专利名称：一种轮胎气压监测系统及其轮胎位置自动识别方法
技术领域：
本发明涉及汽车电子安全领域，尤其涉及一种轮胎气压监测系统及其轮胎 位置自动识别方法。
背景技术：
现有的轮胎气压监测系统包括两个部分安装在每个汽车轮胎(分前、后、左、右)中的传感发射器和安装在车内的接收显示器(接收传感发射器发射的信号并分轮胎显示出来)。每个传感发射器都有一个身份编码参数，接收显示器根据预先设好的身份编码参数来确定是哪一个传感发射器(其对应一个轮胎)发来的参数。然而，汽车轮胎需要经常变换位置，这样接收显示器内存储的传感发射器身份编码参数就需要随着轮胎位置的改变而重新修正；另一方面，如果接收显示器内没有存储身份编码参数，就需要按前、后、左、右位置设 置对应身份编码参数。例如对于原本已存储身份编码参数的接收显示器，I号传感发射器安装在左前轮胎，接收显示器就将I号的参数显示在左前轮胎位置。当左前轮胎调到右后时，接收显示器仍然会将I号参数显示在左前轮胎位置，这时就需要在接收显示器中将I号参数调整设置到右后轮胎位置。现有的解决方案有以下几种
方案一，手工向接收显示器中输入设置身份编码参数。方案二，采用人工放气识别的方法设置身份编码参数。在手工设置某位置时，接收显示器等待对应轮胎放气，放气时该轮胎发出放气信号和身份编码参数等信号，接收显示器接收后直接将该身份编码参数设置在该位置。方案三，采用专用无线电频率收发器，先按位置顺序激发并读出每个轮胎的身份编码参数，再输入到接收显示器(或行车电脑)。方案四，低频唤醒方法，在各个轮胎附近安装低频天线，每个天线都分别连接到接收显示器，再按次序用低频天线分别触发每个轮胎的传感发射器发射参数，达到识别目的。由于轮胎气压监测系统基本上要随车终身使用，上述的几种现有的设置身份编码参数方法有以下缺点
类似上述方案一、二、三的手动设置方案，都需要一套专业步骤，需要专业人员，操作比较麻烦，终端客户难于自行操作。且对于汽车厂而言，大批量安装轮胎气压监测系统也需要专业人员来操作，成本比较高。类似上述方案四的采用低频唤醒的自动识别方案，由于这种方案需要增加车内布线，成本较高，而且采用低频唤醒方式会降低传感发射器的电池使用寿命，不利于长期使用和大规模推广。业界还有一些其他利用方向传感器的定位轮胎位置的方案，但定位时需要控制汽车高速原地打转，对驾驶人员要求非常高(容易引起头晕)，因此也并不实用。因此，现有的轮胎气压监测系统及其轮胎位置的识别方法急需改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮胎气压监测系统及其轮胎位置自动识别方法，旨在解决现有的轮胎气压监测系统操作复杂且成本较高的技术缺陷。为实现上述发明目的，本发明提供一种轮胎气压监测系统，其包括安装在汽车轮胎中的传感发射器和安装在车内的接收显示系统，所述接收显示系统包括中央处理单元以及与中央处理单元连接的信号接收单元，所述信号接收单元包括一个接收天线和信号强度测量电路。进一步的，所述信号接收单元为RF (射频)接收电路，所述接收天线为RF接收天线。进一步的，所述系统进一步包括显示单元、操作界面、数据接口单元，所述显示单元中内置声光报警单元。
进一步的，所述每个轮胎内安装一个传感发射器，各传感发射器中内置数据采集及转换电路、MCU、信号发射电路及发射天线。为实现上述发明目的，本发明提供一种轮胎气压监测系统的轮胎位置自动识别方法，其特征在于包括以下步骤
步骤a，设定接收显示系统接收到的各个传感发射器的综合信号强度次序；
步骤b，车辆行驶时信号接收单元将每个传感发射器的信号接收足够多的次数，并分别累加起来得到信号综合强度值，根据综合信号强度值大小进行次序排列；
