CN114729513A - 用于评估路段的不平整参数的方法和*** - Google Patents

Abstract

公开了用于评估具有长度(L)的路段的不平整参数的方法和***；该方法和***考虑了路面不平整引起的车身运动，并且基于对装配至车辆的不同车轴的至少两个轮胎在多圈轮胎旋转过程中的变形的评估。

Description

用于评估路段的不平整参数的方法和***

技术领域

本发明涉及用于评估路段的不平整参数的方法和***。

本发明还涉及一种车辆，所述车辆具有装配在其上的至少两个轮胎，所述至少两个轮胎属于所述车辆的不同车轴。

背景技术

路面轮廓是影响车辆性能，例如驾驶舒适性、操控性、燃料消耗、轮胎滚动阻力和轮胎/车辆磨损的最重要因素之一。

关于路面轮廓的动态了解是非常有价值的信息，例如用于安排路面和/或基础设施管理以及跟踪路面状况。

为此，国际标准化组织已于1998年在以下出版物中引入了标准化路面轮廓分类：ISO 13473-1，Characterization of Pavement Texture by Use of Surface Profiles。

ISO 13473-1根据纹理空间波长(即，路面轮廓的周期性重复部分之间的距离)将路面纹理/轮廓分为四个主要类别(见图1)：

·微纹理—纹理空间波长小于0.5mm

·大纹理—纹理空间波长在0.5mm到50mm之间

·巨型纹理—纹理空间波长在50mm到0.5m之间

·不平整—纹理空间波长在0.5m到50m之间(或高达100m)

为了进一步标准化路面分类，美国国家公路合作研究计划已于1982年定义了国际路面粗糙度指数(IRI)。

IRI通常是路面轮廓不平整的测量值并且它可以通过使用激光轮廓仪直接测量或者通过使用校准车辆间接测量，如例如在以下网站：https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/pavem ents/pccp/05068/002.cfm于本申请的优先权日可检索的以下文件中所述的那样。

参照图1，现在简要讨论路面轮廓纹理的不同影响。微纹理、大纹理和巨型纹理在下文中统称为短期不规则，它们影响轮胎/路面摩擦并因此影响轮胎抓地力和磨损，并且它们的幅度可以通过测量车轮滑移率来评估。例如，US 2016/0201277 A1和WO 2011/054363A1描述了用于通过使用从ABS传感器获得的代表车轮转速的信号来基于车轮滑移率的测量检测短期路面不规则的方法。

上述方法通常不适用于评估长期不规则(路面不平整)，因为长期不规则对车身运动的影响大于车轮滑移率；即使在车轮不滑移的完全平坦的路面上，车辆也会表现出不平整引发的车身运动。

另一方面，长期不规则，即参照图1的路面不平整，由于不平整引发的车身运动而在确定驾驶舒适度或车辆磨损程度方面扮演着主要角色。

在下文中，路面不平整和长期路面不规则将用作同义词。

参照2A，定性描绘了路面不平整对车身运动的影响，例如显示了车辆的俯仰和起伏。

现在参照图2B，其中路面不平整对车辆的影响在例如如下所述的所谓的“四分之一汽车模型”的框架中定量显示：Sayers,M.W.and Karamihas,S.M.,The Little Book ofProfiling:Basic Information about Measuring and Interpreting Road Profiles，密歇根大学交通研究所，1998年9月。

图2B的特征在于车身运动敏感度相对于不平整路面轮廓的空间波长的双峰性质：空间波长为2米和/或20米的路面不平整对车身运动的影响将大于具有2米到20米之间的空间周期性的其他路面不平整对车身运动的影响。另一方面，周期性小于0.5米或大于100米的路面粗糙度基本上不会影响车身运动。

车身运动通常能够使用安装在车辆本身中的加速度计来评估，例如许多现代汽车中存在的惯性平台；然而，这种方法的主要缺点是车身运动与路面轮廓的联系需要精确知道悬架***响应和轮胎特征，悬架***响应和轮胎特征会随时间而变化，例如由于轮胎压力的变化。

为了克服这个问题，US 9840118 B2中公开了一种路面分类***，其具有：安装在车轴上的加速度计，该加速度计能够测量车辆的车轴的竖直加速度；和安装在轮胎上的压力传感器，以跟踪轮胎压力随时间的变化。然而，为了在确定车身运动时适当考虑轮胎特征，除了安装在车轴上的加速度计和安装在轮胎上的压力传感器之外，US 9840118 B2还具有与车辆控制***进行电子通信的轮胎数据远程数据库。此外，每个轮胎都必须用标签(即RFID标签)进行识别。

发明内容

本申请人理解，已知的路面不平整测量方法和***由于缺少对轮胎滚动期间直接在轮胎路面接触区域处的车辆路面相互作用的了解而表现出固有的局限性，该相互作用基本上由由于在车辆沿着路段行驶期间通过悬架***作用在车轮上的竖直力而导致轮胎变形(及其变化)表示。

当装配至车辆的车轮上时，实际上，由于车身的重量，轮胎会在竖直力的作用下变形，使得轮胎与滚动表面之间形成接触区域，如图5所示，并且在车辆行驶期间，轮胎变形也由于车身运动而变化。

另一方面，对于某些类型的轮胎，尤其是那些需要高水平性能的轮胎，监测单元已经研究了一段时间，如图6所示，当监测单元放置在所述轮胎内时，其任务将是检测轮胎的特征值。

这些监测单元特别适用于直接监测轮胎路面接触区域处的轮胎路面相互作用并且尤其适用于评估多圈轮胎旋转过程中轮胎变形变化，例如通过监测单元在进入轮胎接触区域所经历的径向加速的测量(和进一步处理)。

本申请人理解，克服已知方法的固有局限性的方式是将轮胎变形与路段的不平整轮廓直接联系起来。

因此，本申请人面临的问题是，在没有安装在车辆上的任何专用硬件(如加速度计)或复杂软件的情况下，而是例如通过使用上述监测单元监测轮胎路面相互作用来评估路段的不平整参数。

本申请人首先注意到，相对于集中的颠簸或突然的车辆制动，路面不平整可能会以非常不同的方式导致轮胎变形。

车辆在不平整路段上行驶期间，轮胎会经受轻微的变形，同时由于路面不平整引起的大部分扰动通过悬架***传递给车身。

轮胎传递给车身的反复扰动会引起车身的低频运动，车身的低频运动转而会导致作用在每个轮胎上的竖直力发生变化，最终导致轮胎变形在与车身运动大致相同的低频下发生变化。

换句话说，与集中的路面颠簸不同，路面不平整可以在相对较长的距离上以分布方式激发车身运动，使得车身的与不平整相关的运动具有低频性质(≈1Hz)，其相对振荡周期通常在多圈轮胎旋转过程中延长。

