本发明属于汽车轮胎，具体涉及一种轮胎扎钉判别装置及方法。
背景技术：
针对轮胎胎压，有专门的胎压实时检测工具，可以将四个轮胎的胎压实时显示到仪表盘上，当轮胎泄气比较明显时，会报警提醒司机查看。但如果钉子扎入轮胎后没有明显的泄压情况，甚至有些轮胎扎钉后并不漏气，胎压不会发生变化，该工具就无法发出轮胎已扎钉的报警，但是被扎钉了的轮胎的爆胎几率很高，有极高的安全隐患。此种情况下，即便未发生爆胎，由于轮胎扎钉后对车辆的平稳性等没有任何影响，故司机不会及时察觉到。待下次再用车时，才发现轮胎的气已经漏完，这时候只能自己换备胎，然后再去修车厂补胎，故使用者带来极大的不便。
因此，有必要开发一种新的轮胎扎钉判别装置及方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种轮胎扎钉判别装置及方法，能及时准确发现被扎钉的轮胎。
本发明所述的轮胎扎钉判别装置，包括：
麦克风组，麦克风的数量与轮胎的数量相同，分别安装在底盘上靠近各轮胎的位置处；
控制模块，用于从汽车总线上获取车辆的车速，以及用于接收麦克风所采集的音频信号，并在根据所述音频信号以及车速判断出轮胎被扎钉时发送报警指令，该控制模块分别与麦克风和汽车总线连接；
电源模块，为以上各模块供电。
进一步，还包括：
报警模块，基于控制模块所发出的报警指令执行报警操作，该报警模块分别与控制模块和电源模块电连接。
进一步，所述报警模块包括：
声音报警子模块，基于控制模块所发出的报警指令发出声音报警，该声音报警子模块与控制模块电连接；
和/或仪表盘，基于控制模块所发出的报警指令在仪表盘上进行报警提示，该仪表盘与控制模块电连接。
本发明所述的轮胎扎钉判别方法，采用本发明所述的轮胎扎钉判别装置，其方法包括以下步骤：
步骤1、建立轮胎扎钉判别模型：
轮胎扎钉判别模型为：
其中：
χ为示性函数简写符号，即
n表示将判断时长t等分的分数；
θ为第二偏差值；
δfi表示麦克风在时间点ti所采集的轮胎附近的音频信息的频率值；
δvi表示车辆在时间点ti的车速；
wj表示不同麦克风所采集到的音频信息的分贝值；
[·]为取整函数；
[·,·]表示区间值；
max为最大函数符，即
步骤2、利用各麦克风采集轮胎附近的音频信息并发送给控制模块，控制模块对音频信号进行处理并得出δfi，控制模块从汽车总线上获取δvi，并将δfi和δvi代入轮胎扎钉判别模型中，若γ＝0，则判定轮胎未扎钉，若γ＝1，则判定轮胎扎钉；
步骤3、令
进一步，还包括：
在识别出轮胎扎钉时，发出报警提示。
进一步，所述报警提示包括：
以声音的形式进行报警提示；
和/或通过仪表盘进行报警提示。
本发明具有以下优点：解决了胎压检测无法克服的扎钉而轮胎不立马泄气，或破而不漏，胎压不变，无法察觉的问题，大大降低了扎钉轮胎带来的道路行驶风险。也避免了因缓慢泄气轮胎泄完气，而导致的再次启动时需要司机自行更换备胎的尴尬。
附图说明
图1为本发明的安装示意图；
图2为本发明的电路原理图；
图中：1、轮胎，2、钉子，3、路面，4、仪表盘，5、车载音响系统，6、底盘，7、保护罩壳，8、麦克风，9、供电及音频传输线路，10、ecu主控。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示的轮胎扎钉判别装置，包括麦克风组、控制模块、电源模块和报警模块。
如图1和图2所示，麦克风8的数量与轮胎1的数量相同，分别安装在底盘6上靠近各轮胎1的位置处，外部由保护罩壳7保护。本实施例中，车辆共有四个轮胎1，故麦克风8的数量为四个，各麦克风8将采集到的轮胎1附近的声音(包含风声、异响等)，通过供电及音频传输线路9传输至控制模块。
