阅读说明：本技术 一种车辆、胎压监测系统、轮胎位置识别模块及方法 (Vehicle, tire pressure monitoring system, tire position identification module and method ) 是由 王涛 王玉涛 刘晔 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种车辆、胎压监测系统、轮胎位置识别模块及方法,其中,轮胎位置识别模块包括磁场产生单元、磁性传感器以及处理单元,处理单元与磁性传感器连接；磁场产生单元设置于轮胎护泥板上；对应不同的轮胎位置,磁场产生单元中包括不同数量的磁体；磁性传感器设置于轮胎上,用于采集磁场产生单元的磁场强度信息；轮胎与轮胎护泥板对应设置；处理单元设置于轮胎上且与磁性传感器连接,用于根据磁场强度信息识别轮胎的位置,方法算法简单、系统结构简易,可快速精准地定位轮胎的安装位置。(The invention discloses a vehicle, a tire pressure monitoring system, a tire position identification module and a method, wherein the tire position identification module comprises a magnetic field generation unit, a magnetic sensor and a processing unit, and the processing unit is connected with the magnetic sensor; the magnetic field generating unit is arranged on the tire mud guard; the magnetic field generating unit comprises different numbers of magnets corresponding to different tire positions; the magnetic sensor is arranged on the tire and used for collecting the magnetic field intensity information of the magnetic field generating unit; the tire and the tire mud guard are correspondingly arranged; the processing unit is arranged on the tire, connected with the magnetic sensor and used for identifying the position of the tire according to the magnetic field intensity information, the method is simple in algorithm and simple in system structure, and the mounting position of the tire can be quickly and accurately positioned.)

一种车辆、胎压监测系统、轮胎位置识别模块及方法

技术领域

本发明实施例涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种车辆、胎压监测系统、轮胎位置识别模块及方法。

背景技术

随着汽车工业发展和普及，为了汽车安全行驶，国家强制立法所有车辆必需安装胎压传感器，但是，胎压传感器在出厂时，并不知道会被安装在哪辆车的哪个轮胎上，而是在车厂的产线上通过标定设备对其进行标定。而用户在购买车辆后，如果更换了轮胎位置，如前后轮对调，或者更换了胎压传感器，都需要到4S店重新进行胎压传感器的标定，费时费力。

为了解决上述问题，现有技术中提出了两种胎压传感器自动识别的方法，其一，双轴+RSSI算法，其对于前后轮的判断基于无线电磁波场强，但由于无线电磁波受到诸多因素(接收机位置、车内乘客、车辆改装情况、车内货物等)的干扰，其定位准确性较低，已经逐渐不被采用。其二，混合信号算法，其基于统计学的软件对前后轮进行识别，但算法较为复杂，识别耗时较长，传感器开启自动识别功能时功耗较大，影响整体寿命。另外，还需要结合车辆的额外信号，如防抱死系统，电动助力系统等进行识别，后期维护更换繁琐。

发明内容

本发明提供一种轮胎位置识别模块、方法、胎压监测系统和车辆，方法算法简单，系统结构简易，以实现快速精准地定位轮胎的安装位置。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种轮胎位置识别模块，包括磁场产生单元、磁性传感器以及处理单元，所述处理单元与所述磁性传感器连接；所述磁场产生单元设置于轮胎护泥板上；对应不同的轮胎位置，所述磁场产生单元中包括不同数量的磁体；所述磁性传感器设置于轮胎上，用于采集所述磁场产生单元的磁场强度信息；所述轮胎与所述轮胎护泥板对应设置；所述处理单元设置于所述轮胎上且与磁性传感器连接，用于根据所述磁场强度信息识别所述轮胎的位置。

可选地，当所述磁场产生单元包括一个磁体时，所述磁体设置在所述轮胎护泥板的正上方；当所述磁场产生单元包括至少两个磁体时，至少两个所述磁体沿所述轮胎护泥板的圆周方向均匀设置。

可选地，所述磁体为条形永久性磁铁。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种轮胎位置识别方法，应用于上述的轮胎位置识别模块，包括：获取至少一个旋转周期内所述磁性传感器采集的磁场强度信息；所述旋转周期为轮胎旋转一周的时间；根据所述磁场强度信息确定特征点出现次数；根据所述特征点出现次数查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎位置。

可选地，所述根据所述磁场强度信息确定特征点出现次数的步骤，包括：根据所述磁场强度信息绘制磁场强度曲线图；根据所述磁场强度曲线图确定磁场强度峰值出现次数，所述磁场强度峰值为磁场强度波峰或者磁场强度波谷；根据所述磁场强度峰值出现次数查询预设的磁场强度峰值出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎位置。

