支持間接輪胎壓力監(jiān)視的車輪速度傳感器的制造方法
【專利摘要】本申請涉及一種支持間接輪胎壓力監(jiān)視的車輪速度傳感器。在某些實施例中，間接TPMS具有磁場傳感器，其檢測指示汽車輪胎的一個或多個諧振參數的已調制磁場。磁場傳感器基于已調制磁場來生成已調制傳感器信號。模數轉換器（ADC）將已調制傳感器信號轉換成數字傳感器信號，其被提供給執(zhí)行數字傳感器信號的分析以確定所述一個或多個諧振參數的數字信號處理單元。通信接口將對應于所述一個或多個諧振參數的數據傳送至電子控制單元（ECU）。
【專利說明】支持間接輪胎壓力監(jiān)視的車輪速度傳感器
【背景技術】
[0001]輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)能夠被實現為直接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)或間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)。直接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)采用安裝在每個輪胎中或上的壓力傳感器來物理地測量每個輪胎中的輪胎壓力。間接TPMS并不使用物理壓力傳感器，而是替代地通過監(jiān)視其他可用信號、諸如單獨車輪旋轉速度(例如，由自動制動系統(tǒng)車輪速度傳感器所檢測)來間接地測量輪胎壓力。
[0002]在美國，要求TPMS在+/- 20%的公差內測量單獨輪胎的輪胎壓力。雖然間接TPMS系統(tǒng)是可靠的，但其并未滿足20%要求。例如，如果汽車的所有輪胎由于溫度變化而被同樣地放氣，則將不會檢測到使用滾動速度比較器的間接TPMS。因此，在美國，TPMS系統(tǒng)常常在每個輪胎中包括輪胎壓力傳感器，具有電池和應答器以向電子控制單元發(fā)送信號。此類系統(tǒng)是昂貴的，因為其在每個輪胎中都要求傳感器，并且是服務密集的，因為其是電池驅動的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]圖1A是傳統(tǒng)間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)的框圖。
[0004]圖1B是示出了圖1A的傳統(tǒng)間接TPMS的操作的時序圖。
[0005]圖2是被配置成分析傳感器信號以確定車輪速度和傳感器內的諧振頻率的所公開的間接TPMS的框圖。
[0006]圖3圖示了比較由磁場傳感器測量的傳感器信號和由電子控制單元接收到的量化信號所提供的數據的品質的圖表。
[0007]圖4圖示出包括在所公開的間接TPMS內的數字信號處理單元的一個實施例。
[0008]圖5圖示出包括在所公開的間接TPMS內的數字信號處理單元的替換實施例的框圖。
[0009]圖6圖示出示出了作為頻率的函數的輪胎半徑變化的圖表和示出了作為頻率的函數的輪胎速度變化的圖表。
[0010]圖7圖示出示出了傳感器信號和數字化傳感器信號的示例性譜密度的圖表。
[0011]圖8A—8B圖不出不出了速度脈沖信號的時間導數和相應的已解調速度脈沖信號的圖表。
[0012]圖9一 11是包括在所公開的間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)內的數字信號處理單元的替換實施例的框圖。
[0013]圖12是通過測量車輪速度和一個或多個諧振頻率來檢測輪胎壓力的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]現在參考附圖來描述要求保護的主題，其中，自始至終使用相同的附圖標記來指示相同的元件。在以下描述中，出于說明的目的，闡述了許多特定細節(jié)以便提供對要求保護的主題的透徹理解。然而，可以顯而易見的是:可以在沒有這些特定細節(jié)的情況下實施要求保護的主題。
