具体实施方式

申请人已经通过实验验证了标准化(normalized)车轮速度(即，所获取/所测量的车轮速度和对应的机动车辆速度之间的比率)与车轮在道路路面内的凹凸上行驶或冲击道路路面内的凹凸相关。在以下部分中，术语“凹凸”指道路路面上潜在存在的任何障碍物(诸如人行道、坑洼、路缘和减速带等)。

基于所进行的测试的结果，申请人已经设计并且开发了如以下部分所述的用以检测道路路面的不规则的创新技术，该技术包括预备步骤和实际凹凸检测步骤。

更具体地，该技术的优化的预备步骤涉及执行测试，该测试设想充气轮胎以机动车辆不同的速度在不同类型的凹凸上行驶或冲击不同类型的凹凸。还利用具有(在压力、大小和刚度方面的)特定特性的不同类型的充气轮胎、并且利用具有(例如，在减震器刚度方面的)特定特性的不同类型的车辆来实施预备测试步骤。

特别地，进行至少三个测试活动以研究与以下方面相关的响应：

(i)道路路面的状态和道路路面的凹凸的类型；

(ii)机动车辆的类型和充气轮胎的类型；以及

(iii)机动车辆的速度。

图1利用框图来示意性地示出用于识别道路路面的凹凸的系统1的功能架构。

特别地，用于识别道路路面的凹凸的系统1包括获取装置11，该获取装置11被安装在配备有两个或更多车轮的机动车辆上，各个车轮配备有充气轮胎并且耦合至所述机动车辆的车辆总线20(例如，基于标准控制器局域网(Controller Area Network(CAN))总线)。

根据优选的变形例，获取装置11被固定/绑定至机动车辆的底盘。特别地，获取装置11以经受与机动车辆的底盘经受的振动相同的振动的方式连接至机动车辆的底盘。

优选地，获取装置11被置于机动车辆的OBD连接器附近。

用于识别道路路面的凹凸的系统1还包括处理装置12，该处理装置12在有线或无线模式下连接至获取装置11。

获取装置11被配置为从车辆总线20获取指示机动车辆的速度和所述机动车辆的车轮的速度的信号(为了方便起见，速度信号以公里/小时或英里/小时来表示)。此外，获取装置11被配置为在输出处提供指示机动车辆的速度和其车轮的速度的测量结果。

获取装置11还被配置为从车辆总线20获取与机动车辆的行驶相关联的信号。特别地，获取装置11被配置为从车辆总线20获取诸如垂直加速度、横摆角速度(yaw rate)、俯仰和侧倾(其利用陀螺仪得到)、车辆的转向角、以及与车辆的位置相关的信息(其利用GPS信号得到)等的信号。

根据第一实施例，处理装置12被配置为从获取装置11接收指示机动车辆的速度和所述机动车辆的车轮的速度的测量结果。此外，处理装置12被配置为还从获取装置11接收指示车辆的转向角和与车辆的位置相关的信息(其利用GPS信号得到)的测量结果。

更具体地，用至少50Hz的采样频率进行与车轮速度相关的信号的获取。优选地，用100Hz的采样频率进行与车轮速度相关的信号的获取。

处理装置12用于分析指示所述机动车辆的车轮的转向角的测量结果，因此使用改变所述测量结果的分布的变换。特别地，处理装置12在可变长度的道路路面的基准段上，对指示所述机动车辆的车轮的转向角的测量结果进行FFT(快速傅里叶变换)。道路路面的基准段具有可变和/或可调的长度；道路路面的基准段的长度是2至25线性米(linearmeter)，优选为5至10线性米。

所述分析利用FFT使得能够识别指示车轮的转向角的测量结果的频率内容；此外，所述分析使得能够突出根据在基准段内的机动车辆的驾驶员的驾驶风格而变化的最小阈值。

因此，处理装置12被配置为例如对指示机动车辆的车轮的速度的测量结果进行滤波。还在道路路面的基准段上进行对指示机动车辆的车轮的速度的测量结果的滤波。

滤波至少为高通型；优选地，滤波为带通型。在高通滤波器内使用在前面的部分中通过对指示车轮的转向角的测量结果进行分析而确定的最小阈值；通过这种方式，能够仅分析包含与道路路面的凹凸相关而与车辆的驾驶员的驾驶风格的信息不相关的信号部分。

然后，处理装置12被配置为基于指示机动车辆的速度和其车轮的速度的测量结果来计算标准化车轮速度，该标准化车轮速度指示车轮速度相对于机动车辆的速度的比率(优选为百分比比率)。

可选地，处理装置12被配置为基于指示机动车辆的速度和其车轮的速度来计算标准化车轮速度，该标准化车轮速度指示车轮速度相对于机动车辆的速度的比率(优选为百分比比率)，并且随后在道路路面的基准段上对标准化车轮速度进行滤波。