这适用于重量通常为几百千克的典型车身的高惯性；例如在图3和图4中，图示了低频车辆俯仰和起伏。作为一般规则，车辆越重和/或轴距越大，与不平整相关的车身运动的频率越低。

在了解了不平整引起的车身运动在多圈轮胎旋转过程中引发显著低频(≈1Hz)轮胎变形中的作用后，本申请人意识到在通过使用用于测量轮胎变形的监测单元评估路面不平整参数时必须考虑车身运动。

在前面观察的推动下，本申请人专注于车身运动和轮胎滚动的相对动力学，并进一步注意到由于车身运动的低频性质(≈1Hz)，轮胎在分别针对车辆俯仰和起伏的图3和图4中所示的车身振动周期期间会经历大量的旋转。

事实上，轮胎的典型旋转频率在10Hz范围内(在约80km/h的速度下)，使得车身运动和轮胎滚动具有非常不同的时间尺度，与轮胎滚动相比，车身运动相对较慢(1Hz对10Hz)。

因此，本申请人进一步理解，通过评估多圈轮胎旋转(具有快速变化(≈10Hz)动力学的轮胎旋转)过程中的轮胎变形变化，与轮胎相关联的车身部分的不平整引起的运动(≈1Hz)可以被非常有效地评估并且最重要的是在使用轮胎监测单元评估路段的不平整参数时被考虑在内。与轮胎能够相关联(或相关联)的车身部分在下文中是指，相比其余部分，车辆的更靠近轮胎的部分，尤其是竖直位于轮胎顶部的车身部分。

更详细地，本申请人理解，对车辆的单个轮胎的变形变化的了解(类似地将上述“四分之一汽车”模型应用于通过轮胎监测单元执行的测量)不足以进一步辨别(并在路面不平整参数评估中考虑)相关联的车身正在经历哪种不平整引起的车身运动，即相关联的车身部分是否由于俯仰、起伏、滚动或其组合而移动。

另一方面，当评估多圈轮胎旋转过程中装配至车辆的不同车轴上的至少两个轮胎的相应变形时，可以针对每个轮胎获得相应变形曲线：对这样的变形曲线的分析将允许辨别并考虑与相应轮胎相关联的车身部分的运动。

例如，可以了解车辆是否由于路面不平整而发生俯仰和/或起伏，或者车辆是否只是在制动或加速。

例如，俯仰是一种车身运动，其中车辆的前部和后部以反相性质相对于彼此移动，相反的情况适用于如图3和图4所示的车辆起伏。类似的考虑也适用于车辆滚动。

换言之，本申请人理解，通过评估属于车辆的不同车轴的至少两个轮胎在多圈轮胎旋转(例如，对应于轮胎接触区域的监测单元的每次通过)过程中的轮胎变形变化，可以辨别低频率(≈1Hz)不平整引起的车辆运动，但最重要的是，在评估路段的不平整参数时将该车辆运动考虑在内。

总而言之，已经发现，可以基于属于车辆的不同车轴的至少两个轮胎的多圈轮胎旋转过程中的变形曲线来评估路段的不平整参数，不需要详细了解车辆悬架***并且不需要安装在车身和/或车轴上的任何复杂的硬件或软件。

鉴于前面的讨论，这适用的原因在于关于装配在车辆的不同车轴上的至少两个轮胎的轮胎变形的信息可以同时考虑在多圈轮胎旋转过程中车身运动期间通过悬架***作用在轮胎上的竖直力的变化以及悬架***和轮胎刚度本身的过滤效果两者。

示例性地，可以通过至少在对应于轮胎旋转期间的接触区域的被关联至轮胎的监测单元通过期间测量径向加速度(或描述轮胎的变形的另一量)来获得轮胎旋转(或通过)过程中的轮胎变形值并对所测量的量进行处理以便获得轮胎在旋转(或通过)过程中所经历的轮胎变形值。

对应于轮胎接触区域的被关联至轮胎的监测单元的通过在下文中是指监测单元在轮胎旋转期间跨越一角度(例如，约120度)，该角度包括(但不一定围绕居中)轮胎接触区域，如图5B所示。

上面讨论的变形评估可以在多圈轮胎旋转(或通过)过程中重复进行，以获得轮胎变形的多个值(每圈轮胎旋转或每次通过有一个值)，这些值可以进一步集合在代表轮胎沿着所述路段在多圈旋转过程中的变形的曲线中；例如，图10示出了根据前面讨论的步骤获得的车辆的四个轮胎沿着260米长的路段在多圈轮胎旋转过程中的相应变形曲线(图10中的实圆表示每圈轮胎旋转或每次通过)。

为了获得严谨的方案，这里值得强调的是，为了本发明的目的，关注多圈轮胎旋转过程中的轮胎变形变化，而不是轮胎单圈旋转内的变形变化。

在此还值得进一步强调的是，为了本发明的目的，不必评估在轮胎每转一圈时轮胎的变形，而是根据车速，每隔一圈轮胎旋转进行变形评估或以其他较慢的速率进行变形评估可能就足够了：车速越高，轮胎旋转越快，并且评估每圈轮胎旋转的轮胎变形以便适当考虑相对缓慢变化的(≈1Hz)车身运动的需要越低。

例如，在80km/h的速度下，对于约2米的典型轮胎周长来说，轮胎旋转频率约为10Hz，使得通常可以评估每圈轮胎旋转的轮胎变形，以便适当考虑≈1Hz车身运动；当车速增加时，轮胎旋转频率相应增加，使得可以在某些旋转(或甚至每隔一圈轮胎旋转)中跳过变形评估，不会妨碍正确考虑≈1Hz车身运动的可能性。