可选地，所述至少一个旋转周期包括N个旋转周期，N≥1，且N为整数；所述根据所述特征点出现次数查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎位置的步骤，包括：根据所述N个旋转周期中前M个旋转周期内所述特征点出现次数计算每个旋转周期内所述特征点出现次数的第一平均值；M<N,且M为正整数；根据所述第一平均值查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎第一位置；根据所述N个旋转周期中后(N-M)个旋转周期内所述特征点出现次数计算每个旋转周期内所述特征点出现次数的第二平均值；根据所述第二平均值查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎第二位置；在所述轮胎第二位置与所述轮胎第一位置相同时，确定所述轮胎第一位置为所述轮胎位置。

可选地，所述获取至少一个旋转周期内所述磁性传感器采集的磁场强度信息之前，还包括：获取每个所述轮胎的向心加速度；根据每个所述轮胎的向心加速度确定每个所述轮胎的旋转周期。

可选地，在获取每个所述轮胎的向心加速度之前，还包括：

获取车辆当前状态，所述车辆当前状态包括车辆当前行驶速度以及车辆当前启动时间与车辆上一次停止时间之间的时间间隔；当所述当前行驶速度大于预设行驶速度，且所述时间间隔大于预设时间间隔时，控制所述轮胎位置识别模块开启。

为实现上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种胎压监测系统，包括：上述的轮胎位置识别模块，还包括胎压传感器，所述胎压传感器设置于轮胎上且与所述处理单元电连接，用于采集轮胎的胎压值；通信模块，与所述处理单元电连接，用于发送所述轮胎的位置和所述轮胎的胎压值至显示模块，所述显示模块用于显示所述轮胎的位置和所述轮胎的胎压值。

为实现上述目的，本发明第四方面实施例还提出了一种车辆，包括上述的胎压监测系统。

根据本发明实施例提出的一种车辆、胎压监测系统、轮胎位置识别模块及方法，可通过设置在轮胎护泥板上的磁场产生单元，对应不同的轮胎位置，产生不同的磁场强度信息，并通过设置在轮胎上的磁性传感器采集磁场强度信息，进而处理单元根据采集的磁场强度信息查询预设的磁场强度信息与轮胎位置的对应关系，识别轮胎的位置，方法算法简单、系统结构简易，可快速精准地定位轮胎的安装位置。

附图说明

图1为本发明实施例的轮胎位置识别模块的方框图；

图2是本发明一个实施例的磁场产生单元的安装结构示意图；

图3是本发明另一个实施例的磁场产生单元的安装结构示意图；

图4是本发明实施例的轮胎位置识别方法流程图；

图5是本发明一个实施例的轮胎磁场强度信息；

图6是本发明另一个实施例的轮胎磁场强度信息；

图7是本发明又一个实施例的轮胎磁场强度信息；

图8是本发明再一个实施例的轮胎磁场强度信息；

图9是本发明一个实施例的轮胎位置识别方法流程图；

图10是本发明实施例的胎压监测系统的方框图；

图11是本发明实施例的车辆的方框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例的轮胎位置识别模块的方框图。如图1所示，该轮胎位置识别模块100，包括磁场产生单元101、磁性传感器102以及处理单元103，处理单元102与磁性传感器102连接；磁场产生单元101设置于轮胎护泥板上；对应不同的轮胎位置，磁场产生单元101中包括不同数量的磁体；磁性传感器102设置于轮胎上，用于采集磁场产生单元101的磁场强度信息；轮胎与轮胎护泥板对应设置；处理单元103设置于轮胎上且与磁性传感器102连接，用于根据磁场强度信息识别轮胎的位置。

可以理解的是，该轮胎位置识别模块100的识别原理为：在车辆的每个轮胎的护泥板上安装不同数量的磁体，进而每个轮胎对应的磁场强度信息不同，并利用安装在轮胎上的磁性传感器102采集磁场强度信息，根据处理单元103中预设的不同的轮胎位置对应的磁场强度信息来识别轮胎的位置，算法步骤简单，识别轮胎位置速度快，不需要车辆的额外信号，定位精准，在更换轮胎之后，无需再去4S店重新标定轮胎位置，用户体验较好。

