nèi)傳感器)和加速度傳感器II讀取 加速度測量值，再運行車速算法和定位算法進(jìn)行最佳發(fā)射位置計算和定位，然后控制射頻 芯片U2將從胎溫胎壓傳感器(微處理器MCU的片內(nèi)傳感器)讀取到的胎溫胎壓信息以射 頻信號的形式發(fā)射出去。結(jié)合圖2，本發(fā)明的汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射裝置的一種具體實施 方式的電路組成為加速度傳感器II (由SP30T實現(xiàn))的Signal、MSDA和MSCL信號線分別連接到主 電路中的微處理器MCU(由SP30T實現(xiàn))的Signal、MSDA和MSCL信號線；微處理器MCU的 Data信號線連接到ASK發(fā)射芯片MAX7044的Data信號線；ASK發(fā)射芯片MAX7044的輸出 PAOUT (引腳4)連接到天線匹配濾波電路。TPMS定位發(fā)射模塊分兩部分安裝于汽車輪胎的輪轂3上，具體安裝位置如圖3所 示。圖中，1(A點)為加速度傳感器I (主電路部分)的安裝位置，2(B點)為加速度傳感器 II的安裝位置。安裝時須保證加速度傳感器I和加速度傳感器II的加速度測量軸線與輪 轂的徑向線重合并指向同一方向。圖4中的4為輪胎。TPMS定位發(fā)射通過執(zhí)行下列步驟實現(xiàn)步驟1 初始化設(shè)置微處理器MCU(SP30T)以每隔4分鐘喚醒一次的方式工作；然 后，轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。步驟2 若微處理器MCU被喚醒，則轉(zhuǎn)入步驟3 ；否則繼續(xù)休眠，等待喚醒。步驟3 從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取加速度數(shù)據(jù)，并依據(jù)下式計算 車行速度V1 (原理見附注1)
V1 =R-^ia A-aB)/2r(1)式中，α A和α B分別代表從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取的數(shù)據(jù)；R為 輪胎外輪廓投影半徑；r為輪輞槽底投影半徑。步驟4 當(dāng)車速V1高于30km/h時，轉(zhuǎn)入步驟5，否則轉(zhuǎn)回步驟2并重新進(jìn)入休眠狀 態(tài)。步驟5 根據(jù)步驟3讀取的加速度數(shù)據(jù)，按圖4所示的計算流程找出當(dāng)前TPMS發(fā) 射模塊所在的位置(原理見附注2)，然后，轉(zhuǎn)入步驟6進(jìn)行指定發(fā)射位置定位。步驟6 首先，利用式(2)(原理見附注3)計算從定位發(fā)射裝置當(dāng)前位置θ (90° 或270°，由步驟5確定)轉(zhuǎn)到指定發(fā)射位置θ J與車型有關(guān)由先期實驗確定)所需的時 間
權(quán)利要求
一種汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射裝置，其特征是包括安裝于汽車輪胎的輪轂上微處理器MCU、兩個加速度傳感器、胎溫胎壓傳感器、ASK發(fā)射芯片、天線匹配濾波電路，微處理器MCU為SP30T芯片，加速度傳感器I和胎溫胎壓傳感器為SP30T即微處理器MCU的片內(nèi)傳感器，加速度傳感器II由另一片SP30T的片內(nèi)傳感器擔(dān)任，微處理器MCU按雙工串行通信的方式與加速度傳感器II相連讀取其加速度信息，ASK發(fā)射芯片為MAX7044，天線匹配濾波電路由5個電容元件和2個電感元件連接組成，加速度傳感器I和加速度傳感器II的加速度測量軸線與輪轂的徑向線重合并指向同一方向。
2.一種汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射方法，其特征是步驟1 初始化，設(shè)置微處理器MCU以每隔4分鐘喚醒一次的方式工作，然后轉(zhuǎn)入休眠 狀態(tài)；步驟2 若微處理器MCU被喚醒，則轉(zhuǎn)入步驟3 ；否則繼續(xù)休眠，等待喚醒； 步驟3 從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取加速度數(shù)據(jù)，并依據(jù)下式計算車行 速度V1其中，α Β分別代表從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取的數(shù)據(jù)、R為輪胎 外輪廓投影半徑、r為輪輞槽底投影半徑；步驟4 當(dāng)車速V1高于30km/h時，轉(zhuǎn)入步驟5，否則轉(zhuǎn)回步驟2并重新進(jìn)入休眠狀態(tài)； 步驟5 根據(jù)步驟3讀取的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，找出當(dāng)前定位發(fā)射裝置所在的位置， 然后轉(zhuǎn)入步驟6進(jìn)行指定發(fā)射位置定位；步驟6 首先，利用式〖…⑽7^^ 、計算從定位發(fā)射裝置當(dāng)前位置θ轉(zhuǎn)到指定發(fā)射位置θ Q所需的時間，其中壞-0、當(dāng)識<0時須加360°糾正其為正值； 然后，把求出的t值送給微處理器延時，并轉(zhuǎn)入步驟7 ；步驟7 若t時間的延時到，則讀取胎溫、胎壓傳感數(shù)據(jù)并將其編碼組幀送給MAX7044 芯片以射頻信號的形式發(fā)射出去；然后，返回到步驟2重新進(jìn)入休眠狀態(tài)；否則返回步驟7， 檢查延時到否。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射方法，其特征是所 述根據(jù)步驟3讀取的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、找出當(dāng)前定位發(fā)射裝置所在的位置的具體步驟 為第1步，在微處理器MCU中設(shè)置三個工作單元a2, a3，并清零； 第2步，從加速度傳感器I和加速度傳感器II讀取數(shù)據(jù)，即獲得α A和α B ； 第3步,計算α = α Α+α β ； 第4步，把α值按下列順序存入工作單元3-2 — ^^a3 = > a2 α => a3其中，符號“= > ”代表賦值運算；第5步，檢查 <0， 彡0， >0是否滿足？若滿足，則當(dāng)前位置找到為θ = 270°，結(jié)束查找；否則，轉(zhuǎn)入下一步；第6步，檢查 >0， 彡0， <0是否滿足？若滿足，則當(dāng)前位置找到為θ =90°， 結(jié)束查找；否則，返回第2步，繼續(xù)查找。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種汽車輪胎溫度壓力監(jiān)測系統(tǒng)的定位發(fā)射裝置及方法。包括安裝于汽車輪胎的輪轂上微處理器、兩個加速度傳感器、胎溫胎壓傳感器、ASK發(fā)射芯片、天線匹配濾波電路，加速度傳感器I和加速度傳感器II的加速度測量軸線與輪轂的徑向線重合并指向同一方向。本發(fā)明有效地克服了輪胎鋼網(wǎng)和車身等金屬構(gòu)件對TPMS發(fā)射裝置發(fā)出的射頻信號的影響。其原理簡單易于實現(xiàn)，有助于提高TPMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和降低放置于輪胎內(nèi)的發(fā)射裝置的發(fā)射功率，使TPMS的誤碼率性能獲得極大的改善，并可收到增加TPMS產(chǎn)品市場競爭力的效果。
文檔編號B60C23/04GK101947905SQ20101024799
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者付永慶, 劉占亞, 姜玉蕾, 張 林, 陶寶泉 申請人:哈爾濱工程大學(xué)