[0015]圖1A圖示出間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS) 100。間接TPMS 100包括輪胎102。輪胎102的放氣促使輪胎102根據質量彈簧系統(tǒng)114所圖示的用于給定振蕩和/或振動模式的不同諧振頻率或品質因數進行操作。例如，角振動δ ω在輪胎102的側壁中引起轉矩，其增加輪胎102的角速度ω (如果振動在與輪胎旋轉相同的方向上)或者減小輪胎102的角速度ω (如果振動在與輪胎旋轉相反的方向上)。類似地，徑向振動δ ^引起輪胎102的半徑的變化，其增加輪胎的角速度ω (如果半徑減小)或減小輪胎的角速度ω (如果輪胎的半徑增加)。將認識到的是，質量彈簧系統(tǒng)114的所圖示的徑向和角諧振是實際輪胎的更復雜振蕩模式的簡化。
[0016]間接TPMS 100使用車輪速度傳感器進行操作，該車輪速度傳感器包括被配置成檢測由沿著輪胎102的軸104定位的磁極輪106生成的磁場的磁場傳感器108。磁極輪106包括交替的磁極，其生成根據車輪速度改變且因此也受到振蕩和/或振動模式的影響的已調制磁場。磁場傳感器108被連接到通信接口 110，其經由針對防抱死系統(tǒng)(ABS)設計的協(xié)議向電子控制單元(ECT) 112傳送電流124。
[0017]如圖1B的圖表116中所示，磁場傳感器108被配置成找到傳感器信號120的平均值118，以將平均值118與傳感器信號120相比較來檢測磁場的零交叉，并將該零交叉轉換成對應于ABS協(xié)議的電流124(圖表122中所示)。如圖表122中所示，如果傳感器信號120小于平均值118，則傳感器輸出7 mA的電流，而如果傳感器信號120大于平均值118，則傳感器以7 mA的步長增加電流消耗。
[0018]ECU 112接收電流124并將其轉換成電壓，根據該電壓，ECU能夠檢測傳感器信號的零交叉。ECU 112然后操作TPMS算法以測量零交叉之間的時間，計算作為時間的倒數的車輪速度，并且然后執(zhí)行車輪速度的時間至頻率變換以檢測諧振振蕩。
[0019]由通信接口 110傳送的ABS協(xié)議將可供E⑶112用于譜分析的信息減少至對應于傳感器信號的零交叉的少數樣本126。該少數樣本126增加間接TPMS 100中的噪聲的影響，因為在零交叉點周圍被添加到傳感器信號120的噪聲被高度放大(例如，正噪聲貢獻使得切換較早，而負噪聲貢獻使得切換被延遲)。高度放大的噪聲導致具有由ECU 112分析的譜密度的高噪聲水平。
[0020]相應地，本公開涉及間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)，其包括數字信號處理單元，該數字信號處理單元被配置成通過來自在輪胎壓力傳感器內部可用的傳感器信號的諧振參數的表征來減少噪聲的影響。間接TPMS包括磁場傳感器，其被配置成檢測指示車輪速度和汽車輪胎的一個或多個諧振參數的已調制磁場，并基于該已調制磁場來生成已調制傳感器信號。模數轉換器(ADC)被配置成將已調制傳感器信號轉換成數字傳感器信號，其被提供給數字信號處理單元，該數字信號處理單元被配置成執(zhí)行數字傳感器信號的分析以確定一個或多個諧振參數(例如，頻率、品質因數等)的特性。通信接口被配置成將對應于所述一個或多個諧振參數的數據傳送至電子控制單元(ECU)。通過在向ECU傳送數據之前執(zhí)行數字信號處理，數字信號處理單元能夠對高分辨率數字傳感器進行操作以減少噪聲的影響。
[0021]圖2是所公開的間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS) 200的框圖。
[0022]間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)包括被配置成容納磁場傳感器206、模數轉換器(ADC)208、數字信號處理單元210以及通信接口 214的傳感器外殼204。在某些實施例中，傳感器外殼204可以沿著輪胎的軸定位。
[0023]磁場傳感器206被配置成作為車輪速度傳感器進行操作，其通過檢測由磁極輪202產生的磁場來測量輪胎的旋轉速度。磁極輪202包括交替部202a和202b，其具有相反的磁極性，從而產生具有根據輪胎的一個或多個諧振頻率而變的值的已調制磁場。磁場傳感器206被配置成測量已調制磁場并產生以與輪胎的旋轉速度成比例的頻率改變的已調制傳感器信號Ssm。