举例来说，如图2所示，车辆包括四个轮胎，分别为左前轮、左后轮、右前轮和右后轮，并且与左前轮、左后轮、右前轮和右后轮分别对应的安装的磁体个数为两个、三个、四个和一个。其中，在实际操作过程中，哪个轮胎对应几个磁体，不作具体限制，只要保证四个轮胎对应的磁体个数不同即可。因此，在磁体安装好之后，可提前在处理单元103中预设磁体的安装个数与轮胎位置的对应关系，进而，处理单元103根据磁性传感器102采集磁场产生单元101产生的磁场强度信息可识别轮胎位置。详细地，当磁性传感器102采集磁场产生单元101产生的磁场强度信息为两个磁体的磁场强度信息时，那么处理单元103识别当前轮胎为左前轮；当磁性传感器102采集磁场产生单元101产生的磁场强度信息为一个磁体的磁场强度信息时，那么处理单元103识别当前轮胎为右前轮；当磁性传感器102采集磁场产生单元101产生的磁场强度信息为三个磁体的磁场强度信息时，那么处理单元103识别当前轮胎为左后轮；当磁性传感器102采集磁场产生单元产生101的磁场强度信息为四个磁体的磁场强度信息时，那么处理单元103识别当前轮胎为右后轮。

其中，磁性传感器102为单轴磁性传感器。

可选地，当磁场产生单元101包括一个磁体时，磁体设置在所述轮胎护泥板的正上方；当磁场产生单元101包括至少两个磁体时，至少两个磁体沿车轮护泥板的圆周方向均匀设置。

可以理解的是，如图3所示，当在轮胎对应的护泥板上设置的磁体个数为三个时，磁体沿轮胎护泥板的圆周方向均匀设置，优选地，三个磁体均匀设置在轮胎的上方，使得检测结果更加精准。

可选地，磁体为条形永久性磁铁。

图4为本发明实施例的轮胎位置识别方法的流程图。该方法可应用于上述的轮胎位置识别模块，如图4所示，该方法包括：

S1，获取至少一个旋转周期内磁性传感器采集的磁场强度信息；旋转周期为轮胎旋转一周的时间；

也就是说，在进行轮胎位置的识别时，磁性传感器实时采集磁场强度信息。并且以轮胎旋转一周的时间为一个采集周期。

S2，根据磁场强度信息确定特征点出现次数；

其中，在一个旋转周期(采集周期内)获取的磁场强度信息中，如果当前时刻的磁场强度值比前一时刻磁场强度值大，并且比后一时刻的磁场强度值大，或者，如果当前时刻的磁场强度值比前一时刻的磁场强度值小，并且比后一时刻的磁场强度值都小，那么当前时刻的磁场强度值为特征点。

S3，根据特征点出现次数查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎位置。

具体地，该轮胎位置识别方法首先获取至少一个旋转周期内磁性传感器采集的磁场强度信息，接着根据磁场强度信息确定特征点出现次数，并根据特征点出现次数查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎位置，算法步骤简单，识别轮胎位置速度快，不需要车辆的额外信号，定位精准，在更换轮胎之后，无需再去4S店重新标定轮胎位置，用户体验较好。

举例来说，以一个采集周期为例，车辆包括四个轮胎，分别为左前轮、左后轮、右前轮和右后轮，并且与左前轮、左后轮、右前轮和右后轮分别对应的安装的磁体个数为两个、三个、四个和一个。其中，在实际操作过程中，哪个轮胎对应几个磁体，不作具体限制，只要保证四个轮胎对应的磁体个数不同即可。因此，在磁体安装好之后，可提前预设磁体的安装个数与轮胎位置的对应关系，进而预设特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，根据磁性传感器采集的磁场强度信息获取特征点的出现次数之后，识别轮胎位置。

详细地，当特征点选当前时刻的磁场强度值比前一时刻磁场强度值大，并且比后一时刻的磁场强度值大的点时，并且特征点出现的次数为两次时，那么识别当前轮胎为左前轮；当特征点出现的次数为一次时，那么识别当前轮胎为右前轮；当特征点出现的次数为三次时，那么识别当前轮胎为左后轮；当特征点出现的次数为四次时，那么识别当前轮胎为右后轮；当特征点选当前时刻的磁场强度值比前一时刻磁场强度值小，并且比后一时刻的磁场强度值小的点时，并且特征点出现的次数为一次时，那么识别当前轮胎为左前轮；当特征点出现的次数为零次时，那么识别当前轮胎为右前轮；当特征点出现的次数为两次时，那么识别当前轮胎为左后轮；当特征点出现的次数为三次时，那么识别当前轮胎为右后轮。

