CN114407583A - 一种轮胎状态监测方法及监测*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮胎状态监测方法，包括如下步骤：步骤一、布置传感器；步骤二、将轮胎分割成n个等分；步骤三、将每个等分视为圆弧，将每个等分通过两种传感器测量轮胎节距的距离数据；步骤四、根据最小二乘法等效扇形区域；步骤五、数据离散化处理；步骤六、将全新同款轮胎曲线与拟合曲线进行判断，差值与阈值进行比较，如超出则发出报警信号。本发明还公开了一种轮胎状态监测***。本发明通过双传感器感知融合信息获取轮胎花纹深度数据，并基于三次插值拟合算法进行轮胎花纹深度轮廓曲线构建，通过域控制器计算得出轮胎状态，并驱动摄像头拍摄定位图像报告给驾驶员，实现全天候高精度实时监控汽车轮胎状态，保障行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎的监测方法及监测***，具体涉及一种轮胎状态监测方法及监测***，属于轮胎监测技术领域。
背景技术
轮胎作为汽车的主要部件之一，影响车辆行驶时的性能和安全，轮胎表面磨损严重以及轮胎气压异常，在高速行驶或急刹车等情况下易引发爆胎。
目前，人工检测是汽车轮胎磨损程度的主要检测方法，通过检测轮胎花纹深度以及胎肩的花纹磨损来定义测量胎面花纹磨损程度，无轮胎胎面异物(石子、钉子等)报警装置，通过肉眼观测轮胎胎面异物及磨损情况，存在不方便以及主观性较强等问题。
公开号为CN111062093A的中国发明专利公开了一种基于图像处理和机器学***均正确率、预测值与真实值的混淆矩阵作为衡量指标。该专利中，摄像头传感器获取轮胎图像信息易受天气、污染物等干扰因素影响，可能引起获取数据不准确，导致轮胎寿命预测误差甚至错误；另外在夜间环境下，由于光线问题，摄像头存在无法识别轮胎状态风险，容易引起误判断。
公开号为CN108556568A的中国发明专利公开了车辆轮胎检测装置：包括微处理器、超声波发生器、超声波接收传感器以及显示器；所述微处理器电路连接超声波发生器、超声波接收传感器以及显示器；其中所述超声波接收传感器点阵式集成排列。同时该专利还提供了一种轮胎检测***，基于超声波检测原理，通过点阵式超声波接收模块采集车辆轮胎回弹的超声波信息，以能够使微处理器根据该回波信息进行汽车轮胎磨损情况、剩余使用寿命、胎体是否刺入异物、胎体是否产生形变、胎内是否存在暗裂情况等多种检测。该专利中，超声波雷达测距单个雷达无法实现，需要超声波雷达阵列组合实现，对于雷达布置空间要求更高；而且极端恶劣天气下，超声波雷达属于机械波，回波易受雨水杂物干扰，引起误判断，带来行车危险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于毫米波雷达、双目摄像头多传感器融合技术，实现全天候高精度实时监控汽车轮胎状态的效果，保障行车安全的轮胎状态监测方法。
本发明具体是这样实现的：
一种轮胎状态监测方法，包括如下步骤：
步骤一、布置传感器
在汽车上布置两种监测轮胎状态的传感器；
步骤二、根据轮胎结构，确定一个轮胎花纹由m个轮胎节距组成，按照每个轮胎花纹的长度对轮胎进行扇形分割，将轮胎分割成n个等分；
步骤三、将每个等分视为圆弧，将每个等分通过两种传感器各测量m个轮胎节距的距离数据，其中第i个等分通过一个传感器测量的数据分别记为Di1、Di2、Di3…Dim，第i个等分通过另一个传感器测量的数据分别记为Di1’、Di2’、Di3’…Dim’；
步骤四、根据最小二乘法等效扇形区域，
得到n个样本数据D1、D2……Dn。
步骤五、数据离散化处理
得到n个样本之后，对数据作拟合曲线进行光顺化处理，利用三次样条插值法，每个分段内构造一个三次多项式，使其插值函数除满足插值条件，根据最佳一致逼近原则，在误差允许范围内，筛选出样条曲线通过点，得到拟合曲线C。