一旦已经获得了属于车辆的不同车轴的至少两个轮胎的相应变形曲线，就可以基于所述曲线评估路段的不平整参数。

在第一方面中，本发明涉及一种用于评估具有长度(L)的路段的不平整参数的方法，其中所述长度(L)至少对应于多圈轮胎旋转。

该方法包括：将相应监测单元关联至车辆的至少两个轮胎，所述监测单元包括至少一个相应传感元件，所述传感元件适于测量描述所述轮胎的相应变形的至少一个量。

该方法还包括：将所述至少两个轮胎装配至所述车辆的相应车轮，其中所述相应车轮属于所述车辆的不同车轴；以及操作所述车辆以致使所述至少两个轮胎在滚动表面上沿着所述路段旋转，其中由于所述装配和操作，所述至少两个轮胎变形，以便在所述至少两个轮胎中的每个轮胎与所述滚动表面之间形成相应接触区域。

该方法还包括：对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎，至少在对应于所述相应接触区域的所述相应监测单元的相应通过期间测量描述所述轮胎的相应变形的所述量。

该方法还包括：对于所述相应通过中的每次通过，处理所测量的量以获得所述至少两个轮胎中的每个轮胎在所述相应通过中的每次通过中经历的相应轮胎变形的值，以便对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎而言获得在多圈轮胎旋转过程中所述相应轮胎变形的相应多个值。

该方法还包括：集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎而言获得代表在所述轮胎沿着所述路段多圈旋转过程中所述相应车身部分的运动的相应曲线。

该方法还包括：基于对所述至少两条曲线的处理来评估所述路段的所述不平整参数。

在第二方面中，本发明涉及一种用于评估所述路段的不平整参数的***。

该***进一步包括适于分别与所述车辆的至少两个轮胎相关联的至少两个监测单元，所述至少两个监测单元中的每个进一步包括至少一个传感元件，所述传感元件适于测量描述当所述至少两个轮胎被装配至车辆的相应车轮并且所述车辆***作以致使所述轮胎在滚动表面上旋转时所述至少两个轮胎的相应变形的至少一个量，并且其中，由于所述装配和操作，所述轮胎变形以便在所述至少两个轮胎与所述滚动表面之间形成相应接触区域。

该***还包括至少一个处理单元，所述处理单元包括适于评估具有长度(L)的路段的不平整参数的软件模块，其中所述软件模块适于在所述至少两个轮胎属于所述车辆的不同车轴的情况下对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎，测量描述至少在对应于所述相应接触区域的所述相应监测单元的相应通过期间所述轮胎的相应变形的所述量。

该软件模块还适于：对于所述相应通过中的每次通过，处理所测量的量以获得所述至少两个轮胎中的每个轮胎在所述相应通过中的每次通过中经历的相应轮胎变形的值，以便对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎而言获得在多圈轮胎旋转过程中所述相应轮胎变形的相应多个值。

该软件模块还适于：集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎而言获得代表在所述轮胎沿着所述路段的多圈旋转过程中所述相应车身部分的运动的相应曲线。

该软件模块还适于基于对所述至少两条曲线的处理来评估路段的所述不平整参数。

上述软件模块中的至少一些可以在包含在监测单元内的处理单元中实施(例如，作为固件模块)。适于处理所测量的量和/或集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值和/或比较所述至少两条曲线的相对趋势的软件模块可以在安装或待安装在轮胎外部的控制单元中实施，例如所述控制单元安装在车辆上和/或安装在车辆驾驶员的个人设备上(例如，智能手机或其他便携式设备)或安装在云服务器中。

在第三方面中，本发明涉及一种车辆，所述车辆具有装配在其上的至少两个轮胎，所述至少两个轮胎属于所述车辆的不同车轴，所述车辆包括如上所述用于评估路段的不平整参数的***。

在上述方面的一个或多个中，本发明可以包括以下优选特征中的一个或多个。

优选地，所述量的所述测量以大于或等于0.5KHz、优选大于或等于1KHz、甚至更优选大于或等于5KHz的测量频率进行。

以这种方式，可以在几个约束之间实现最佳权衡：测量持续时间、测量期间的功耗、以及从监测单元到控制单元或从控制单元到监测单元的数据传输期间的功耗。

可以根据可用的硬件和/或软件以及对所述可用硬件和/或软件所允许的频率设置的实际控制来选择所述测量频率。

优选地，所述至少两个轮胎被装配至属于所述车辆的同一侧的相应车轮。

以这种方式，可以更好地识别车辆是俯仰、起伏还是其组合。

优选地，所述***还包括适于辨别所述至少两个轮胎是否装配至车辆的同一侧的软件模块。

优选地，评估所述路段的所述不平整参数包括：计算所述至少两条曲线的相应傅里叶变换；获得至少第一和第二傅里叶变换。优选地，评估所述不平整参数是基于对所述至少两条曲线的所述傅里叶变换的处理。

优选地，所述***包括适于通过获得至少第一和第二傅里叶变换来计算所述至少两条曲线的相应傅里叶变换的软件模块。优选地，所述***包括适于基于对所述至少两条曲线的所述傅里叶变换的处理来评估所述不平整参数的软件模块。

通过在前述实施例中对所述至少两个轮胎在多圈轮胎旋转过程中的变形曲线进行傅里叶分析，每个空间频率对被关联至每个轮胎的车身部分的运动的贡献可以被精确地识别并且在路段的不平整参数的评估中将考虑该贡献。

空间频率通常定义为空间波长的倒数，而空间波长的倒数又是路面轮廓的周期性重复部分之间的距离。

例如，在一个实施例中，路段的不平整参数可以通过考虑在图2B中被识别为对不平整引起的车身运动起主要贡献的空间频率的贡献来评估，即，该空间频率范围对应于介于约0.5米到约50米之间(或甚至高达100米)的空间波长。

可以根据具体情况选择其他组的空间频率，例如取决于使用中的车辆。

优选地，评估所述路段的所述不平整参数还包括将所述第一傅里叶变换乘以所述第二傅里叶变换的复共轭以获得傅里叶乘积曲线。优选地，评估所述不平整参数是基于对所述傅里叶乘积曲线的处理。

优选地，所述***还包括适于将所述第一傅里叶变换乘以所述第二傅里叶变换的复共轭以获得傅里叶乘积曲线的软件模块。优选地，所述***还包括适于基于对所述傅里叶乘积曲线的处理来评估所述不平整参数的软件模块。

以这种方式，不仅可以更好地辨别与某一路段相关的哪些空间频率分别对车辆俯仰、起伏(或滚动)有贡献，而且还可以更好地辨别它们各自贡献的幅度，从而允许对车身运动进行简单且有效的定量分析。