可选地，根据磁场强度信息确定特征点出现次数的步骤，包括：根据磁场强度信息绘制磁场强度曲线图；根据磁场强度曲线图确定磁场强度峰值出现次数，磁场强度峰值为磁场强度波峰或者磁场强度波谷；根据磁场强度峰值出现次数查询预设的磁场强度峰值出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎位置。

如图5至图8所示，为磁性传感器采集的某个周期内的磁场强度信息随着时间的变化的曲线，其中，将曲线中的磁场强度的峰值作为特征点，那么可以根据旋转周期内曲线峰值个数来识别轮胎位置。其中，磁场强度峰值为磁场强度波峰或者磁场强度波谷。其中，磁场强度波峰定义为，当前时刻的磁场强度值比前一时刻磁场强度值大，并且比后一时刻的磁场强度值大的点为磁场强度波峰；磁场强度波谷定义为，当前时刻的磁场强度值比前一时刻磁场强度值小，并且比后一时刻的磁场强度值小的点为磁场强度波谷。其中，根据磁场强度值的峰值的个数来识别轮胎位置为：

如图5所示，当绘制磁场强度的曲线的波峰的个数为一个时，识别轮胎位置为右前轮，如图6所示，当绘制磁场强度的曲线的波峰的个数为两个时，识别轮胎位置为左前轮，如图7所示，当绘制磁场强度的曲线的波峰的个数为三个时，识别轮胎位置为左后轮，如图8所示，当绘制磁场强度的曲线的波峰的个数为四个时，识别轮胎位置为右后轮；

如图5所示，当绘制磁场强度的曲线的波谷的个数为零个时，识别轮胎位置为右前轮，如图6所示，当绘制磁场强度的曲线的波谷的个数为一个时，识别轮胎位置为左前轮，如图7所示，当绘制磁场强度的曲线的波谷的个数为两个时，识别轮胎位置为左后轮，如图8所示，当绘制磁场强度的曲线的波谷的个数为三个时，识别轮胎位置为右后轮。

其中，当环境理想时，磁场强度的峰值，还可以选为磁场强度信息的最大值作为特征点。

可选地，至少一个旋转周期包括N个旋转周期，N≥1，且N为整数；根据特征点出现次数查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎位置的步骤，包括：根据N个旋转周期中前M个旋转周期内特征点出现次数计算每个旋转周期内特征点出现次数的第一平均值；M<N,且M为正整数；根据第一平均值查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎第一位置；根据N个旋转周期中后(N-M)个旋转周期内特征点出现次数计算每个旋转周期内特征点出现次数的第二平均值；根据第二平均值查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎第二位置；在轮胎第二位置与轮胎第一位置相同时，确定轮胎第一位置为轮胎位置。

举例来说，N优选为5，M优选为3，进而，获取3个旋转周期内特征点出现的总次数，并计算出平均值即第一平均值作为一个旋转周内特征点出现的次数，查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎当前的位置为第一位置，接着再获取后2个旋转周期内特征点出现的总次数并计算出平均值即第二平均值作为一个旋转周内特征点出现的次数，查询预设的特征点出现次数与轮胎位置的对应关系，识别轮胎当前的位置为第二位置，当第一位置与第二位置相同时，确定第一位置为轮胎位置，进而，使得识别结果更加精准。

也就是说，以特征点为波峰为例，预设特征点次数与轮胎的位置的对应关系为左后轮为例，如果前三个旋转周期的特征点的波峰总数为9个，那么第一平均值为3，进而识别对应的轮胎的第一位置为左后轮，后两个旋转周期的特征点的波峰总数为6个，那么第二平均值为3，进而识别对应的轮胎的第二位置仍为左后轮，进而确定轮胎的位置识别正确。

如果前三个旋转周期的特征点的波峰总数为9个，那么第一平均值为3，进而识别对应的轮胎的第一位置为左后轮，后两个旋转周期的特征点的波峰总数为4个，那么第二平均值为2，进而识别对应的轮胎的第二位置为左前轮，第一位置与第二位置不相同，那么重启轮胎位置识别模块，直至第一位置与第二位置相同时，确定轮胎的第一位置为正确的轮胎位置。

其中，如果轮胎位置识别模块连续重启三次之后，第一位置与第二位置仍然不同，那么进行报错，及时告知用户对轮胎位置识别模块进行检查维修。报错信息可以通过胎压监测系统的通信模块上报给车身，通过车身的语音模块进行语音播报或者车身的显示模块进行显示警示。