因此，处理装置12被配置为计算所述标准化车轮速度在道路路面的基准段上的标准偏差。

上述预备步骤涉及基于所进行的测试的结果来确定一个或多个预定义模型，以在基准段上将标准化车轮速度的标准偏差与道路路面的凹凸的存在相关联。实质上，预备测试步骤接连包括如下的子步骤：在使充气轮胎以机动车辆的不同速度在不同的凹凸上行驶和/或冲击不同的凹凸的情况下进行测试；在所进行的测试期间，获取车轮速度和机动车辆的速度，并且关于利用车轮速度和机动车辆的相应速度之间的比率所进行的测试，来计算标准化车轮速度；以及构建用于将标准化速度的标准偏差与道路路面上的凹凸相关联的至少一个模型。优选地，预备步骤涉及根据充气轮胎的类型和机动车辆的类型来构建若干模型。

因此，将所述标准化车轮速度的标准偏差与在预备测试步骤期间所开发的预定义模型相比较，并且将该标准偏差用于识别道路路面的凹凸的存在。能够利用与车辆的位置相关的信息(其利用GPS信号得到)来定位已被识别出的凹凸。

根据另外的实施例，处理装置12被配置为从获取装置11接收指示垂直加速度(沿z轴)的测量结果。此外，处理装置12被配置为还从获取装置11接收指示转向角和与车辆的位置相关的信息(其利用GPS信号得到)的测量结果。获取装置11还被配置为从车辆总线20获取与机动车辆的行驶相关的信号，并且向处理装置12发送与机动车辆的行驶相关的信号。特别地，获取装置11被配置为从车辆总线20获取诸如横摆角速度、俯仰和侧倾等的信号(其利用陀螺仪得到)。

更具体地，以至少10Hz的采样频率进行与垂直加速度相关的信号的获取。

因此，处理装置12被配置为最初对指示垂直加速度的测量结果进行滤波。在可变长度的道路路面的基准段对指示垂直加速度的测量结果进行滤波。道路路面的基准段具有可变和/或可调的长度；道路路面的基准段的长度是2至25线性米，优选为5至10线性米。

滤波优选为高通型；高通滤波器的最小滤波阈值优选为小于或等于0.1Hz。

一旦进行了高通滤波，则处理装置12旨在通过改变所述测量结果的分布的变换来分析指示垂直加速度的测量结果。特别地，处理装置12对指示在基准段上的垂直加速度的测量结果进行FFT(快速傅里叶变换)。

所述分析利用FFT使得能够识别指示在基准段上的垂直加速度的测量结果的频率内容。

因此，处理装置12被配置为计算指示在基准段上的垂直加速度的测量结果的标准偏差。特别地，处理装置12被配置为计算指示在基准段上且在相关频率处的垂直加速度的测量结果的标准偏差。优选地，相关频率包括机动车辆的悬架系统振动的第一频率范围；优选地，第一频率范围是1.5Hz至3Hz。优选地，相关频率还包括机动车辆的底盘的振动的第二频率范围。

上述预备步骤涉及基于所进行的测试的结果来确定一个或多个预定义的模型以将指示在基准段上且在相关频率处的垂直加速度的测量结果的标准偏差与道路路面的凹凸的存在和大小相关联。

实质上，预备测试步骤连续包括如下的子步骤：通过使充气轮胎以机动车辆的不同的速度在不同的凹凸上行驶和/或冲击不同的凹凸来进行测试；在所进行的测试期间获取垂直加速度；以及构建用于将垂直加速度的标准偏差与道路路面的凹凸的存在和大小相关联的至少一个模型。

优选地，预备测试步骤涉及根据充气轮胎的类型和机动车辆的类型来构建若干模型。

因此，将指示在基准段上的垂直加速度的所述测量结果的标准偏差与在预备测试步骤期间所开发的预定义模型相比较，并且将该标准偏差用于识别道路路面的凹凸的存在。能够利用与车辆的位置相关的信息(其利用GPS信号得到)来定位已被识别出的凹凸。

可以交替使用在前面的部分中所描述的第一和第二实施例，以识别道路路面的凹凸的存在。可以同时且并列使用在前面的部分中所描述的第一和第二实施例以用更高的精度和更高的可靠度来识别道路路面的凹凸的存在。

图2示意性地示出用于识别道路路面的凹凸的系统1*的第一变形例，其中，利用远程地无线地(例如，利用诸如GSM、GPRS、EDGE、HSPA、UMTS、LTE、LTE-Advanced和/或第五代无线通信系统(甚至更高)等的一个或多个移动通信技术)连接至获取装置11的云类型的计算系统12*来实现/执行处理装置12。

相反地，参考图3，在用于识别道路路面的凹凸的系统1**的第二变形例中，利用安装在机动车辆2上的机动车辆的电子控制单元(ECU)12**来实现/执行处理装置12。电子控制单元12**能够方便地作为特别专用于识别道路路面的凹凸的控制单元，或者作为专用于还包括了识别道路路面的凹凸的各种任务的控制单元。