当需要考虑车辆的滚动时，在一优选实施例中，另外的监测单元被关联至一个另外的轮胎，所述监测单元包括至少一个另外的传感元件，所述另外的传感元件适于测量描述所述另外的轮胎的相应变形的至少一个另外的量，并且其中，所述另外的轮胎被装配至所述车辆的另外的车轮，该另外的车轮属于所述至少两个轮胎中的一个轮胎的同一车轴。由于所述装配和操作，所述另外的轮胎变形以便在所述另外的轮胎与所述滚动表面之间形成另外的接触区域。

在上述实施例中，优选地，该方法进一步包括，和/或该***包括另外的软件模块，该另外的软件模块适于：

·至少在对应于所述另外的接触区域的所述另外的监测单元的相应通过期间测量所述量，

·对于所述相应通过中的每次通过，处理所测量的量，以获得所述另外的轮胎在所述相应通过中的每次通过中所经历的相应变形的值，从而获得在多圈轮胎旋转过程中所述另外的轮胎变形的另外多个值，

·集合所述另外的轮胎变形的所述另外多个值，以便获得代表所述另外的轮胎在多圈轮胎旋转过程中的变形的另外的曲线。

在上述实施例中，所述路段的所述不平整参数的评估是基于对上述至少两条曲线和所述另外的曲线的处理。

在本发明的方法和/或***的优选实施例中，优选地通过计算所述另外的曲线的另外的傅里叶变换执行所述另外的曲线的傅里叶分析。

以这种方式，不仅可以进一步辨别与某一路段相关联的哪些空间频率对车辆滚动有贡献，而且还可以在评估路段的不平整参数时考虑每个频率对车辆滚动的贡献。

在本发明的方法和/或***的优选实施例中，所述傅里叶分析优选通过以下操作执行：将所述第一或所述第二傅里叶变换乘以所述另外傅里叶变换的复共轭，或将所述第一或所述第二傅里叶变换的复共轭乘以所述另外的傅里叶变换，以获得另外的傅里叶乘积曲线。

在本发明的方法的优选实施例中，评估所述不平整参数是基于所述傅里叶乘积曲线的积分或者基于所述傅里叶乘积曲线与所述另外的傅里叶乘积曲线的乘积的积分。

优选地，所述***还包括适于对所述傅里叶乘积曲线积分或对所述傅里叶乘积曲线与所述另外的傅里叶乘积曲线的乘积积分的软件模块。

以这种方式，可以通过考虑所关注的空间频率的贡献来评估路段的不平整参数。

例如，不平整参数可以通过在图2B所示的对不平整引起的车身运动起主要贡献的空间频率范围内积分来获得，例如通过在对应于介于约2米到约50米(或甚至高达100米)之间的空间波长的空间频率范围内积分。

可以根据具体情况选择其他组的空间频率，例如根据使用中的车辆。

优选地，所述路段被关联至GPS地图。以这种方式，可以获得包含不同路段的多个不平整参数的动态图并动态更新。

本申请人还注意到，如果本发明以在测量期间作用在轮胎上的运动学和/或动力学条件不经历明显变化的方式执行，则本发明导致更精确的结果。换言之，在优选实施例中，在静态或准静态运行条件下进行测量。

更详细地，在优选实施例中，该方法还包括当满足以下准入条件中的至少一个时，启动所述量的测量***的软件模块，和/或当满足以下准入条件中的至少一个时，该***的软件模块适于启动所述量的测量：

-所述车辆(100)的速度包含在预定速度范围内，优选地在约40km/h到约100km/h内，更优选地在约60km/h到约80km/h内；

-所述车辆(100)的纵向加速度的绝对值小于预定量，优选地小于约1m/s²。

在更优选的实施例中，可以提供另外的准入条件：所述车辆的横向加速度(即在垂直于车辆运动方向的方向上的加速度)的绝对值小于一预定量，优选地小于约0.5m/s²。

在另外的优选实施例中，本发明还包括停止描述轮胎变形的量的测量，例如以跟踪运动学或动力学条件正在改变或已经改变到与车辆控制***所要求的精度不相容的程度。

例如，在优选实施例中，该方法还包括在满足以下停止条件中的至少一个时停止测量，和/或在满足以下停止条件中的至少一个时，该***的软件模块适于停止测量：

-所述车辆的纵向加速度的绝对值超过预定加速度阈值，优选地超过约1m/s²；

-所述车辆的速度在预定速度范围之外，优选地小于约40km/h或优选地大于约100km/h。

还可以提供要满足的另外的停止条件：所述车辆的横向加速度的绝对值大于一预定量，优选地，所述车辆的横向加速度的绝对值大于约0.5m/s²。

在另外的实施例中，上述停止条件中的一个或多个可用于丢弃所执行的测量的至少一个子集。

在优选实施例中，监测单元固定至相应轮胎的胎冠部分，更优选固定至轮胎的内表面。

在优选实施例中，监测单元包括至少一个传感元件，所述传感元件适于在所述轮胎旋转期间至少测量所述胎冠部分的径向和/或切向加速度。

将所述监测单元固定至靠近或甚至嵌入在轮胎胎面的轮胎的胎冠部分是有利的，这是因为更容易测量描述轮胎变形的量。

本申请人还注意到，如果优选地至少第二监测单元被关联至轮胎，则本发明导致更精确的结果。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将从以下参照附图阅读的对本发明的一些优选实施例的描述中变得更加明显，这些优选实施例在下文中是出于示例性而非限制性的目的，其中：

·图1示出了路面纹理轮廓分类，其将路面纹理/轮廓分为短期和长期不规则。

·图2A定性地示出了在车辆俯仰或起伏期间的后车身部分(实线)和前车身部分(虚线)的相应运动，而图2B示出了路面不平整对四分之一汽车模型的框架中的车辆的影响。

·图3示出了在车辆俯仰的情况下相对较快的轮胎滚动(≈10Hz)和相对较慢的车身运动(≈1Hz)的相对动力学。

·图4示出了在车辆起伏的情况下相对较快的轮胎滚动(≈10Hz)和相对较慢的车身运动(≈1Hz)的相对动力学。

·图5A示出了变形的轮胎，其中R_Und(虚线)是未变形的轮胎部分的轮胎半径，而R_Def(实线)是接触区域的轮胎半径，该接触区域是轮胎在滚动表面上变形的部分。图5B示出了变形的轮胎以及对应于轮胎接触区域的被关联至该轮胎的所述监测单元的通过。当处于包含(但不一定围绕居中)轮胎接触区域的120°角内时，被关联至轮胎的监测单元被认为与轮胎接触区域相对应。

