用于胎压监控系统的综合测试装置及测试方法与流程

本发明涉及汽车工程领域，具体地说是指一种用于胎压监控系统的综合测试装置及测试方法。

背景技术：

汽车胎压监测系统(TPMS)作为一种对汽车轮胎气压、温度等信息进行检测的系统，胎压监测系统主要由1个胎压监控系统ECU和置于轮胎中的4个胎压监控系统传感器构成。胎压传感器通过射频信号将探测到的胎压信息发送至控制器；控制器接收到胎压信息后，通过CAN总线发送至车辆的显示终端进行显示。胎压监控系统ECU和胎压监控系统传感器的灵敏度以及系统工作的可靠性对行车安全十分重要。因此，对该模块正常功能及性能测试验证显得尤为重要。目前，尚未出现针对汽车胎压监测系统的灵敏度测试的测试装置及方法。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前没有对汽车胎压监测系统进行灵敏度测试及性能验证的问题，而提出的一种用于胎压监控系统的综合测试装置及测试方法。

为实现上述目的，本发明所设计的用于胎压监控系统的综合测试装置，包括上位机、程控电源和测试单元，其特殊之处在于，所述测试单元包括灵敏度测试模块；

所述上位机用于控制测试单元中任意模块的开启、设置及关闭，接收所述测试单元中任意模块的返回值经过计算输出测试结果并显示；

所述程控电源用于根据所述上位机的指令向测试单元和胎压监控系统ECU供电；

所述灵敏度测试模块用于根据所述上位机的控制向胎压监控系统ECU发送灵敏度测试射频模拟信号并接收胎压监控系统ECU返回的灵敏度测试射频信号，然后将发送接收情况返回给上位机。

进一步地，所述测试单元还包括基本功能测试模块，所述基本功能测试模块用于根据所述上位机的控制设置胎压监控系统传感器环境参数，然后接收所述胎压监控系统传感器发送的传感器环境射频信号和所述胎压监控系统ECU返回的传感器环境总线信号，再将返回值发送至上位机所述信号质量测试模块用于根据所述上位机的控制接收胎压监控系统传感器发送的信号质量射频信号并将返回值发送至上位机。

更进一步地，所述测试单元还包括信号质量测试模块，所述信号质量测试模块用于根据所述上位机的控制接收胎压监控系统传感器发送的信号质量射频信号并将返回值发送至上位机。

更进一步地，所述灵敏度测试模块包括信号发生源、功率放大器、信号发送模块和接收监测模块，所述信号发生源用于根据所述上位机的控制产生灵敏度测试射频模拟信号，所述功率放大器用于根据所述上位机的控制调整灵敏度测试射频模拟信号的功率，所述信号发送模块用于将灵敏度测试射频模拟信号发送至胎压监控系统ECU和接收监测模块，所述接收监测模块用于比较灵敏度测试射频模拟信与灵敏度测试射频信号的功率大小，并将返回值发送至上位机。

更进一步地，所述基本功能测试模块包括数据轮胎环境模拟装置和解析模块，所述轮胎环境模拟装置用于根据所述上位机的控制设置胎压监控系统传感器，所述解析模块用于接收胎压监控系统传感器发送的传感器环境射频信号和胎压监控系统ECU返回的传感器环境总线信号并将返回值发送至上位机。更进一步地，所述信号质量测试模块包括频谱分析设备，所述频谱分析设备用于接收胎压监控系统传感器发送信号质量射频信号并将返回值发送至上位机。

更进一步地，所述轮胎环境模拟装置包括驱动设备、储气设备和温控设备。

更进一步地，所述解析模块包括总线数据解析模块和射频解析模块。

一种利用上述用于胎压监控系统的综合测试装置的测试方法，其特殊之处在于，所述方法包括灵敏度测试；

所述灵敏度测试的步骤为：所述上位机开启灵敏度测试模块，并设置灵敏度测试射频模拟信号的功率值，控制灵敏度测试模块进行灵敏度测试，根据灵敏度测试模块的返回值显示灵敏度测试射频模拟信号以及灵敏度测试射频信号的功率大小或者灵敏度测试射频模拟信号未接收成功。