步骤C，将步骤a中的次序和步骤b中得到的次序进行对比，确定传感发射器的位置，进而确定所对应的轮胎位置。更具体的，进一步包括以下学习过程
先按本车各个轮胎的传感发射器位置手动将传感发射器的身份参数设置在接收显示系统中；
程序在车辆行驶时根据步骤b算法将各位置传感发射器的确定的综合信号强度值次序确定下来；
在天线的位置不变动的情况下，任何轮胎传感发射器的变动都根据确定的综合信号强度次序自动识别及确定轮胎位置。为实现上述发明目的，本发明还提供一种轮胎气压监测系统的轮胎位置自动识别方法，其包括以下步骤，结合接收显示系统接收到的各个轮胎内传感发射器发射的综合信号强度值和轮胎温度识别轮胎位置用轮胎温度值或轮胎温度变化值识别前后轮胎的位置；用综合信号强度值识别左右轮胎的位置。更具体的，所述结合综合信号强度值和轮胎温度识别轮胎位置具体包括以下步骤设定车辆是前轮驱动还是后轮驱动，车辆行驶时根据轮胎温度的高低或者温度变化来区分前后轮胎；选择接收显示器的接收天线安放位置，车辆行驶时使接收到两个左边轮胎的综合信号强度值分别比对应的右边两个轮胎的综合信号强度值大或小，由此区分轮胎的左右位置。更具体的，其特征在于，所述结合综合信号强度值和轮胎温度识别轮胎位置具体包括以下步骤选择接收显示系统的接收天线安放位置，使接收到的一个轮胎的综合信号强度处在四个轮胎中最大值(或最小值)，同时它的同边轮胎的综合信号强度大于(或小于)对应另一边轮胎的综合信号强度，车辆行驶时根据综合信号强度最大值(或最小值)确定其位置，根据轮胎温度的高低或者温度变化来区分它的同前(或同后)轮胎的位置；由综合信号强度区分轮胎的左右位置。更具体的，进一步包括以下学习过程
先按本车各个轮胎的传感发射器位置手动将传感发射器的身份参数设置在接收显示系统中；
程序在车辆行驶时将各位置传感发射器的综合信号强度值次序和温度值次序确定下
来；
在天线的位置不变动的情况下，任何轮胎的变动都根据确定的综合信号强度次序和温度值次序，自动识别及确定轮胎位置。 相比于现有技术，本发明提供的轮胎气压监测系统及其轮胎位置自动识别方法，仅通过检测计算综合信号强度值(或计算综合信号强度值及轮胎温度值)，就可完成自动识别功能，不论出厂前的预装轮胎还是出厂后的修理，驾驶人员不需要操作就可以实现真正的轮胎气压监测系统的轮胎位置自动识别功能。
图I是本发明较佳实施例提供的轮胎气压监测系统的结构示意图。图2是本发明涉及的接收显示系统的结构示意图。图3是本发明轮胎位置自动识别方法较佳实施例的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参见图I中所示，本发明较佳实施例提供的轮胎气压监测系统包括两个部分分别安装在各汽车轮胎(包括左前轮胎11、右前轮胎12、左后轮胎13、右后轮胎14)中的传感发射器110、120、130、140和安装在车内的接收显示系统10。所述的各传感发射器110、120、130、140中内置数据采集及转换电路、MCU (微控制器)、RF发射电路及发射天线等，由于传感发射器的结构属于现有技术范畴，在此不作赘述。传感发射器进行数据感应、采集、发射，在本实施例中，采用RF (射频)信号进行发射。采集和发射的数据包括但不限于温度数据、压力数据、加速度数据、状态数据、电池电压数据、身份编码数据等。加速度数据和电池电压等参数属于可选数据。传感发射器也可以无电池。结合参见图2中所示，接收显示系统10主要完成RF信号接收、处理数据以及显示报警等功能，其包括中央处理单元103以及分别与中央处理单元103连接的RF接收单元101 (包含接收天线和信号强度测量电路)、显示单元104、操作界面105 (用于手动设置报警参数、传感发射器身份参数和其它相关参数)、数据接口单元106 (用于将有关参数传递给其它设备的接口)。中央处理单元103典型的可采用MCU，显示单元104中可以内置声光报警单元等。