[0024]已調制傳感器信號Ssen被輸出到ADC 208,其被配置成將傳感器信號Ssen從模擬信號轉換成數字信號。該數字信號被提供給數字信號處理單元210。數字信號處理單元210包括諧振參數分析元件212，該諧振參數分析元件212被配置成接收數字傳感器信號并執(zhí)行數字傳感器信號的譜分析以確定輪胎的一個或多個諧振參數(例如，徑向和/或角諧振頻率或其相應的品質因數)。在某些實施例中，數字信號處理單元210還可以根據數字傳感器信號來確定車輪速度。
[0025]通信接口 214被配置成通過無線或有線連接將對應于所述一個或多個諧振參數的數據(例如，值)傳送至電子控制單元(E⑶)216。在某些實施例中，數據可以包括諧振峰的頻率和/或振幅。在其他實施例中，在不檢測頻率峰的情況下，數據可以包括已解調信號的譜密度的低頻部分或譜密度的低頻部分的壓縮型式。傳送譜密度的低頻部分允許ECU 21c執(zhí)行復雜算法以檢測諧振參數(例如，對輪胎特定和/或汽車特定特性具有相依性的算法)。
[0026]數據(例如，一個或多個諧振參數)的變化隨后能夠被ECU 216分析以確定輪胎壓力的變化。在某些實施例中，通信接口 214被配置成向E⑶216傳送諧振參數。
[0027]本發(fā)明人已經認識到通過使諧振參數分析的至少一部分移至傳感器外殼204內(即，在通信接口 214的上游)的數字信號處理單元210，能夠實現改善的諧振參數測量。這是因為數字信號處理單元210直接地對以高采樣速率同步地采樣的高分辨率數字傳感器信號而不是對以由ABS協(xié)議(例如，如圖1中所示)產生的低速率異步地采樣的低分辨率(IBit)數字信號進行操作。
[0028]例如，圖3圖示出將輪胎壓力傳感器內(例如，在DSP 210處)可用的數據的品質與在E⑶處(例如，在E⑶216處)可用的數據的品質相比較的圖表300和308。
[0029]圖表300圖示出由磁場傳感器(在數字信號處理之前可用)測量的傳感器信號302的譜密度。傳感器信號302的譜密度顯示出作為頻率(X軸)的函數的極輪的磁場(y軸)的變化。分布在極輪的周界上的相等長度的交替極對導致具有大于輪胎的旋轉速率的頻率的車輪速度(例如，40個極對導致為輪胎的旋轉速率的40倍的頻率)。
[0030]例如，由位于約71Hz處的頻譜中的最高峰304來圖示出輪胎的車輪速度。輪胎的諧振振動/模式被示為頻譜中的車輪速度信號周圍的邊帶。例如，位于峰304的左側和右側約15Hz處的邊帶306a和306b對應于第一(例如，徑向)振蕩模式，而位于峰304的左側和右側約45Hz處的邊帶308a和308b對應于第二 (例如，橫向)振蕩模式。
[0031]圖表310圖示出提供給E⑶的量化信號312 (在數字信號處理之后可用)。該量化信號圖示出已經根據車輪速度傳感器協(xié)議的一般實踐而確定的傳感器信號的零交叉(例如，由確定傳感器信號與傳感器信號的平均值之間的交叉的頻率的比較器來執(zhí)行量化)。量化信號312包括在傳感器信號的量化期間添加的附加噪聲。雖然車輪速度作為最高峰314仍是顯著的，但通信接口(例如，操作ABS協(xié)議的通信接口)的低采樣速率和準確度促使系統(tǒng)的噪聲被放大，使得對應于第一振蕩模式316和第二振蕩模式318的邊帶極其接近于噪聲水平。
[0032]因此，圖表300和310提供在傳感器側和在E⑶側可用的數據的品質的比較。圖表300的信噪失真比(SNDR)比圖表310的信噪失真比(SNDR)低大約兩個數量級。因此，通過確定傳感器(即，在通信接口之前)內的諧振頻率，能夠實現輪胎壓力測量方面的改善。
[0033]圖4是包括在所公開的間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)內的數字信號處理單元400的框圖。數字信號處理單元400包括解調元件402和譜分析元件404。