优选地，所述测试单元还包括基本功能测试模块，所述方法还包括基本功能测试；所述基本功能测试的步骤为：所述上位机开启基本功能测试模块，并设置传感器环境参数，控制所述基本功能测试模块调节胎压监控系统传感器所处环境至指定值，根据基本功能测试模块的返回值通过计算检测该加速度下所述胎压监控系统传感器的探测精度是否有效、数据发送是否正常、传感器部件是否有效，所述胎压监控系统ECU的功能是否失效、报警策略是否正常，然后显示检测结果。

优选地，所述测试单元还包括信号质量测试模块；所述方法还包括信号质量测试；所述信号质量测试的步骤为：所述上位机开启信号质量测试模块和基本功能测试模块，并设置传感器环境参数中的温度值，控制所述信号质量测试模块接收胎压监控系统传感器在该温度下发送的信号质量射频信号，所述上位机根据不同温度下返回的射频信号判断其中心频率、频偏范围及功率值是否在设计值内，并绘制信号质量曲线，然后显示检测结果。

优选地，所述灵敏度测试射频模拟信号的功率值的范围为-100dbm～0dbm。

优选地，所述传感器环境参数包括车轮胎转速、轮胎胎压、温度值。

优选地，所述信号质量射频信号的载波中心频率为433.92MHz、频偏范围±45KHz为及功率值的范围为-100dbm～0dbm。

本发明可模拟轮胎环境对胎压监测系统进行正常功能及性能进行测试，并输出测试结果，具体具备胎压监测系统灵敏度测试、基本功能测试和信号质量测试功能，通过显示/操作终端和计算机控制系统可进行测试功能的开启、设置及关闭，并输出测试结果。

本发明的优点在于：集成胎压监测系统测试环境，实现对胎压监测系统灵敏度测试，对胎压监测系统进行功性能验证，满足胎压监测系统开发需求，减少测试时间，提高测试环境稳定性，提高测试结果可靠性：节约手动、各测试项目分离测试所搭建试验环境、调试试验台架时间；解决手动搭建台架可能存在的电环境不稳定性、测试环境差异性等问题。

附图说明

图1为本发明用于胎压监控系统的综合测试装置的结构框图；

图2为图1中灵敏度测试模块的结构框图；

图3为图1中基本功能测试模块的结构框图；

图4为图1中信号质量测试模块的结构框图；

图5为本发明用于胎压监控系统的综合测试装置的测试方法中灵敏度测试的流程图；

图6为本发明用于胎压监控系统的综合测试装置的测试方法中基本功能测试的流程图，其中图6a为传感器功能测试流程图，图6b为控制器功能测试流程图；

图7为本发明用于胎压监控系统的综合测试装置的测试方法中信号质量测试的流程图。

图中：上位机1，显示/操作终端1-1，计算机控制系统1-2，程控电源2，灵敏度测试模块3，信号发生源3-1，功率放大器3-2，信号发送模块3-3，接收监测模块3-4，基本功能测试模块4，轮胎环境模拟装置4-1，驱动设备4-11，储气设备4-12，温控设备4-13，解析模块4-2，总线数据解析模块4-21，射频解析模块4-22，信号质量测试模块5，频谱分析设备5-1，胎压监控系统ECU6，胎压监控系统传感器7。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1～4所示，本发明一种用于胎压监控系统的综合测试装置，包括上位机1、程控电源2和测试单元。上位机1与程控电源2的输入端连接，程控电源2的输出端分别与测试模块和胎压监控系统ECU6连接，胎压监控系统传感器7分别与测试单元和胎压监控系统ECU6连接，测试单元包括灵敏度测试模块3、基本功能测试模块4和信号质量测试模块5。

上位机1用于控制测试单元中任意模块的开启、设置及关闭，接收测试单元中任意模块的返回值经过计算输出测试结果并显示。上位机1包括显示/操作终端1-1和计算机控制系统1-2，显示/操作终端1-1用于显示和输入设置值，计算机控制系统1-2用于计算。