接收显示系统10中也可以集成倒车雷达单元107等。接收显示系统10接收和处理各传感发射器110、120、130、140所发射的数据。车辆行驶时各传感发射器110、120、130、140按一定的时间间隔，各自发射RF信号，接收显示系统10接收到各传感发射器110、120、130、140发出的信号后，通过识别好的身份编码确定是哪一个位置的轮胎的数据，通过数据处理判断该轮胎的情况，并进行相应的报警、显示等。本发明较佳实施例提供的轮胎气压监测系统的轮胎位置自动识别方法包括以下步骤
步骤31，在中央处理单元103中设定各传感发射器信号 强度顺序(可以在程序中直接设定，也可以用操作界面来设定)。典型的，接收天线安装在汽车底部左前轮胎11的旁边，经过测量，该位置接收到的各个发射模块的综合信号强度次序是确定的，也就是综合信号强度最大的是左前，综合信号强度第二的是右前，综合信号强度第三的是左后，综合信号强度第四的是右后。在程序中直接设定；
步骤32，车辆行驶时RF接收单元10将每个传感发射器110、120、130、140的信号接收足够多的次数(各传感发射器的信号次数一样)，并分别累加起来得到信号综合强度值，根据综合信号强度值大小进行顺序排列，得到110 > 120 > 130 > 140 ；
步骤33，根据多次接收到的各传感发射器的信号综合强度值次序110 > 120 > 130 >140与步骤31预先设定的信号强度次序对比，确定传感发射器110位于左前，120位于右前，130位于左后，140位于右后。从而确定所对应的轮胎位置。然后进入监控报警程序，当轮胎气压和其它参数出现异常时进行报警并显示该轮胎的位置。在上述方法中，由于轮胎在运动当中接收到的传感发射器信号的强度是波动的，并不能每次都稳定地得到相同的强度次序，所以必须经过多次反复测量，才能得到稳定的综合强度值次序。在上述过程中，由于接收天线的安放位置决定了传感发射器信号的综合强度值次序，然而接收天线不能安放在理想位置或由于周围环境变化时，会影响前后轮胎的强度次序，因此本发明的第二实施例包括以下步骤结合综合信号强度值和轮胎温度(或者温度变化)识别轮胎位置。由于一般汽车都是前轮驱动或后轮驱动，其特点是行驶一段时间后，前轮驱动时，前轮的温度(或者温度变化)明显高于后轮；后轮驱动时，后轮的温度(或者温度变化)明显高于前轮。本发明可利用传感发射器的温度数据区分轮胎的前后位置，具体过程如下
根据轮胎温度的高低(或者温度变化)来区分前后轮胎，当然，此方法需要事先设定车辆是前轮驱动还是后轮驱动；选择接收显示器的接收天线安放位置，车辆行驶时使接收到两个左边轮胎的综合信号强度值分别比对应的右边两个轮胎的综合信号强度值大或小，区分轮胎的左右位置。也可以采用下面的识别方法
选择接收显示器的接收天线安放位置，车辆行驶时使接收到的一个轮胎(比如左前轮胎11号)的综合信号强度处在四个轮胎中最大值，同时它的同边(同为左边或右边)轮胎(t匕如左后轮胎13号)的综合信号强度必须大于它的对应轮胎(比如右后轮胎14)的综合信号强度。这样在确定左前轮胎11后，车辆行驶时，11号综合信号强度最大确定为左前轮胎，温度相近(或者温度变化相近)的为右前轮胎12。对于后面两个轮胎，由于左后轮胎13的综合信号强度值大于右后轮胎14，因此可以很容易区分出后两个轮胎位置。本方法不需要事先设定车辆是前驱还是后驱，直接确定前后左右轮胎。在上述过程中，接收显示系统使用轮胎温度来区分前后轮胎时，可接收同一个传感发射器一个或多个信号；使用轮胎温度变化来区分前后轮胎时，需接收同一个传感发射器多个信号。本发明提供的上述轮胎位置自动识别方法只需汽车正常行驶，测量出各传感发射器所发射出的RF信号强度或RF信号强度及轮胎温度值即可自动判断轮胎位置。本发明提供的轮胎位置自动识别方法还考虑到由于天线的位置变动而引起综合信号强度值次序的变动，而这种变动有时是不可预知的(或在初次安装时，没有经过测量，其综合信号强度值次序是不可预知的)，因此还包括以下“学习过程”，即自动得到确定的综合信号强度值次序