·图6示出了装配到轮胎中的监测单元。

·图7示出了根据本发明的一实施例的监测单元的示意图。

·图8示出了根据本发明的一实施例的包括轮胎监测***和车辆控制***的车辆的示意图。

·图9示出了根据本发明的一实施例的控制单元的示意图。

·图10示出了车辆的四个轮胎在沿着260米长的路段的多圈轮胎旋转过程中的相应变形曲线。

·图11示出了车辆的四个轮胎在沿着20米长的路段的多圈轮胎旋转过程中的相应变形曲线。

·图12示出了图11的变形曲线的傅里叶变换的绝对值和相位。

·图13示出了根据一实施例的轮胎对的傅里叶乘积曲线。

·图14示出了通过本发明的方法评估的路面不平整参数与通过现有技术参考***直接测量的参考IRI参数之间的比较。

具体实施方式

参照图6，其示出了轮胎(1)的一部分，其包括监测单元(2)，所述监测单元适于以测量频率测量描述轮胎的变形的量。

所述监测单元(2)固定至所述轮胎(1)的胎冠部分，优选地基本上对应于轮胎的赤道面。特别地，监测单元(2)可以通过用胶水粘合至或经由胶带连接至轮胎的内衬。

参照图7，监测单元(2)包括传感部分(10)、电池(8)、与存储器相关联的处理单元(或CPU)(6)、收发器(7)、天线(9)。

监测单元(2)可以是当前市场上可买到的类型，其一般包括温度和/或压力传感器和加速度计或其他惯性传感器，用于检测轮胎变形，即，加速度传感器(或其他惯性装置)的输出信号被分析或处理以获取有关轮胎变形的信息。

特别地，监测单元(2)的传感部分(10)包括加速度计(3)，特别是径向加速度计，该加速度计在监测单元(2)内定向成具有与轮胎的内表面基本上正交的轴线。加速度计(3)被配置成输出描述所述轮胎(1)在滚动期间经历的径向方向上的变形的加速度测量值。可以使用适用于测量描述轮胎变形的物理量的其他传感元件，例如切向加速度计，横向加速度计、应变仪等等。

所述监测单元(2)的传感部分(10)还包括压力传感器(4)，所述压力传感器被配置成输出所述轮胎(1)内部压力的测量值。监测单元(2)的传感部分(10)还包括温度传感器(5)，所述温度传感器被配置成输出所述轮胎(1)的温度的测量值。

加速度计(3)被配置成以测量频率操作，优选地，所述测量频率大于0.5KHz，更优选地大于或等于1KHz，甚至更优选地大于或等于5KHz。

根据本发明的一实施例，由加速度计(3)以测量频率输出的描述所述轮胎(1)在滚动期间所经历的径向方向上的变形的加速度的测量值被提供给中央处理单元CPU(6)。

中央处理单元CPU(6)被配置成经由合适的软件模块/固件模块从传感部分(10)接收与由径向加速度计(3)以及温度传感器和压力传感器(4，5)执行的测量相关的数据。

CPU(6)还被配置成经由合适的软件模块/固件模块处理从所述传感器和加速度计(3，4，5)接收的数据，以便从所述数据获得与轮胎相关的参数，特别是获得与监测单元相关联的轮胎在所述轮胎的一圈轮胎旋转或多圈旋转中经历的变形。

可替代地，CPU(6)可以被配置成经由合适的软件模块/固件模块在一定程度上处理所述数据，即仅执行部分处理，然后将处理结果通过收发器(7)和天线(9)发送到外部控制单元(11)来完成处理，直到获得所述轮胎相关参数，特别是获得与某个监测单元相关联的轮胎在所述轮胎的一圈轮胎旋转或多圈旋转过程中所经历的变形。

最终，是否在监测单元(2)和外部控制单元(11)之间分配处理以进行轮胎相关参数评估的选择是要平衡的几个约束之间的权衡，例如：硬件复杂性、电池消耗、成本、监测单元的CPU可用的处理能力等等。

CPU(6)还可以被配置成经由合适的软件模块/固件模块接收来自外部控制单元的准入条件和/或停止条件。CPU(6)可以使用准入条件作为触发器来命令传感部分(10)启动评估轮胎相关参数所需的测量，和/或启动评估轮胎相关参数所需的处理。

CPU(6)可以使用停止条件作为触发器来停止或暂停由传感部分(10)执行的测量，和/或停止或暂停评估轮胎相关参数所需的处理。

收发器部分(7)被配置成经由RF天线(9)与外部控制单元(11)进行双向通信，所述外部控制单元特别地被配置成与包含在车辆的轮胎内的监测单元(2)进行通信。可替代地，收发器部分(7)可以经由RF天线(9)直接与车辆控制***(例如，车载计算机)进行通信。在优选实施例中，收发器(7)包括蓝牙低功耗(BLE)模块。

电池(8)直接或间接地向监测单元(2)的各个部件供给电力。在优选实施例中，它可以是可充电的电池，其可以用从轮胎旋转引起的机械能中回收的动力充电。

图8示意性地示出了用于评估路段的不平整参数的***的实施例。

该***在装配有四个轮胎(1)的车辆(100)中实施，每个轮胎包括相应的监测单元(2)。车辆(100)可以是例如汽车。然而，本发明也适用于其他类型的车辆，例如两轮或三轮踏板车、摩托车、拖拉机、公共汽车、卡车或轻型卡车，即适用于具有分布在两个或更多个车轴上的两个、三个、四个、六个或更多个车轮的车辆。车辆(100)可以由电力驱动，或者依靠热推进，或者它可以是混合动力车辆。

监测单元(2)与控制单元(11)通信。

在一个实施例中，控制单元(11)与车辆控制***(12)通信，所述车辆控制***被配置成基于由监测单元(2)和/或控制单元(11)评估的路段的不平整参数来调整车辆控制参数。

车辆控制***(12)可以是车辆(100)的控制板计算机，和/或可以是被配置成用于调整所述车辆控制参数中的至少一个的子***(例如，悬架控制子***、制动控制子***、转向控制子***、被配置成用于评估车辆剩余里程的模块)。

在另一个实施例中，涉及代表所述轮胎的变形的所述量的测量结果、和/或所述轮胎变形的所述相应多个值、和/或代表所述轮胎沿着所述路段在多圈旋转过程中的变形的数据被传输到所述车辆外部的远程处理单元，例如云服务器(未示出)。