需要说明的是，对于左前轮、右前轮和右后轮同样适用前述的判断方法。

可选地，获取至少一个旋转周期内磁性传感器采集的磁场强度信息之前，还包括：获取每个轮胎的向心加速度；根据每个轮胎的向心加速度确定每个轮胎的旋转周期。

其中，向心加速度的获取可以通过胎压监测系统获取，在获取每个轮胎的旋转周期之后，可以确定磁性传感器采集磁场强度信息的采集周期，从而根据每个采集周期内特征点出现的次数对轮胎的位置进行识别。

可选地，在获取每个轮胎的向心加速度之前，还包括：

获取车辆当前状态，车辆当前状态包括车辆当前行驶速度以及车辆当前启动时间与车辆上一次停止时间之间的时间间隔；当当前行驶速度大于预设行驶速度，且时间间隔大于预设时间间隔时，控制轮胎位置识别模块开启。

其中，车辆当前行驶速度优选为20km/h，预设时间间隔优选为30min。

具体来说，车辆启动，当车辆的当前行驶速度大于20km/h时，且车辆当前启动时间与车辆上一次停止时间之间的时间间隔超过30min时，轮胎位置识别模块才开启。也就是说，当车辆启动之后，车速超过20km/h，并且车辆当前启动时间例如为14点，车辆上一次停止时间为13点，那么此时控制轮胎位置识别模块开启。

更具体地，如图9所示，该轮胎位置识别方法包括以下步骤：

S10，开始，判断当前行驶速度是否大于20km/h，如果是，则执行步骤S11；如果否，则结束；

S11，判断车辆当前启动时间与车辆上一次停止时间之间的时间间隔是否大于预设时间间隔，如果是，则执行步骤S12；如果否，则结束；

其中，时间间隔优选为30min。

S12，启用轮胎位置识别模块；

S13，获取轮胎的向心加速度；

S14，获取轮胎的旋转周期；

S15，控制磁性传感器开启；

S16，获取一个旋转周期内的磁场强度信息；

S17，判断旋转周期个数是否超过5个；如果是，则执行步骤S18，如果否，则返回步骤S16；

S18，获取前三个旋转周期中的特征点出现的次数的第一平均值；获取后两个旋转周期中的特征点出现的次数的第二平均值；

S19，判断第一平均值是否等于第二平均值，如果是，则执行步骤S20；如果否，则返回步骤S10；

S20，输出与第一平均值对应的轮胎的位置；结束。

图10是本发明实施例的胎压监测系统的方框图。如图10所示，胎压监测系统200包括：上述的轮胎位置识别模块100，还包括胎压传感器104，胎压传感器104设置于轮胎上且与处理单元103电连接，用于采集轮胎的胎压值；通信模块105，与处理单元103电连接，用于发送轮胎的位置和轮胎的胎压值至显示模块，显示模块用于显示轮胎的位置和轮胎的胎压值。

也就是说，通过磁性传感器102获取磁场产生单元101产生的磁场强度信息，处理单元103根据预设的磁场强度信息与轮胎位置的对应关系，确定轮胎的位置之后，关闭磁性传感器102，控制压力传感器104开启，采集轮胎的胎压值，进而通过通信模块105将轮胎位置和轮胎的胎压值发送至车身显示模块进行显示，并且处理单元103中预设有胎压的上下限值，当压力传感器104采集的胎压值大于上限值或者小于下限值时，胎压监测系统200将该信息通过通信模块105发送至车身显示模块进行显示，并同时进行报警警示。其中，通信模块105为天线匹配网络。另外，胎压监测系统200还包括电池，晶体，低频网络等与胎压监测系统相匹配的模块。其中，电池、晶体和低频网络均与处理单元103电连接。

图11是本发明实施例的车辆的方框图。如图11所示，车辆300包括上述的胎压监测系统200。

根据本发明实施例提出的一种车辆、胎压监测系统、轮胎位置识别模块及方法，可通过设置在轮胎护泥板上的磁场产生单元，对应不同的轮胎位置，产生不同的磁场强度信息，并通过设置在轮胎上的磁性传感器采集磁场强度信息，进而处理单元根据采集的磁场强度信息查询预设的磁场强度信息与轮胎位置的对应关系，识别轮胎的位置，算法步骤简单，识别轮胎位置速度快，不需要车辆的额外信号，定位精准，在更换轮胎之后，无需再去4S店重新标定轮胎位置，用户体验较好。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。