多算法融合型商用车胎压监测系统及该商用车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于车辆安全领域，涉及传感器技术、电子技术、通讯技术、嵌入式系 统、软件等技术，具体涉及一种商用车胎压监测系统，用于在车辆行驶时实时对胎压监测和 报警。
【背景技术】
[0002] 随着道路运输量的不断增加，商用车引发的重特大交通事故率呈上升趋势，并且 40%的事故与轮胎相关，而轮胎压力是评价轮胎工作性能的关键指标。目前国内汽车行业 胎压监测系统应用还处于开始阶段，仅少量乘用车配置，并且多数是基于压力传感器，无线 收发式的主动胎压监测系统，该系统因为需要在每个轮胎上安装压力监测发射单元，安装 维护成本非常高，商用车应用非常困难。
[0003] 国标已经要求重型商用车标配防抱死制动系统，轮速传感器安装越来越普及，轮 速与胎压存在密切关联关系，通过监测轮速可以监测出胎压异常变化，监测胎压异常的算 法有很多种，各自都有局限性，实际应用存在虚警率高，易受干扰的问题。 【实用新型内容】
[0004] 针对以上的一个或多个技术问题，提供一种多算法融合型商用车胎压监测系统及 该商用车，其具有成本低、使用寿命长的特点，适用于商用车应用，多算法融合使得该胎压 监测系统具有预警全面、可靠性高、虚警率低的特点。
[0005] 本实用新型的技术方案是：
[0006] 一种多算法融合型商用车胎压监测系统，包括电源、轮速传感器、控制器，具体 地：
[0007] 轮速传感器成对安装在车桥上，用于对轮速信号进行采样分析，轮速传感器连接 控制器；
[0008] 控制器通过CAN总线连接仪表，控制器识别胎压异常并判断位置后，控制器包括 胎压异常程度输出模块、胎压异常位置输出模块，胎压异常程度输出模块、胎压异常位置输 出模块均连接仪表，仪表以声光形式预警提示给驾驶员；
[0009] 控制器包括对角线比较法测算模块、共振频率响应法测算模块、均值阈比较法测 算模块，其中对角线比较法测算模块采用对角线比较法可以测算出胎压异常；共振频率响 应法测算模块采用基于扭转弹簧的共振频率响应法可以测算出胎压异常，也可以测算出具 体胎压异常的轴侧位置；均值阈比较法测算模块采用均值阈比较法可以测算出胎压变化速 率。
[0010] 进一步地，轮速传感器采集分析每轴侧的轮速传感器信号，在轮速传感器及控制 器之间通过隔离放大电路连接，隔离放大电路将信号进行隔离放大处理，隔离是防止胎压 监测系统影响传感器所属的防抱死制动系统，放大是提高系统信号适应性。
[0011] 进一步地，在所述的隔离放大电路与控制器之间设有信号调理装置，信号调理装 置包括滤波、整形电路及信号处理模块。
[0012] 进一步地，在所述的信号调理装置与控制器之间设有定时-计数器。
[0013] 进一步地，控制器包括相连的单片机MCU及数字信号处理器DSP，单片机包括瞬时 轮速数据获取模块，瞬时轮速数据获取模块分别连接对角线比较法测算模块、共振频率响 应法测算模块，共振频率响应法测算模块连接数字信号处理器DSP。
[0014] 进一步地，控制器能够通过控制器能够通过从轮速传感器采集的轮速信号，经过 数字滤波处理后，通过对角线比较法测算模块、共振频率响应法测算模块、均值阈比较法测 算模块进行胎压检测，并将检测结果传送到声光仪表进行显示和报警，同时将检测结果通 过CAN总线向车载系统发布。
[0015] 进一步地，还包括学习系统，学习系统与控制器连接，学习系统包括学习开关、学 习指示灯、标定模块，标定模块能够通过标定，适应更换不同种类和规格的轮胎，以及不同 的初始胎压；标定t吴块包括精确标定t吴块和一般标定t吴块，精确标定t吴块由车厂和服务站 借助标定设备进行标定；一般标定模块为司机通过学习开关，系统进行自学习标定。
[0016] 进一步地，系统包括多级门槛报警装置，多级门槛报警装置包括多种报警语音信 息，多级门槛报警装置连接控制器，根据控制器得到的胎压数据的异常百分比，发出对应的 报警语音信息给仪表。
[0017] -种商用车，采用上述多算法融合型商用车胎压监测系统。
[0018] 本系统通过监测安装在商用车每轴侧的轮速传感器获得轮速信号，采用对角线比 较法可以测算出胎压异常；采用基于扭转弹簧的共振频率响应法可以测算出具体胎压异常 的轴侧位置；采用均值阈比较法可以测算出胎压变化速率，实现胎压快速泄漏检测。本系统 主要特点是：
[0019] 1.成本低。系统基于商用车普遍配置的防抱死制动系统轮速传感器，传感器自身 成本不高，并且仅需加装防抱死制动系统未覆盖的轴侧，系统传感器成本低。控制器采用嵌 入式控制系统，技术成熟、成本低。系统仅在重新充气或换胎时需要自学习一次，不需要额 外的维护成本。系统没有损耗件，寿命可与车体寿命相同。
[0020] 2.预警全面、可靠性高、虚警率低。对角线比较法可以有效避免车辆转向、温度 变化引起的虚警问题，但对于同轴或同侧轮胎均匀缺气时无法检测；基于扭转弹簧的共振 频率响应法通过识别轮胎的特征速度频谱特性检测胎压变化，可以判断出哪一轴侧胎压异 常，但易受路况、轮胎磨损等因素影响产生虚警；采用均值阈比较法可以测算出胎压变化速 率，弥补了前两种无法进行快速泄漏检测的缺陷。多算法融合使得该胎压监测系统具有预 警全面、可靠性高、虚警率低的特点。
[0021] 3.系统具有多级门槛报警功能，可根据胎压异常百分比，发出对应的报警语音信 息，让驾驶员对车辆胎压的具体情况能够详细掌握。
[0022] 4.系统具有自学习和标定功能，系统能够实现通过标定适应更换不同种类和规格 的轮胎，确保系统工作的可靠性。
[0023] 本实用新型的有益效果是：以很低的成本，可靠地实现了商用车胎压监测的功能， 并且胎压监测精度满足相关标准要求。
【附图说明】
[0024] 图1为多算法融合的商用车胎压监测系统的电气连接示意图；
[0025] 图2为多算法融合的商用车胎压监测系统预警控制流程图；
[0026] 图3为多算法融合的商用车胎压监测系统控制器E⑶硬件原理框图；
[0027] 图4为弹簧-阻尼系统示意图；
[0028] 图5为弹簧阻尼模型图：
[0029] 图6为轮胎扭转弹簧共振频率和轮胎气压变化关系图；
[0030]图7为多算法融合的商用车胎压监测系统的一种实施例的结构图。
【具体实施方式】
[0031] 现结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步地说明：
[0032] 如图1所示，轮速传感器成对安装在车桥上，对轮速信号进行采样分析，识别胎压 异常并判断位置后，通过CAN总线报给仪表，仪表以声光形式预警提示给驾驶员。
[0033] 因为基于扭转弹簧的共振频率响应法检测胎压精度较高，但也敏感，易受干扰，先 用其检测是否存在胎压异常的可能。如果是单侧胎气压异常，则用对角线比较法进行校核 确认，确认后发送预警信息。未得到确认的，仍需进行均值阈比较法判断，检查是否存在虽 未达到低气压报警阈值，但已经有快速泄漏的可能，如果存在快速泄漏的，也发送预警信 息。对于同侧、同轴等无法用对角线