典型地，监测单元(2)与控制单元(11)之间的通信是无线通信(例如，蓝牙通信)。控制单元(11)与车辆控制***(12)之间的通信可以是无线的和/或有线的(例如，在CAN总线上)。在其他优选实施例中，控制单元(11)可以是在车辆控制***(12)中实施的软件模块的硬件。

控制单元(11)在轮胎(1)的外部，其中监测单元(2)被固定在所述轮胎中。所述控制单元(11)可以放置在车辆中的能够被监测单元(2)发送的无线(例如，蓝牙)信号到达的任何地方。

例如，外部控制单元(11)可以是集成在车辆中的盒子。在另一个实施例中，外部控制单元(11)可以是车辆驾驶员的移动个人设备(例如，智能手机或平板电脑)，所述移动个人设备设置有被配置成至少用于与监测单元(2)通信以及用于处理从监测单元(2)接收的数据的合适的软件应用程序/模块。

图9示意性地示出了适用于图8的用于评估路段的不平整参数的***的控制单元(11)的实施例。

控制单元(11)包括GPS单元(13)、收发器部分(14)、RF天线(15)、与车辆控制***(12)的接口(16)、电池(17)、与存储器相关联的处理单元(18)。

在图9所示的优选实施例中，控制单元(11)包括GPS单元(13)。可替代地，控制单元(11)可以使用由外部GPS单元提供的数据，例如车辆上的GPS单元或车辆驾驶员的移动个人设备(例如，智能手机或平板电脑)上的GPS单元。

在一优选实施例中，所述GPS单元(11)(包含在所述控制单元(11)内或者在所述控制单元外部)用于跟踪具有长度(L)的所述路段的位置，以便所述路段可以与地理地图相关联。

以这种方式，可以获得包含不同路段的多个不平整参数的动态图，并可以动态更新。

控制单元(11)的收发器部分(14)被配置成用于经由RF天线(15)与监测单元(2)进行双向通信。在优选实施例中，收发器部分(14)包括蓝牙低功耗(BLE)模块。

接口(16)可以是适于与车辆控制***(12)进行双向通信的CAN总线接口。

电池(17)直接或间接地向控制单元(11)的各个部件供给电力。在其他实施例中，控制单元(11)可以经由接口(16)由车辆电池供电。

控制单元(11)的处理单元CPU(18)被配置成经由合适的软件模块/固件模块接收来自包含在轮胎内的监测单元(2)的数据。这样的数据可以包括：由监测单元(2)评估的轮胎参数，例如一圈轮胎旋转或多圈轮胎旋转过程中的轮胎变形；或由监测单元(2)执行的测量值；或由所述监测单元(2)对所述测量值执行的部分处理的结果。

例如，监测单元(2)可以向控制单元(11)传输关于代表所述轮胎的变形的所述量的测量结果和/或所述轮胎变形的所述多个值和/或代表在沿着所述路段多圈旋转过程中所述轮胎的变形的所述相应曲线的数据。

CPU(18)还被配置成经由合适的软件模块/固件模块处理这样的数据，以便评估路段的不平整参数或将由监测单元(2)提供的所述评估的不平整参数传送给车辆控制器***(12)。

CPU(18)还可以被配置成经由合适的软件模块/固件模块监控准入条件和/或停止条件，以应用于触发启动和/或停止/暂停对轮胎相关参数(如多圈旋转过程中轮胎变形)的评估、和/或可能丢弃那些在不满足那些准入条件的时间间隔内发生的采集期间执行的测量值或不遵守预定质量标准的测量值。

最终，是否在监测单元(2)与外部控制单元(11)之间分配处理以用于所述至少两个轮胎变形评估(以及获得多圈轮胎旋转过程中的相关变形曲线)的选择是要平衡的几个约束之间的权衡，例如：硬件复杂性、电池消耗、成本、监测单元的CPU可用的处理能力等等。

CPU(18)也可以被配置成仅当至少两个轮胎被装配至车辆的不同车轴时才经由合适的软件模块/固件模块向监测单元(2)发送启动信号(以启动所述量的测量)。

在图9所示的优选实施例中，由监测单元(2)的CPU和/或控制单元(11)的CPU评估的路段的不平整参数最终通过接口(16)对车辆控制***(12)可用。

在一示例性操作模式中，使装配到属于车辆(100)的不同车轴的相应车轮的所述至少两个轮胎(1)中的每个在滚动表面上旋转。

作为装配的结果，轮胎变形以便在轮胎(1)与滚动表面之间形成接触区域，例如如图5所示。

包含在轮胎(1)内的每个监测单元(2)优选地与所述轮胎配对，例如通过将轮胎的识别信息(例如，轮胎标识符、轮胎尺寸、轮胎型号、轮胎半径等等)存储在与相应监测单元(2)的CPU(6)相关联的存储器中。

压力和温度测量可以可选地由包含在轮胎(1)内的监测单元(2)以离散的时间间隔执行，例如每30秒或在轮胎滚动期间的任何时间应所述控制单元(11)的请求。

压力和温度测量的启动可以基于轮胎开始旋转时由加速度计(3)发送的信号触发，也可以应外部控制单元(11)或车辆控制***(12)的请求触发。

控制单元(11)基于GPS数据和/或基于从CAN总线读取的数据监测车辆状态。

在一个优选实施例中，当车辆(100)的速度在40km/h到100km/h之间(或更优选地在60km/h到80km/h内)和/或当纵向加速度的绝对值小于1m/s²时，控制单元(11)确定准入条件被满足，并与监测单元(2)中的每个通信以启动所选择的代表轮胎变形的物理量的测量，例如径向加速度，以便启动至少一个轮胎相关参数的评估。另外的准入条件可以基于检查车辆的横向加速度的绝对值小于0.3m/s²。

当启动代表轮胎变形的量的测量时，在沿着所述路段的多圈轮胎旋转过程中至少在对应于所述相应接触区区域的所述相应监测单元的相应通过期间以一测量频率测量装配到车辆的不同车轴的所述至少两个轮胎中的每个轮胎的径向加速度(或代表轮胎的变形的另一个量)。

例如，与轮胎接触区域相对应的被关联至轮胎的监测单元的通过可以对应于在轮胎旋转期间由监测单元跨越的角度(例如，约120度)，所述角度包括(但不必围绕居中)如图5B所示的轮胎接触区域。