[0034]解調元件402包括被連接到磁場傳感器206的輸出端的輸入節(jié)點IN。輸入節(jié)點IN從磁場傳感器206接收已調制傳感器信號Ssen。解調元件402被配置成執(zhí)行已調制傳感器信號Ssen的頻率解調以產生已解調信號Sdffl，其具有比已調制傳感器信號Ssen更低的用于感興趣的信號的頻率帶寬，其指示車輪速度和一個或多個諧振振蕩。例如，在某些實施例中，解調元件402被配置成將接收到的高頻傳感器信號Ssen解調成具有對應于車輪速度的DC分量和對應于第一和第二振蕩的邊帶頻率的已解調信號Sdffltl在某些實施例中，解調元件被配置成對傳感器信號的時間導數進行校正或求平方以獲得FM已解調信號。
[0035]譜分析元件404被配置成從解調元件402接收已解調信號Sdm且根據該已解調信號Sdm來確定車輪速度和一個或多個諧振頻率。在執(zhí)行譜分析之前將傳感器信號Ssm解調提供具有簡化已調制傳感器信號的譜分析的較小頻率范圍的已解調信號。
[0036]圖5圖示出包括在所公開的間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)500內的數字信號處理單元502的替換實施例的框圖。
[0037]所公開的間接TPMS 500包括具有極輪202和磁場傳感器206的車輪速度傳感器(例如，ABS傳感器)。極輪202被配置成產生磁場，其以能夠超過10 KHz的頻率振蕩(例如，磁場的振蕩頻率等于:(極輪的極計數.汽車的速度)/ (2 π.車輪半徑))。輪胎的振動振蕩用位于車輪速度的諧振頻率處的周期信號對輪胎的旋轉速度進行調制。
[0038]磁場傳感器206產生對應于磁場的已調制傳感器信號Ssen。模數轉換器(ADC)208被配置成將已調制傳感器信號Ssen轉換成提供給數字信號處理單元502的數字傳感器信號。為了準確地分解邊帶頻率，ADC 208被配置成以磁信號的高采樣速率進行操作。例如，為了以IHz的譜分辨率來分解邊帶頻率，針對具有IOKHz的頻率的車輪速度傳感器，尼奎斯特定理要求以20，000個樣本/s的采樣頻率捕捉的至少20，000個樣本(例如，2*10Khz/lHz)。
[0039]通過操作ADC 208以便以良好的分辨率以高采樣速率對已調制傳感器信號Ssen進行采樣，TPMS 500與使用ABS協(xié)議的脈沖信號的傳統(tǒng)TPMS相比對噪聲不那么敏感。這是因為高采樣速率減少了零交叉周圍的傳感器信號中的噪聲的影響。例如，對較高采樣速率執(zhí)行的快速傅立葉變換給出在曲線的每個點處的噪聲的相等分布，而不是在零交叉周圍的被放大的噪聲。
[0040]數字信號處理單元502包括帶通濾波器504，其被配置成接收數字傳感器信號，并根據位于對應于實際車輪速度的頻率周圍的通帶來對傳感器信號Ssm進行濾波。在某些實施例中，帶通濾波器504的通帶被配置成隨著實際車輪速度改變而改變，從而減少傳感器信號中的噪聲。
[0041]已濾波傳感器信號被提供給解調元件508。解調元件508被配置成執(zhí)行將已濾波傳感器信號解調的解調功能。將已濾波傳感器信號解調導致相對于已調制傳感器信號而言具有較小帶寬的較低頻信號，其允許樣本的分析集中于減小帶寬的固定頻率范圍。因此，減少了分解邊帶所需的樣本的數目，因為減小了車輪速度的頻率范圍(例如，從IOKhz至IOOHz)ο
[0042]在某些實施例中，解調元件508可以包括微分元件506和被配置成共同地執(zhí)行異步FM解調的校正/求平方元件507。例如，在某些實施例中，解調元件508對數字化磁場求微分，并且然后對導數進行校正或求平方，以輸送與磁場信號的轉換速率成比例且因此進一步與磁場信號的頻率成比例且最終與車輪速度成比例的信號。結果得到的已解調信號具有與車輪速度成比例的DC分量(例如，DC信號的值越高，車輪速度越高)和處于一個或多個諧振頻率處的邊帶。
[0043]已解調信號被提供給抽取濾波器510。在某些實施例中，抽取濾波器510可以包括低通濾波器(例如，具有在IOOHz以下的通帶)，其被配置成從已解調信號去除其他噪聲并減小已解調信號的采樣速率(例如，在IOOHz和IKHz之間以輸出128個和1024個樣本)。操作抽取濾波器510以減小已解調信號的采樣速率簡化了下游處理。在某些實施例中，抽取濾波器510被配置成將采樣速率減小至尼奎斯特準則所允許的最小采樣速率。
