一种用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统及方法

本发明属于轮胎监测，特别涉及一种用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统及方法。

背景技术：

1、随着信息技术的发展，智能驾驶和智能轮胎是汽车领域两大热点发展方向，智能轮胎是信息技术和轮胎技术的高度融合，向着信息化、智能化和网络化发展。智能轮胎的状态监测为轮胎生产、仓储、运输、销售和维修服务全生命周期的信息化管理提供了便利，同时也为汽车行驶安全奠定了基础。

2、传感器是智能轮胎的核心部件，目前已经得到广泛应用的是轮胎温度压力传感器，仅能测量轮胎的温度和胎压，且数据更新速率慢，无法实现对路面状态的精细化感知。多源物理量的引入使智能轮胎实现精确的路面状态感知，近年来又有研究安装应变、加速度传感器，但目前的研究仍停留在单一传感器中，不能满足完整轮胎状态的信息采集。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有智能轮胎无法实现多点物理状态信息采集，无法完整的获取轮胎状态的多种信息的问题，从而提供一种用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统及方法。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案所提供的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，包括：传感器阵列和多通道采集子系统，其中，

3、所述传感器阵列包括：安装至轮胎内壁或嵌入轮胎的多个第一类型压电电荷型传感器，用于分别获得所述轮胎不同位置的第一类型物理量信息；和安装至轮胎内壁或嵌入轮胎的多个第二类型压电电荷型传感器，用于分别获得所述轮胎不同位置的第二类型物理量信息；

4、所述多通道采集子系统，安装至轮胎内壁或轮毂，分别与每个第一类型压电电荷型传感器和第二类型压电电荷型传感器连接，用于分别对每个所述第一类型物理量信息和每个第二类型物理量信息依次进行放大、电压量转换和滤波处理后，进行轮胎的多点物理状态数据分析并上传。

5、作为上述装置的一种改进，所述多个第一类型压电电荷型传感器为多个应变压电电荷传感器，沿所述轮胎内壁的不同轴向和不同径向方向分布，用于分别获得所述轮胎不同位置的应变物理信息；所述多个第二类型压电电荷型传感器为多个加速度压电电荷传感器，沿所述轮胎内壁的不同轴向方向分布，用于分别获得所述轮胎不同位置的加速度物理信息。

6、作为上述装置的一种改进，所述传感器阵列和所述多通道采集子系统通过数据线连接。

7、作为上述装置的一种改进，所述多通道采集子系统包括：电荷量与电压量转换模块、电压量采集模块、数据处理模块和无线传输模块；其中，

8、所述电荷量与电压量转换模块，用于分别对所述第一类型物理量信息和第二类型物理量信息进行放大并分别转换为第一类型电压量信息和第二类型电压量信息；用于对所述第一类型电压量信息和第二类型电压量信息进行滤波处理；

9、所述电压量采集模块，用于采集滤波后的第一类型电压量信息和第二类型电压量信息，并发送至数据处理模块；

10、所述数据处理模块，用于对其接收的第一类型电压量信息和第二类型电压量信息进行多点物理状态数据分析并发送至无线传输模块进行上传。

11、作为上述装置的一种改进，所述电荷量与电压量转换模块，包括：电荷放大电路，用于分别对所述第一类型物理量信息和第二类型物理量信息进行放大并分别转换为第一类型电压量信息和第二类型电压量信息；和滤波器电路，用于对所述第一类型电压量信息和第二类型电压量信息进行滤波处理。

12、作为上述装置的一种改进，所述电压量采集模块，包括：采集芯片，用于采集滤波后的第一类型电压量信息和第二类型电压量信息；和串口通信电路，用于将采集的滤波后的第一类型电压量信息和第二类型电压量信息发送至数据处理模块。

13、作为上述装置的一种改进，所述数据处理模块，包括：

14、数据处理芯片，用于接收第一类型电压量信息和第二类型电压量信息，通过串口通信电路将接收到的二进制第一类型电压量信息和第二类型电压量信息转换为十进制数字量并保留通道信息，以进行多点物理状态数据分析；和

15、储存芯片，用于储存多点物理状态数据分析的分析结果。

16、作为上述装置的一种改进，所述无线传输模块包括：数据上传芯片，用于提取多点物理状态数据分析的分析结果；和天线，用于上传所述分析结果；其中，所述天线为柔性可粘贴结构。