步骤六、根据中央域控制器获取全新同款轮胎C0，并设定差异阈值，将曲线C0与拟合曲线C在中央域控制器进行判断，C0与C的差值与阈值进行比较，如超出则发出报警信号并驱动传感器进行拍摄，上传图像至显示器。
更进一步的方案是：
所述传感器为毫米波雷达和双目摄像头。
更进一步的方案是：
双目摄像头布置在汽车的四个轮胎上方的车身上，毫米波雷达布置在四个轮胎的后方车身上。
更进一步的方案是：
所述毫米波雷达、双目摄像头分别与中央域控制器通过CAN相连，中央域控制器还连接有显示器和车身控制模块，车身控制模块连接有***控制开关。
更进一步的方案是：
轮胎节距的数量m为3～5个。
更进一步的方案是：
轮胎等分的数量n为24～36个。
更进一步的方案是：
所述显示器为MP5。
更进一步的方案是：
拟合曲线C的具体处理流程包括：
1)计算Di、Di-1(2≤i≤n)直线的斜率，此为相邻两点一阶导数，即样条曲线第一边界条件；
2)搜索所有数据样本中深度D距离i(2≤i≤n)等分点D值最近的点，对所有样本进行拟合，用追赶法得到Di、Di-1样条函数
3)从而得到轮胎花纹深度拟合曲线C。
本发明还提供了一种轮胎状态监测***，采用了本发明的轮胎状态监测方法。
本发明采用高精度毫米波雷达和双目摄像头，基于毫米波雷达和双目摄像头的监测***，利用轮胎扇形分割法原理，通过双传感器感知融合信息获取轮胎花纹深度数据，并基于三次插值拟合算法进行轮胎花纹深度轮廓曲线构建，通过域控制器计算得出轮胎状态，并驱动摄像头拍摄定位图像报告给驾驶员，实现全天候高精度实时监控汽车轮胎状态，保障行车安全。
附图说明
图1为传感器***架构图；
图2为本发明一个实施例的轮胎花纹截面示意图；
图3为本发明一个实施例的轮胎扇形分割示意图；
图4为本发明一个实施例轮胎花纹深度样条曲线图；
图5为本发明一个实施例的***工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种轮胎状态监测方法，工作流程如附图5所示，包括如下步骤：
步骤一、传感器布置
在汽车的四个轮胎上部的车身上布置4个双目摄像头，在四个轮胎的后方车身上布置4个毫米波雷达。
步骤二、如附图2所示，根据轮胎结构，明确轮胎花纹由4个轮胎节距组成，如附图3所示，按照每个轮胎花纹的长度对轮胎进行扇形分割，分割成30个等分；
步骤三、将每个等分视为圆弧，将每个等分通过双目摄像头和毫米波雷达各测量4个轮胎节距的距离数据，其中第1个等分通过毫米波雷达测量的数据分别记为D11、D12、D13、D14，第1个等分通过双目摄像头测量的数据分别记为D11’、D12’、D13’、D14’；
步骤四、根据最小二乘法等效扇形区域，
据此类推分别得到Di(i＝1、2、3…30)；从而得到30个样本数据；D1、D2…D30；
步骤五、数据离散化处理。
得到30个样本之后，需要对数据作拟合曲线进行光顺化处理，利用三次样条插值法，每个分段内构造一个三次多项式，使其插值函数除满足插值条件，根据最佳一致逼近原则，在误差允许范围内，筛选出样条曲线通过点，具体流程：
1)计算Di、Di-1(2≤i≤30)直线的斜率，此为相邻两点一阶导数，即样条曲线第一边界条件；
2)搜索所有数据样本中深度D距离i(2≤i≤30)等分点D值最近的点，对所有样本进行拟合，用追赶法得到Di、Di-1样条函数
3)从而得到轮胎花纹深度拟合曲线C1如图4所示。
步骤六、根据中央域控制器获取全新同款轮胎C0，并设定差异阈值，将曲线C0与拟合曲线C在中央域控制器进行判断，C0与C的差值与阈值进行比较，如超出则发出报警信号并驱动双目摄像头进行拍摄，上传图像至MP5。
本实施例能够通过毫米波雷达及双目摄像头融合，对轮胎进行扇形分割，采用最小二乘法及三次样条插值法实现轮胎花纹深度曲线拟合，监控轮胎状态并以图像和声音方式告知驾驶员，避免因轮胎故障造成事故。
实施例2
本实施例提供了一种轮胎状态监测***，采用了实施例1的轮胎状态监测方法。