程控电源2用于根据上位机1的指令向测试单元和胎压监控系统ECU6供电。

灵敏度测试模块3用于根据上位机1的控制向胎压监控系统ECU6发送灵敏度测试射频模拟信号并接收胎压监控系统ECU6返回的灵敏度测试射频信号，然后将发送接收情况返回给上位机1。灵敏度测试模块3包括信号发生源3-1、功率放大器3-2、信号发送模块3-3和接收监测模块3-4，信号发生源3-1用于根据上位机1的控制产生灵敏度测试射频模拟信号，功率放大器3-2用于根据上位机1的控制调整灵敏度测试射频模拟信号的功率，信号发送模块3-3用于将灵敏度测试射频模拟信号发送至胎压监控系统ECU6和接收监测模块3-4，接收监测模块3-4用于比较灵敏度测试射频模拟信与灵敏度测试射频信号的功率大小，并将返回值发送至上位机1。

基本功能测试模块4用于根据上位机1的控制调节胎压监控系统传感器7环境参数，，并调传感器转速，用于触发传感器工作，然后接收胎压监控系统传感器7发送的传感器环境射频信号和胎压监控系统ECU6返回的传感器环境总线信号，再将返回值发送至上位机1。基本功能测试模块4包括数据轮胎环境模拟装置4-1和解析模块4-2，轮胎环境模拟装置4-1用于根据上位机1的控制调节胎压监控系统传感器7所处测试环境的参数值，包括胎压监控系统传感器7所处的环境温度、气压及加速度。解析模块4-2用于接收胎压监控系统传感器7发送的传感器环境射频信号和胎压监控系统ECU6返回的传感器环境总线信号并将返回值发送至上位机1。胎压监控系统传感器7发送的传感器环境射频信号携带所探测到的环境温度、气压信息。解析模块4-2包括总线数据解析模块4-21和射频解析模块4-22，分别用于检验控制器部件及传感器部件的有效性。轮胎环境模拟装置4-1包括驱动设备4-11、储气设备4-12和温控设备4-13。驱动设备4-11根据上位机1的目标值通过电机驱动该装置旋转模拟实车轮胎转速，并能将模拟装置实际达到的转速反馈至上位机1；储气设备4-12根据上位机1的目标值通过对该装置进行充放气模拟轮胎胎压，并能将模拟装置实际达到的气压反馈至上位机1；温控设备4-13根据上位机1的目标值通过控制加热电阻调节该装置内温度模拟轮胎胎温，并能将模拟装置实际达到的胎温反馈至上位机1，用于检测胎压监测系统的有效运行车速范围及胎压胎温探测精度。

信号质量测试模块5用于根据上位机1的控制接收胎压监控系统传感器7发送的信号质量射频信号并将返回值发送至上位机1。信号质量测试模块5包括频谱分析设备5-1，频谱分析设备5-1用于接收胎压监控系统传感器7发送信号质量射频信号并将返回值发送至上位机1。

利用上述用于胎压监控系统的综合测试装置的测试方法，包括灵敏度测试、基本功能测试和信号质量测试，三种测试方法没有时序要求，亦可相对独立完成。

灵敏度测试

灵敏度测试的控制原理如图5所示，上位机1开启灵敏度测试模块3，并设置灵敏度测试射频模拟信号的功率值，控制灵敏度测试模块3进行灵敏度测试，根据灵敏度测试模块3的返回值显示灵敏度测试射频模拟信号以及灵敏度测试射频信号的功率大小或者灵敏度测试射频模拟信号未接收成功。

灵敏度测试方法的具体步骤包括：

1)上位机1开启灵敏度测试模块3。

2)上位机1控制信号发生源3-1产生初始的灵敏度测试射频模拟信号，设置功率放大器3-2的目标信号功率大小；灵敏度测试射频模拟信号的功率值的范围为-100dbm～0dbm。

3)功率放大器3-2调节功率大小至目标值后信号发送模块3-3将灵敏度测试射频模拟信号发送至胎压监控系统ECU6和接收监测模块3-4。

4)胎压监控系统ECU6向接收监测模块3-4反馈灵敏度测试射频信号。

5)接收监测模块3-4接收到灵敏度测试射频信号则接收成功，比较灵敏度测试射频模拟信与灵敏度测试射频信号的功率大小，并将返回值发送至上位机1记录，然后以指定步进调节功率大小目标值并返回步骤3)；接收监测模块3-4未接收到灵敏度测试射频信号则接收不成功，上位机1记录上次成功接收的功率大小为胎压监控系统ECU6的最小灵敏度，并显示测试结果。