如图2所示，控制模块用于从汽车总线上获取车辆的车速，以及用于接收麦克风8所采集的音频信号，并在根据所述音频信号以及车速判断出轮胎1被扎钉时发送报警指令，该控制模块分别与麦克风8和汽车总线连接。本实施例中，控制模块为ecu主控10。
如图2所示，报警模块基于控制模块所发出的报警指令执行报警操作，该报警模块与控制模块电连接。
电源模块(图中未示出)为以上各模块供电。
本实施例中，所述报警模块包括：声音报警子模块(比如：车载音响系统5)，基于控制模块所发出的报警指令发出声音报警，该声音报警子模块与控制模块电连接。和/或仪表盘4，基于控制模块所发出的报警指令在仪表盘4上进行报警提示(比如：将被扎钉的轮胎1信息投射到仪表盘4上进行显示)，该仪表盘4与控制模块电连接。
本发明所述的轮胎扎钉判别方法，采用本发明所述的轮胎扎钉判别装置，其方法包括以下步骤：
步骤1、建立轮胎扎钉判别模型：
假设车轮半径为r(单位m)，车速为v(单位km/h)；
则车轮每秒行程：
车轮周长：d＝πr2,(单位m)；
在不考虑车轮空转，急刹制动等特殊情况下，车轮固定点每秒接触地面的次数：
即由钉子2碰撞地面发出的“哒哒哒”(如图1所示，轮胎1行驶在路面3上，钉子2扎钉轮胎1并附着在其表面。此时车轮每转动一圈，轮胎1挤压路面3并迅速离开，钉子2会快速碰撞路面3，因此会产生“哒”的声响)声的频率(每秒钟的异响次数)：
由此可知在车轮半径r固定的情况下，钉子2碰撞地面发出的“哒哒哒”声的频率f，与车速v呈线性关系，
ecu主控10包含音频处理器，在其接收到的由麦克风8传输来的音频信号中，有一组频率相对固定的异响存在，记其频率为δf。
同时ecu主控10能从汽车总线上实时获取车辆的车速信息，其记录到的汽车的瞬时速度为δv。
记录以上两个值的比值
设定一个第一偏差值ε(一个较小的百分数，例如3％、5％等)，得到区间a＝[(1-ε)q,(1+ε)q]；其中：q代表车轮固定点触地频率与车速的比值。
将判定时长t(例如可以是10秒、20秒)等分成n份，标记每一个时间点t1、t2、t3、t4、t5…tn。
在每个时间点ti，记录p的数值
若pi∈a，则记ai＝1；若
记录数值
设定一个第二偏差值θ(一个较小的百分数，例如：5％、10％等)，得到区间b＝[(1-θ),1]。
判定逻辑为：
如果φ∈b，则判定轮胎1扎钉。
如果
由于每个轮胎1附近均有麦克风8，在轮胎1发生扎钉，并造成异响时，每个麦克风8接收到此异响的强度不同，其分贝值依次为w1、w2、w3…wj(单位db)，其中的最大值j对应的轮胎1，就是扎钉的轮胎1。
综上所述，轮胎扎钉判别模型为：
其中：
χ为示性函数简写符号，即
n表示将判断时长t等分的分数，t可以设定为10秒、20秒等；
θ为第二偏差值；
δfi表示麦克风在时间点ti所采集的轮胎附近的音频信息的频率值；
δvi表示车辆在时间点ti的车速；
wj表示不同麦克风所采集到的音频信息的分贝值；
[·]为取整函数；
[·,·]表示区间值；
max为最大函数符，即
本实施例中，轮胎1半径r与车速v为外部值(由车主及车辆情况确定)；判定时长t、以及t等分的份数n，第一偏差值ε、第二偏差值θ均为内部值(由软件设定)。
步骤2、利用各麦克风8采集轮胎1附近的音频信息并发送给控制模块，控制模块对音频信号进行处理并得出δfi，控制模块从汽车总线上获取δvi，并将δfi和δvi代入轮胎扎钉判别模型中，若γ＝0，则判定轮胎1未扎钉，若γ＝1，则判定轮胎1扎钉。
步骤3、令