[0044]時間頻率變換單元512 (例如，快速傅立葉變換(FFT)計算單元、離散傅立葉變換(DFT)計算單元、濾波器組等)被配置成對從抽取濾波器輸出的已解調信號的樣本執(zhí)行從時間域到頻率域的時間到頻率變換(例如，以對樣本執(zhí)行快速傅立葉變換)以生成已解調信號的譜密度)。時間頻率變換單元512提供了作為頻率的函數的已解調傳感器信號的單獨諧波的譜密度以使得諧振振蕩的效果可檢測。
[0045]在某些實施例中，時間頻率變換單元512的輸出被提供給頻率識別器514。該頻率識別器被配置成識別對應于車輪速度和/或一個或多個諧振頻率的已解調信號的譜密度中的峰。通過發(fā)現車輪速度和/或譜密度的諧振頻率，能夠減少通信接口 214必須傳輸至電子控制單元(ECU)的數據的量。例如，識別并傳送譜密度的最高峰和邊帶的值和頻率將傳送至E⑶的數據的量減少至由FFT計算單元512產生的譜線的子集。在替換實施例中，能夠用處理元件來替換頻率識別器514，該處理元件被配置成實現壓縮從FFT計算單元512輸出的數據的數據壓縮算法(例如，有損數據壓縮)。
[0046]圖6 — 8B示出了在沿著間接TPMS系統(tǒng)500的信號處理鏈的不同點處的信號的圖表。圖7 — SB被示為不同點處的快速傅立葉變換以圖示出頻率峰和邊帶。
[0047]圖6圖示出示出了作為頻率(X軸)的函數的輪胎半徑(y軸)的變化的圖表600。在圖表600中，在602處示出了車輪的半徑的DC值。進一步如圖表600中所示，輪胎的機械諧振振蕩引起徑向振動，其以約15Hz的諧振頻率改變輪胎的半徑。該徑向振動由位于約45 Hz處的第一邊帶604示出。
[0048]圖6還圖示出示出了作為頻率(X軸)的函數的輪胎的角速度(y軸)的變化的圖表606。在圖表606中，在608處示出了車輪的DC值。進一步如圖表606中所示，處于約45Hz的輪胎的半徑的變化引起處于約45Hz的相同頻率的角速度的變化。角速度的變化由位于約45 Hz處的第一邊帶610示出。
[0049]圖7圖示出圖表700和708，其示出了使用磁傳感器信號如何提供量化信號的改善的分辨率。[0050]圖表700圖示出由磁場傳感器測量的傳感器信號702的譜密度。所圖示的譜密度是由極輪的磁場引起的，該極輪具有分布在其周界上的相等長度的40個交替的極對(polepair),導致具有以一定的頻率的零交叉的信號，該頻率是輪胎的旋轉速率的40倍。輪胎的速度被圖示為譜密度中的最高峰704，位于約71Hz處。由輪胎的諧振振蕩產生的諧振信號作為譜密度中的最高峰704周圍的邊帶而被發(fā)現。例如，位于峰704的左側和右側約15Hz處的邊帶706a和706b對應于徑向振蕩模式，而位于峰704的左側和右側約45Hz處的邊帶708a和708b對應于橫向振蕩模式。
[0051]圖表710圖示出量化信號712的譜密度。該譜密度示出了圖表700的AD (模數)轉換后的型式。量化信號712包括在輪胎壓力傳感器內部形成的11位數字化表示。與圖表310的量化信號相比(即，與位于ABS接口下游的E⑶中的I位相比)，用11位分辨率對信號頻譜進行量化提供了邊帶716和718的改善的信噪比。
[0052]圖8A圖示出用來實現用于傳統(tǒng)間接TPMS的異步解調的速度脈沖信號的時間導數及其解調。
[0053]圖表800圖示出速度脈沖信號的時間導數。以具有隨頻率增加的譜密度的時間導數圖示出速度脈沖的噪聲(圖表310)。
[0054]圖表802圖示出圖表800中的速度脈沖信號的時間導數的校正。在已解調頻譜中，804圖示出實際車輪速度的DC值，第一邊帶806表示處于約15 Hz處的徑向振蕩，并且第二邊帶808表不處于約45 Hz處的橫向振蕩。
[0055]圖8B圖示出用來實現用于所公開的間接TPMS的異步解調的速度脈沖信號的時間導數及其解調。
[0056]圖表810圖示出速度脈沖信號的時間導數。由于高采樣速率和TPMS傳感器外殼中的11位的AD轉換器分辨率，與圖表800相比，速度脈沖的噪聲(圖表708 )是低的。