在另一个实施例中，测量频率可以响应于所述轮胎(1)的旋转频率的变化而改变，从而保持对代表轮胎的变形的所述量的测量的适当精度。

更新的测量频率值可以由所述外部控制单元(11)传送到所述至少两个轮胎的所述监测单元(2)中的每个，或者在另一个实施例中，更新的频率可以由所述监测单元(2)中的每个计算得到。

在上述两个实施例中，所述测量频率大于或等于0.5KHz，优选地大于或等于1KHz，甚至更优选地大于或等于5KHz。

通过至少在相应接触区域中在通过期间进行测量，可以在几个约束之间实现最佳权衡：测量持续时间、测量期间的功耗、以及从监测单元到控制单元和从控制单元到监测单元的数据传输期间的功耗。

如前所述，径向加速度(或代表轮胎的变形的另一个量)的测量是针对被装配至车辆的不同车轴的所述至少两个轮胎中的每个轮胎在沿着具有长度(L)的路段的多圈轮胎旋转过程中进行的。

假设所述长度(L)至少对应于一些轮胎旋转(优选至少5圈轮胎旋转，甚至更优选10圈轮胎旋转)，则所述长度(L)可以选择为任何预定的感兴趣值。

例如，所述长度(L)可以是20米，其对应于所述至少两个轮胎的至少约10圈旋转(假设轮胎的平均周长为约2米)并且通常是“间隔尺寸(granularity)”，其更适合描述路段的不平整参数。

径向加速度的测量可以在许多具有相同长度(L)或甚至不同长度的路段上进行迭代。

例如，在图10中，示出了持续260米的行驶示例，即具有20米相同长度的13个路段。

可替代地，径向加速度的测量可以在一个或多个路段期间停止，然再启动，或者长度(L)可以在径向加速度的测量期间改变。

可以在启动所述量的测量之前以“预定模式”操作设置所述长度(L)，或者可替代地，也可以在针对所述车辆行驶的足够长的时间或距离而言已经获得所测量的径向加速度之后以后处理的方式选择所述长度(L)。

一般而言，所述长度(L)越长，在傅立叶分析可达空间频率方面的分辨率就越高，最终，路段不平整参数的评估就越准确。

在此回顾，空间频率是路面轮廓的周期性重复部分之间的空间距离的倒数并且具有长度的倒数的维度，如在本说明书和相关附图中一般表示为1/米。

例如，如果所述长度(L)被选择为约20米，则最短可达空间频率约为1/(20米)。

总而言之，所述长度(L)的长度越长，傅里叶分析可达空间频率越短，并且路段的不平整参数的评估精度越高。

如有必要，可以通过增大所考察的路段的长度(L)来增大最短可达空间频率，这里回顾一下，也可以以后处理的方式选择该长度。

另一方面，最长可达空间频率由轮胎的周长设定，该周长平均值约为2米，因此最长可达空间频率大体约为1/(2米)。

一般而言，最长可达空间频率与轮胎周长的倒数成比例。

最长可达空间频率可以通过增加被关联至所述至少两个轮胎中的每个轮胎的监测单元的数量来改变，例如通过在轮胎的不同位置使用两个监测单元，特别是沿着轮胎的直径放置，以这种方式，轮胎的有效周长可以被认为是一半，这样最长可达的空间频率相应增加。

特别是选择最长和最短空间频率是便利的，以便包括图2B所示的两个峰值，从而在计算中包括正确描述路段不平整频谱所需的所有空间频率：即对应于介于约0.5米到约50米之间(甚至高达100米)的空间波长的空间频率范围。

在一些其他实施例中，可以根据监管机构给出的要求来选择路段的长度(L)。

在测量代表轮胎变形的量期间(例如径向加速度)，所测量的径向加速度数据可以由监测单元(2)直接发送到控制单元(11)，或者可以由监测单元(2)部分处理。

可替代地，所测量的径向加速度数据可以在径向加速度的测量结束时由监测单元(2)以后处理的方式直接发送到控制单元(11)。

在另一个实施例中，在所述监测单元(2)内执行径向加速度数据的部分处理，而剩余处理则由控制单元(11)执行，或者在另外的实施例中，径向加速度数据(或所述径向加速度数据的预处理版本)被发送到所述车辆外部的处理单元(未示出)，例如云服务器。

如前面所讨论的，由属于车辆的不同车轴的所述至少两个轮胎(1)的监测单元(2)测量的径向加速度在沿着所述路段的多圈轮胎旋转过程中至少在对应于所述相应接触区域的所述相应监测单元(2)的相应通过期间执行。

在此值得回顾的是，为了本发明的目的，不必在所述轮胎(1)的每圈旋转时评估轮胎的变形，而是根据车速，每隔一圈轮胎旋转或以某一更慢的速率进行变形评估就足够了：车速越高，轮胎旋转越快，每圈轮胎旋转评估轮胎变形以便适当考虑相对缓慢变化的(≈1Hz)车身运动的需要就越低，如前面广泛讨论的那样。

在对属于车辆的不同车轴的所述至少两个轮胎测量径向加速度的所述通过中的每次通过的任何情况下，处理如先前定义的每次通过中(或在每圈完整旋转中)测量的径向加速度，以对于属于车辆的不同车轴的所述至少两个轮胎(1)中的每个轮胎获得能够关联至所述通过中的每次通过(或所述旋转中的每圈旋转)的相应变形值。

换言之，作为对所述通过的径向加速度数据的处理的结果，对于属于车辆的不同车轴的所述两个轮胎(1)中的每个轮胎而言获得在多圈轮胎旋转过程中相应轮胎变形的相应多个值。

在一个实施例中，通过对在所述轮胎(1)的所述通过中的每次通过或所述旋转中的每圈旋转中测量的径向加速度进行双重积分并且通过跟踪所获得的双积分函数的最大值，获得每次通过或每圈旋转的轮胎变形；可替代地，可以例如基于在所述通过中的每次通过期间接触区域的尺寸/大小/长度的评估来获得轮胎变形值。

如前面所讨论的，在一个实施例中，在每个监测单元(2)内可以进一步集合所述两个轮胎(属于车辆的不同车轴)中的每个轮胎的相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎而言获得代表在所述轮胎沿着所述路段的多圈旋转过程中的轮胎变形的相应曲线；可替代地或组合地，所述相应多个值可以发送到所述轮胎外部的控制单元(11)，以在其中集合或进一步发送到所述车辆(100)外部的处理单元(未示出)，例如云服务器。