(1)先按位置手动将传感发射器的身份参数设置好。比如Iio位于左前，120位于右前，130位于左后，140位于右后；
(2)程序在车辆行驶时根据以上算法将各位置的综合信号强度次序确定下来(或将综合信号强度值次序和温度次序确定下来)。比如综合信号强度110 > 120 > 130 > 140(或综合信号强度:110最大，130 > 140 ;110和120的温度相近，130和140的温度相近)；
(3)以后在天线的位置不变动的情况下，任何轮胎的变动都可以根据确定的综合信号强度次序(或根据确定的综合信号强度次序和温度值次序)，自动识别及确定轮胎位置。当110和140的位置对调后，我们得到综合信号强度值的新次序140 > 120 > 130 > 110，就可确定140位于左前，120位于右前，130位于左后，110位于右后(或当110和140的位置对调后，我们得到综合信号强度140最大位于左前，120和140的温度相近位于右前，110和130的温度相近,综合信号强度130 > 110,130位于左后，110位于右后；)。每次天线位置变动都需要先使用上述的学习过程来确定综合信号强度值次序(或综合信号强度值次序和温度值次序)。同时，在接收显示系统10的信号接收以及计算过程中，不是取一个接收到的信号特性，而是多个信号的综合特性。为了确保接收显示系统10接收到的各个传感发射器的信号强度按规定的次序排列，接收显示系统10的接收天线安放可采用以下方法
A、选择接收显示器的接收天线安放位置，使它接收到的各传感发射器的信号强度值不
一样;
B采用带方向性的天线，使各个传感发射器处在不同的方向，从而得到不同的信号强度值排列次序；
C采用遮挡手段使各个传感发射器的信号强度产生不同的衰减，从而得到不同的信号强度值排列次序。以上所述接收到的信号强度是指信号的电磁参数，其包括但不限于信号的强度、信号的振幅、信号的RSSI (接收信号强度指示)、信号的RSS (接收信号强度)等能够通过计算得到信号强度的参数。
由于轮胎在运动当中，接收到的传感发射器信号的强度也在波动，并不能每次都稳定地得到相同的强度次序，所以必须经过多次测量后，再通过各种算法，才能得到每次都稳定地相同的强度次序。所述的算法包括但不限于强度数据先进行线性或非线性处理(或不处理)；a、多次信号数据叠加，最后比较的方法；b、多次信号数据最大值比较方法；c、多次信号数据最小值比较方法；d、多次信号数据平均值比较方法；f、对其中一个传感发射器在一定时间内接收多个信号取最大值和最小值相减可得到其变化值；e、使用以上方法 的一种或几种组合。这样可确保每次都稳定地得到相同的强度次序。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。本方法也适用其他多轮机械轮胎气压监测系统。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种轮胎气压监测系统，其包括安装在汽车轮胎中的传感发射器和安装在车内的接收显示系统，其特征在于所述接收显示系统包括中央处理单元以及与中央处理单元连接的信号接收单元，所述信号接收单元包括一个接收天线，信号接收电路和信号强度测量电路。
2.根据权利要求I所述的轮胎气压监测系统，其特征在于，所述信号接收单元为RF接收单元，所述接收天线为RF接收天线。