[0057]圖表812圖示出圖表808中的速度脈沖信號的平方時間導數。在已解調頻譜中，814圖示出實際車輪速度的DC值，第一邊帶816表示處于約15 Hz處的徑向振蕩，并且第二邊帶818表示處于約45 Hz處的橫向振蕩。邊帶816和818示出了分別位于約15Hz處和約40Hz處的本底噪聲以上的清楚的高峰。例如，邊帶816和818的信噪比幾乎為3db。
[0058]圖9圖示出包括在所公開的間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)內的數字信號處理單元900的替換實施例的框圖。
[0059]數字信號處理單元900包括帶通濾波器504、解調元件508以及抽取元件510，如上所述。數字信號處理單元900包括被配置成執(zhí)行接收到的傳感器信號Ssm的解調和分析的鎖相環(huán)路902。
[0060]鎖相環(huán)路902被配置成接收已調制傳感器信號Ssen，鎖定到已調制傳感器信號Ssen的頻率上，并且提供具有基本上等于輸出信號頻率的頻率的輸出信號。隨著已調制傳感器信號Ssm的頻率改變(例如，根據輪胎壓力的變化)，鎖相環(huán)路902跟隨該變化。
[0061]特別地，鎖相環(huán)路902包括連接到振蕩器(例如，數字控制的振蕩器或電壓控制的振蕩器)的控制環(huán)路。該控制環(huán)路被配置成將已解調傳感器信號作為輸出信號提供給接口且作為控制信號提供給振蕩器。該控制信號改變振蕩器的速度，促使鎖相環(huán)路902鎖定到與輪胎的旋轉的實際頻率相對應的傳感器信號上，并且生成表示FM調制的傳感器信號的解調的輸出信號。例如，如果車輪的速度增加，則磁傳感器信號的頻率增加且控制信號引起振蕩器速度增加，使得控制信號表示速度(即，‘已解調的’磁場信號)。鎖相環(huán)路902還根據鎖相環(huán)路902的傳遞函數來提供傳感器信號的濾波。
[0062]在某些實施例中，可以將鎖相環(huán)路902配置成具有捕捉范圍(例如，PLL能夠鎖入的頻率范圍，從解鎖條件開始)，該捕捉范圍具有在其處可預期載波信號的頻率(例如，等于每秒車輪旋轉乘以極輪的極對數目的頻率)。
[0063]圖10圖示出包括在所公開的間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)內的數字信號處理單元1000的替換實施例的框圖。
[0064]數字信號處理單元1000包括濾波器組1002，其包括被配置成執(zhí)行從解調元件508輸出的已解調信號的譜分析的濾波器組。在某些實施例中，濾波器組1002包括多個帶通濾波器，其中的每一個對應于已解調信號的頻譜中的不同區(qū)域(即，使每個通道中的一個帶通濾波器完成濾波)。可以將濾波器組1002設計成以取決于通道尺寸的任何程度的頻率分辨率來提供譜分析。
[0065]圖11圖示出包括在所公開的間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)內的數字信號處理單元1100的替換實施例的框圖。
[0066]數字信號處理單元1100包括被配置成執(zhí)行小波分析算法以執(zhí)行已解調信號的譜分析的處理器1102。小波分析算法將接收到的已解調信號擴展成包括在時間和頻率方面局部化的小波變換的一組基函數。小波變換能夠用來生成在已縮放和已平移波方面表示已解調信號的信號的小波頻譜。處理器1102可以以不同的比例獨立地操縱小波變換的特征以抑制或加強小波變換的特定特征。
[0067]圖12是通過測量輪胎的諧振參數來檢測輪胎壓力的示例性方法1200的流程圖。
[0068]將認識到的是，雖然下文將方法1200圖示為并描述為一系列的動作或事件，但不應在限制性意義上解釋此類動作或事件的所示排序。例如，某些動作可以按照不同的順序和/或與除本文中所圖示和/或描述的那些之外的其他動作或事件同時地發(fā)生。另外，可能并不是需要所有所圖示的動作來實現本文公開的一個或多個方面或實施例。此外，可以在一個或多個單獨動作和/或階段中執(zhí)行本文所描繪的動作中的一個或多個。
[0069]在1202處，從磁場傳感器接收已調制傳感器信號。已調制磁場指示汽車輪胎的一個或多個諧振參數。