本实施例还提供了轮胎状态监测***中的汽车传感器的具体布置方式，在汽车的四个轮胎上部的车身上布置4个双目摄像头，在四个轮胎的后方车身上布置4个毫米波雷达，如附图1所示，毫米波雷达、双目摄像头分别与中央域控制器通过CAN相连，中央域控制器还连接有显示器和车身控制模块，车身控制模块连接有***控制开关。必要时可以设置轮速传感器，用于测量汽车车轮转速。轮速传感器也与中央域控制器相连。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
Claims (10)
1.一种轮胎状态监测方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、布置传感器
在汽车上布置两种监测轮胎状态的传感器；
步骤二、根据轮胎结构，确定一个轮胎花纹由m个轮胎节距组成，按照每个轮胎花纹的长度对轮胎进行扇形分割，将轮胎分割成n个等分；
步骤三、将每个等分视为圆弧，将每个等分通过两种传感器各测量m个轮胎节距的距离数据，其中第i个等分通过一个传感器测量的数据分别记为Di1、Di2、Di3…Dim，第i个等分通过另一个传感器测量的数据分别记为Di1’、Di2’、Di3’…Dim’；
步骤四、根据最小二乘法等效扇形区域，
得到n个样本数据D1、D2……Dn；
步骤五、数据离散化处理
得到n个样本之后，对数据作拟合曲线进行光顺化处理，利用三次样条插值法，每个分段内构造一个三次多项式，使其插值函数除满足插值条件，根据最佳一致逼近原则，在误差允许范围内，筛选出样条曲线通过点，得到拟合曲线C；
步骤六、根据中央域控制器获取全新同款轮胎C0，并设定差异阈值，将曲线C0与拟合曲线C在中央域控制器进行判断，C0与C的差值与阈值进行比较，如超出则发出报警信号并驱动传感器进行拍摄，上传图像至显示器。
2.根据权利要求1所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
步骤一中，传感器为毫米波雷达和双目摄像头。
3.根据权利要求2所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
双目摄像头布置在汽车的四个轮胎上方的车身上，毫米波雷达布置在四个轮胎的后方车身上。
4.根据权利要求2或3所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
所述毫米波雷达、双目摄像头分别与中央域控制器通过CAN相连，中央域控制器还连接有显示器和车身控制模块，车身控制模块连接有***控制开关。
5.根据权利要求4所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
所述显示器为MP5。
6.根据权利要求1所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
轮胎节距的数量m为3～5个。
7.根据权利要求1所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
轮胎等分的数量n为24～36个。
8.根据权利要求1所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
步骤六中，传感器为双目摄像头。
9.根据权利要求1所述轮胎状态监测方法，其特征在于：
拟合曲线C的具体处理流程包括：
1)计算Di、Di-1直线的斜率，其中2≤i≤n，此为相邻两点一阶导数，即样条曲线第一边界条件；
2)搜索所有数据样本中深度D距离i等分点D值最近的点，对所有样本进行拟合，用追赶法得到Di、Di-1样条函数；
3)从而得到轮胎花纹深度拟合曲线C。
10.一种轮胎状态监测***，其特征在于：所述***采用了权利要求1至9任一权利要求所述的轮胎状态监测方法。
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