17、作为上述装置的一种改进，所述电荷量与电压量转换模块、电压量采集模块和数据处理模块集成安装至同一电路板；所述多通道采集子系统还包括：设置至所述电路板的多个传感器输入口，用于分别通过数据线与传感器阵列连接。

18、为实现本发明的另一目的，本发明还提供一种用于智能轮胎的多点物理状态信息采集方法，基于上述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统实现，该方法包括：

19、通过安装至轮胎内壁或嵌入轮胎的多个第一类型压电电荷型传感器，分别获得轮胎不同位置的第一类型物理量信息；通过安装至轮胎内壁或嵌入轮胎的多个第二类型压电电荷型传感器，分别获得所述轮胎不同位置的第二类型物理量信息；

20、通过多通道采集子系统，分别对所述第一类型物理量信息和第二类型物理量信息进行放大并分别转换为第一类型电压量信息和第二类型电压量信息；对所述第一类型电压量信息和第二类型电压量信息进行滤波处理；对滤波后的第一类型电压量信息和第二类型电压量信息进行多点物理状态数据分析并进行上传。

21、本发明提供的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统及方法，包括以下优点：

22、1.传感器阵列化布置，为智能轮胎全方位的多物理量感知提供支撑，进而可实现不同路面状态的感知判断。

23、2.多通道采集子系统，为嵌入式智能轮胎内阵列化传感器提供高效信息采集提供可能，具备小体积、高采样率、实时性好等特点，可实现多传感器的同时采集，为传感器阵列的实施提供支撑。

技术特征：

1.一种用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，包括：传感器阵列和多通道采集子系统，其中，

2.根据权利要求1所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述多个第一类型压电电荷型传感器为多个应变压电电荷传感器，沿所述轮胎内壁的不同轴向和不同径向方向分布，用于分别获得所述轮胎不同位置的应变物理信息；所述多个第二类型压电电荷型传感器为多个加速度压电电荷传感器，沿所述轮胎内壁的不同轴向分布，用于分别获得所述轮胎不同位置的加速度物理量信息。

3.根据权利要求1所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述传感器阵列和所述多通道采集子系统通过数据线连接。

4.根据权利要求1所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述多通道采集子系统包括：电荷量与电压量转换模块、电压量采集模块、数据处理模块和无线传输模块；其中，

5.根据权利要求4所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述电荷量与电压量转换模块，包括：电荷放大电路，用于分别对所述第一类型物理量信息和第二类型物理量信息进行放大并分别转换为第一类型电压量信息和第二类型电压量信息；和滤波器电路，用于对所述第一类型电压量信息和第二类型电压量信息进行滤波处理。

6.根据权利要求4所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述电压量采集模块，包括：采集芯片，用于采集滤波后的第一类型电压量信息和第二类型电压量信息；和串口通信电路，用于将采集的滤波后的第一类型电压量信息和第二类型电压量信息发送至数据处理模块。

7.根据权利要求4所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述数据处理模块，包括：

8.根据权利要求4所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述无线传输模块包括：数据上传芯片，用于提取多点物理状态数据分析的分析结果；和天线，用于上传所述分析结果；其中，所述天线为柔性可粘贴结构。

9.根据权利要求4所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统，其特征在于，所述电荷量与电压量转换模块、电压量采集模块和数据处理模块集成安装至同一电路板；所述多通道采集子系统还包括：设置至所述电路板的多个传感器输入口，用于分别通过数据线与传感器阵列连接。

10.一种用于智能轮胎的多点物理状态信息采集方法，基于权利要求1-9任一所述的用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统实现，其特征在于，包括：

技术总结
本发明属于轮胎监测技术领域，特别涉及一种用于智能轮胎的多点物理状态信息采集系统及方法，该系统包括：传感器阵列和多通道采集子系统，其中，传感器阵列包括：安装至轮胎内壁或嵌入轮胎的多个第一类型压电电荷型传感器，用于分别获得轮胎不同位置的第一类型物理量信息；和安装至轮胎内壁或嵌入轮胎的多个第二类型压电电荷型传感器，用于分别获得轮胎不同位置的第二类型物理量信息；多通道采集子系统，安装至轮胎内壁或轮毂，分别与每个第一类型压电电荷型传感器和第二类型压电电荷型传感器连接，用于分别对每个第一类型物理量信息和每个第二类型物理量信息依次进行放大、电压量转换和滤波处理后，进行轮胎的多点物理状态数据分析并上传。

技术研发人员：田亚会,邵宇峰,杨智超
受保护的技术使用者：中国科学院声学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17