[0070]在1204處，將已調制傳感器信號轉換成數字傳感器信號。在某些實施例中，傳感器信號被具有高采樣速率的模數轉換器(例如，8位ADC、16位ADC等)轉換成數字信號。
[0071]在1206處，分析數字傳感器信號以確定一個或多個諧振參數。所述一個或多個諧振參數可以包括諧振頻率或對應于諧振頻率的品質因數。在某些實施例中，還可以分析數字傳感器信號以確定車輪速度。在某些實施例中，用以確定一個或多個諧振參數的傳感器信號的分析包括對接收到的傳感器信號進行解調，并且然后確定對應于車輪速度的峰頻率和對應于輪胎的諧振頻率的一個或多個邊帶。
[0072]例如，在一個實施例中，在1208處，由帶通濾波器對傳感器信號進行濾波以去除噪聲。然后在1210處對已濾波傳感器信號進行解調，以生成具有低于已調制傳感器信號的頻率的已解調信號。在某些實施例中，通過對傳感器信號的時間導數進行校正或求平方來將傳感器信號解調以獲得異步FM解調信號。
[0073]在1212處，可以可選地對已解調信號進行抽取以減小信號的采樣速率。然后在1214處對已抽取信號進行時間頻率變換，以生成具有對應于車輪速度的DC分量和對應于第一(例如，徑向)和第二 (例如，角度)諧振的邊帶的譜密度。在各種實施例中，時間到頻率變換可以包括FFT、DFT、小波分析或由濾波器組進行的操作。
[0074]在某些實施例中，在1216處識別對應于一個或多個諧振參數的譜密度中的頻率峰。例如，最高峰識別的峰可以對應于車輪速度且所識別的邊帶可以對應于一個或多個諧
振頻率。
[0075]在1218處，對應于所述一個或多個諧振參數的數據被傳送至電子控制單元(ECU)0在某些實施例中，數據包括對應于一個或多個諧振參數的譜密度中的頻率峰。在其他實施例中，數據包括已解調信號的譜密度的低頻部分，使得在不檢測譜密度中的頻率峰的情況下對譜密度的低頻部分進行傳送或壓縮并傳送至ECU。
[0076]在1220處，操作E⑶以分析傳送的數據以確定輪胎壓力。
[0077]將認識到的是，基于本說明書和附圖的閱讀和/或理解，本領域的技術人員可以想到等價的變更和/或修改。本文中的公開包括所有此類修改和變更，并且一般并不意圖受其限制。
[0078]另外，雖然可能已相對于若干實施方式中的僅一個公開了特定特征或方面，但可以根據需要將此特征或方面與其他實施方式的一個或多個其他特征和/或方面組合。此夕卜，在本文中使用術語“包括”、“具有”、“有著”、“帶有”和/或其變體的程度上，此類術語意圖在意義上是包括性的一例如“包含”。此外，“示例性”僅僅意圖意指示例而不是最好的。還應認識到的是，出于理解的簡單和容易的目的，用相對于彼此的特定尺寸和/或取向圖示出本文中描繪的特征、層和/或元件，并且實際尺寸。
【權利要求】
1.一種間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)，包括: 磁場傳感器，被配置成檢測指示汽車輪胎的一個或多個諧振參數的已調制磁場，并基于所述已調制磁場來生成已調制傳感器信號； 模數轉換器(ADC)，被配置成將已調制傳感器信號轉換成數字傳感器信號； 數字信號處理單元，被配置成接收數字傳感器信號，并執(zhí)行數字傳感器信號的分析以確定所述一個或多個諧振參數；以及 通信接口，被配置成將對應于所述一個或多個諧振參數的數據傳送至電子控制單元(ECU)。
2.權利要求1的間接TPMS，其中，傳感器外殼包括所述磁場傳感器、ADC、數字信號處理單元以及通信接口。
3.權利要求2的間接TPMS，其中，所述數字信號處理單元包括: 解調元件，被配置成將所述已調制傳感器信號解調以生成相對于所述數字傳感器信號而言具有減小的帶寬的已解調信號；以及 譜分析元件，被配置成接收所述已解調信號，并且根據該已解調信號來確定所述一個或多個諧振參數。
4.權利要求3的間接TPMS，其中，所述數字信號處理單元包括時間頻率變換單元，其被配置成執(zhí)行已解調信號的時間到頻率變換以生成已解調信號的譜密度。
5.權利要求4的間接TPMS，其中，所述時間頻率變換單元包括快速傅立葉變換計算單J Li ο
6.權利要求4的間接TPMS，還包括: 抽取濾波器，設置在傳感器外殼內的、在解調元件的下游且在時間頻率變換單元的上游的位置處，其中，該抽取濾波器被配置成減小已解調信號的采樣頻率。