3.根据权利要求I所述的轮胎气压监测系统，其特征在于，进一步包括显示单元、操作界面、数据接口单元，所述显示单元中内置声光报警单元。
4.根据权利要求I所述的轮胎气压监测系统，其特征在于，所述每个轮胎内安装一个传感发射器，各传感发射器中内置数据采集及转换电路、MCU、信号发射电路及发射天线。
5.根据权利要求I所述轮胎气压监测系统的轮胎位置自动识别方法，其特征在于包括以下步骤 步骤a，设定接收显示系统接收到的各个传感发射器的综合信号强度次序； 步骤b，车辆行驶时信号接收单元将每个传感发射器的信号接收足够多的次数，并分别进行运算得到信号综合强度值，根据综合信号强度值大小进行次序排列； 步骤C，将步骤a中的次序和步骤b中得到的次序进行对比，确定传感发射器的位置，进而确定所对应的轮胎位置。
6.根据权利要求5所述的轮胎位置自动识别方法，其特征在于进一步包括以下学习过程 先按本车各个轮胎的传感发射器位置手动将传感发射器的身份参数设置在接收显示系统中； 程序在车辆行驶时根据步骤b算法将各位置传感发射器的确定的综合信号强度值次序确定下来； 在天线的位置不变动的情况下，任何轮胎传感发射器的变动都根据确定的综合信号强度次序自动识别及确定轮胎位置。
7.根据权利要求I所述轮胎气压监测系统的轮胎位置自动识别方法，其特征在于包括以下步骤，结合接收显示系统接收到的各个轮胎内传感发射器发射的综合信号强度值和轮胎温度识别轮胎位置用轮胎温度值或轮胎温度变化值识别前后轮胎的位置；用综合信号强度值识别左右轮胎的位置。
8.根据权利要求7所述的轮胎位置自动识别方法，其特征在于，所述结合综合信号强度值和轮胎温度识别轮胎位置具体包括以下步骤设定车辆是前轮驱动还是后轮驱动，车辆行驶时根据轮胎温度的高低或者温度变化来区分前后轮胎；选择接收显示器的接收天线安放位置，车辆行驶时使接收到两个左边轮胎的综合信号强度值分别比对应的右边两个轮胎的综合信号强度值大(或小)，由此区分轮胎的左右位置。
9.根据权利要求7所述的轮胎位置自动识别方法，其特征在于，所述结合综合信 号强度值和轮胎温度识别轮胎位置具体包括以下步骤选择接收显示系统的接收天线安放位置，使接收到的一个轮胎的综合信号强度处在四个轮胎中最大值(或最小值)，同时它的同边轮胎的综合信号强度大于(或小于)对应另一边轮胎的综合信号强度，车辆行驶时根据综合信号强度最大值(或最小值)确定其位置，根据轮胎温度的高低或者温度变化来区分它的同前(或同后)轮胎的位置；由综合信号強度区分轮胎的左右位置。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的轮胎位置自动识别方法，其特征在于进一歩包括以下学习过程 先按本车各个轮胎的传感发射器位置手动将传感发射器的身份參数设置在接收显示系统中； 程序在车辆行驶时将各位置传感发射器的综合信号强度值次序和温度值次序确定下来； 在天线的位置不变动的情况下，任何轮胎的变动都根据确定的综合信号強度次序和温度值次序，自动识别及确定轮胎位置。
全文摘要
本发明提供了一种轮胎气压监测系统及其轮胎位置自动识别方法，所述轮胎气压监测系统包括分别安装在各汽车轮胎中的传感发射器和安装在车内的接收显示系统。本发明提供的轮胎气压监测系统及其轮胎位置自动识别方法，仅通过检测计算综合信号强度值或计算综合信号强度值及轮胎温度值，就可完成自动识别功能，不论出厂前的预装轮胎还是出厂后的修理变动，驾驶人员不需要操作就可以实现真正的轮胎气压监测系统的轮胎位置自动识别功能。
文档编号B60C23/02GK102765304SQ20111015344
公开日2012年11月7日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年5月4日
发明者沈德才 申请人:沈德才