基本功能测试

基本功能测试过程的流程图如图6a和图6b所示，上位机1开启基本功能测试模块4，并设置传感器环境参数，控制基本功能测试模块4调节胎压监控系统传感器7所处环境至指定的温度、气压及轮胎加速度，根据基本功能测试模块4的返回值通过计算检测该加速度下胎压监控系统传感器7的探测精度是否有效、传感器部件是否有效，胎压监控系统ECU6的部件是否有效、胎压监控系统ECU6的功能是否有效、报警策略是否正常，然后显示检测结果。

基本功能测试方法的具体步骤包括：

1)上位机1开启基本功能测试模块4。

2)上位机1设置驱动设备4-11的实时车轮胎转速、储气设备4-12的轮胎胎压和温控设备4-13的轮胎的温度值。

3)驱动设备4-11、储气设备4-12和温控设备4-13接收上位机1设置参数控制要求，分别调节设置胎压监控系统传感器7所处环境的轮胎旋转加速度、气压、气温。

4)射频解析模块4-22解析胎压监控系统传感器7发送的传感器环境射频信号，统计胎压监控系统传感器7发送数据帧数，并将胎压、胎温值及数据帧数发送至上位机1。

5)上位机1对比驱动设备4-11、储气设备4-12和温控设备4-13的所调节的实际环境参数值与胎压监控系统传感器7反馈的传感器环境射频信号中所携带的环境信息，判断胎压监控系统传感器7的精度是否在额定值之内，是则探测精度有效前往下一步，否则显示探测精度失效。

6)上位机1检查胎压监控系统传感器7发送数据帧数是否在预期范围内，是则传感器部件有效前往下一步，否则显示传感器失效。

7)总线数据解析模块4-21解析胎压监控系统ECU6发送的传感器环境总线信号，将胎压监控系统ECU6发送的胎压、胎温及接收传感器数据帧数发送至上位机1。

8)上位机1对比胎压监控系统传感器7反馈的传感器环境射频信号与胎压监控系统ECU6反馈的传感器环境总线信号，判断胎压监控系统ECU6数据解析是否有效，是则胎压监控系统ECU6的部件有效前往下一步，否则显示胎压监控系统ECU6失效。

9)上位机1检查胎压监控系统ECU6接收帧数与胎压监控系统传感器7)发送数据帧数差额是否在额定范围内，是则胎压监控系统ECU6的功能有效前往下一步，否则显示胎压监控系统ECU6失效。

10)分别调整环境模拟装置内的环境模拟参数，包括气压值、温度值，使其超出报警阈值。

11)上位机1监测胎压监控系统ECU6的总线数据解析信号是否报警，是则报警策略有效前往下一步，否则显示报警策略失效。

12)上位机1更改车轮胎转速，返回步骤2)。

信号质量测试

信号质量测试的流程图如图7所示，上位机1开启信号质量测试模块5和基本功能测试模块4，并并设置传感器环境参数中的温度值，信号质量测试模块5接收胎压监控系统传感器7在该温度下发送的信号质量射频信号，上位机1根据不同温度下返回的射频信号判断其中心频率、频偏范围及功率值是否在设计值内，并绘制信号质量曲线，然后显示检测结果。

信号质量测试方法的具体步骤包括：

1)上位机1开启信号质量测试模块5和基本功能测试模块4。

2)上位机1设置温控设备4-13的轮胎环境温度值，频谱分析设备5-1接收该温度环境下胎压监控系统传感器7发送的信号质量射频信号并反馈至上位机1。

3)上位机1记录该温度点及其频谱分析仪的测试结果，输出至显示终端，根据试验需求，是否进行下一个温度点环境下信号质量测试，若需要则前往下一步，温度的测试范围为-45℃～125℃。

4)信号质量测试模块5测量信号质量射频信号的中心频率，并发送至上位机1。

5)信号质量测试模块5测量信号质量射频信号的频偏，并发送至上位机1。

6)信号质量测试模块5测量信号质量射频信号的功率，并发送至上位机1。

7)上位机1计算信号质量射频信号的中心频率、频偏及功率值是否在设计值内，信号质量射频信号的载波中心频率为433.92MHz；信号质量射频信号的频偏范围为±45KHz；信号质量射频信号的功率值的范围为-100dbm～0dbm。上位机1根据上述返回值及设计值绘制频偏及发射功率曲线，并判断是否进行下一个温度点测试，是则返回步骤2)，否则测试完成。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。