7.權利要求4的間接TPMS，還包括: 頻率識別器，設置在傳感器外殼內的在時間頻率變換單元下游的位置處，并被配置成確定對應于所述一個或多個諧振參數的譜密度中的頻率峰。
8.權利要求3的間接TPMS，其中，所述數字信號處理單元包括鎖相環(huán)路，其被配置成接收數字傳感器信號，鎖定到表示車輪速度的數字傳感器信號的頻率上，并提供控制鎖定振蕩器且表不車輪速度的輸出信號。
9.權利要求3的間接TPMS，還包括: 帶通濾波器，設置在傳感器外殼內的在解調元件上游的位置處。
10.權利要求1的間接TPMS，其中，所述一個或多個諧振參數包括諧振的諧振頻率或品質因數。
11.一種間接輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)，包括: 車輪速度傳感器，被配置成生成已調制傳感器信號，其對應于指示汽車輪胎的一個或多個諧振參數的測量磁場；以及 模數轉換器(ADC)，被配置成對已調制傳感器信號進行采樣并基于樣本向解調元件提供數字信號，該解調元件被配置成生成具有低于已調制傳感器信號的頻率的已解調信號； 譜分析元件，被配置成接收所述已解調傳感器信號并執(zhí)行傳感器信號的分析以確定所述一個或多個諧振參數；以及通信接口，被配置成將對應于所述一個或多個諧振參數的數據傳送至電子控制單元(ECU)。
12.權利要求11的間接TPMS，其中，所述譜分析元件包括被配置成執(zhí)行已解調信號的時間到頻率變換以生成已解調信號的譜密度的時間頻率變換單元。
13.權利要求12的間接TPMS，還包括: 抽取濾波器，設置在解調元件的下游且時間頻率變換單元的上游的位置處，其中，該抽取濾波器被配置成減小已解調信號的采樣速率。
14.權利要求11的間接TPMS，其中，所述譜分析元件包括鎖相環(huán)路，其被配置成接收數字傳感器信號，鎖定到表示車輪速度的數字傳感器信號的頻率上，并提供控制鎖定振蕩器且表不車輪速度的輸出信號。
15.權利要求11的間接TPMS，還包括: 帶通濾波器，設置在解調元件上游的位置處。
16.權利要求11的間接TPMS，還包括: 頻率識別器，設置在傳感器外殼內的在FFT計算單元下游的位置處，并被配置成確定對應于車輪速度 和對應于一個或多個諧振頻率的譜密度中的頻率峰。
17.權利要求11的間接TPMS，其中，所述通信接口被配置成:在不檢測譜密度中的頻率峰的情況下，傳送或壓縮已解調信號的譜密度的低頻部分并將該低頻部分傳送至E⑶。
18.—種測量輪胎壓力的方法，包括: 從被配置成檢測已調制磁場的磁場傳感器接收已調制傳感器信號，該已調制磁場指示汽車輪胎的車輪速度和一個或多個諧振頻率； 將所述已調制傳感器信號轉換成數字傳感器信號； 執(zhí)行數字傳感器信號的分析以確定所述一個或多個諧振參數；以及 將對應于所述一個或多個諧振參數的數據傳送至電子控制單元(EOT)。
19.權利要求18的方法，其中，執(zhí)行數字傳感器信號的分析包括: 將接收到的數字傳感器信號解調以生成相對于數字傳感器信號具有減小的帶寬的已解調信號；以及 執(zhí)行已解調信號的譜分析以確定所述一個或多個諧振參數。
20.權利要求19的方法，還包括: 在將接收到的數字傳感器信號解調之前對數字傳感器信號進行濾波。
21.權利要求19的方法，還包括: 在減小已解調信號的采樣速率之前對已解調信號進行抽取。
22.權利要求18的方法，其中，執(zhí)行數字信號的譜分析包括執(zhí)行已解調信號的時間到頻率變換以生成已解調信號的譜密度。
23.權利要求18的方法，還包括: 識別對應于車輪速度和一個或多個諧振頻率的譜密度中的頻率峰。
24.權利要求18的方法，還包括: 在不檢測譜密度中的頻率峰的情況下傳送或者壓縮并傳送已解調信號的譜密度的低頻部分。
【文檔編號】B60C23/04GK103909793SQ201410002025
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權日:2013年1月4日
【發(fā)明者】D.哈默施密特 申請人:英飛凌科技股份有限公司