在分配给径向加速度测量的最大时间量届满时，或者当车辆已经行驶了等于或大于约所述长度(L)的距离时，外部控制单元(11)与每个监测单元(2)通信以停止加速度测量并传送其结果，例如所述测量的结果和/或所述至少两个轮胎变形的所述多个值和/或所述相应变形曲线。可替代地，每个监测单元(2)可以独立地停止加速度测量。

如前面所强调的，是否在监测单元(2)与外部控制单元(11)之间分配处理以最终获得所述相应变形曲线的选择是要平衡的几个约束之间的权衡，例如：硬件复杂性、电池消耗、成本、监测单元的CPU可用的处理能力等等。

在任何情况下，在径向加速度测量及其处理结束时，属于不同车辆车轴的所述至少两个轮胎中的每个轮胎的相应变形曲线(在多圈轮胎旋转过程中)将可用于评估路段的不平整参数。

例如，在图10中，示出了车辆的四个轮胎中的各个轮胎的四个变形曲线，分别标识为左前(FL)、右前(FR)、左后(RL)和右后(RR)，在该示例中，在约80km/h的车速下，在约260米的距离、即具有20米相同长度(L)的13个路段上进行了径向加速度的测量；径向加速度测量值已被进一步处理以获得每圈轮胎旋转的每个轮胎变形值，如图10中的圆所示。

在参照图11至13讨论的另一个示例中，已经考虑了具有约20米的长度(L)的路段，在下文中将使用该示例来进一步讨论本发明。

在图11中，示出了车辆的四个轮胎中的各个轮胎的四个变形曲线，分别标识为左前(FL)、右前(FR)、左后(RL)和右后(RR)，在该示例中，在约80km/h的车速下，在约20米的距离上进行了径向加速度的测量；径向加速度测量值已被进一步处理以获得每圈轮胎旋转的每个轮胎变形值，如图10中的实圆所示。

如前面所讨论的，当评估路段的不平整参数时，为了识别每个空间频率的贡献，所述变形曲线的傅里叶分析可能是便利的。

因此，执行所述至少两个轮胎(在多圈轮胎旋转过程中)的变形曲线的相应傅立叶变换，相关结果示出在图12中，其中每个傅立叶变换的绝对值和相位分别示出为空间频率的函数，它们分别被识别为关于相应轮胎的左前(FL)、右前(FR)、左后(RL)和右后(RR)。

根据车辆的哪对轮胎在被分析，通过将有关第一轮胎的第一傅里叶变换乘以有关第二轮胎的曲线的第二傅里叶变换的复共轭来获得相应傅里叶乘积曲线，如图13所示。

在图13中，概略画出了四个相应的傅里叶乘积曲线，它们的绝对值和相位都基于所考虑的轮胎对命名，即：

·命名为FLFR的曲线示出了有关左前(FL)、右前(FR)轮胎的傅里叶乘积曲线的绝对值和相位。

·命名为FRRR的曲线示出了有关右前(FR)、右后(RR)轮胎的傅里叶乘积曲线的绝对值和相位。

·命名为FLRL的曲线示出了有关左前(FL)、左后(RL)轮胎的傅里叶乘积曲线的绝对值和相位。

·命名为RLRR的曲线示出了有关左后(RL)、右后(RR)轮胎的傅里叶乘积曲线的绝对值和相位。

如前面所讨论的，在评估路段的不平整参数时，必须考虑不平整引起的车身运动，这可以便利地进行，从而使所述不平整参数评估基于装配到车辆的不同车轴的至少两个轮胎的多圈轮胎旋转过程中的变形曲线。

便利地，通过考虑车辆的左前侧相对于左后侧的相对运动，即通过考虑车辆(100)的左侧的俯仰或起伏，使用车辆的同一侧(例如，左侧)的两个轮胎来评估路段的不平整参数。

使用装配至车辆(100)的同一侧的轮胎是特别便利的，这是因为允许使用同一车辆通过独立评估车辆两侧，即车辆的左侧和右侧的所述路段的相应不平整参数来同时提供关于路段两侧的信息；因此，在路段的不同侧或不同侧向部分可能具有不同程度的不平整(特别是重型卡车和轻型汽车同时行驶的高速公路的最慢路径)的情况下提供路面状况的更好描绘。

在利用装配至车辆左侧的轮胎的上述实施例中，将进一步分析命名为FLRL的曲线，该曲线示出了有关左前(FL)、左后(RL)轮胎的傅里叶乘积曲线的绝对值和相位。

在这种情况下，在评估路段的不平整参数时，可以识别并考虑车辆左侧部分的车辆俯仰和/或起伏；事实上，与接近π或-π的相位值相对应的空间频率将有助于车辆左侧的俯仰，因为在这些频率下，该相位信息描述了反相位性质，并因此描述了车辆左侧的部分沿着彼此相反的方向移动(即一个向下，另一个向上)。

另一方面，与接近于零的相位值相对应的空间频率将有助于车辆起伏，这是因为这些频率的相位信息描述了同相位性质，因此车辆左侧的部分沿着相同方向移动(即两者都向下和/或两者都向上)。

与不接近零或不接近π或-π的相位值相对应的空间频率将有助于车辆左侧的俯仰和起伏二者。

在利用装配至车辆左侧的轮胎的上述实施例中，通过在空间频率范围内对相关傅立叶乘积曲线FLRL的绝对值进行积分来获得路段的不平整参数，其中所述绝对值基本上不等于零，例如在介于1/(20米)的空间频率到1/(8米)的空间频率之间的范围内，如图13所示。可选地，可以从所述傅里叶乘积曲线的所述积分中排除空间频率范围。

下面将详细讨论通过本发明的方法评估的路面不平整参数与由轮廓仪直接测量的参考IRI参数之间的比较，其中将示出数百个路段的不平整参数。

在此可以预料，在由激光轮廓仪直接测量的参考IRI参数和通过本发明的方法评估的路面不平整参数之间已经发现了非常好的一致性。

可选地，在另一个实施例中，可以通过使用对分别安装在左右两侧的轮胎对获得的各个不平整参数的评估值进行平均来获得不平整参数的平均值。

到目前为止，已经讨论了利用装配至车辆的不同车轴、特别是装配至所述车辆的同一侧的两个轮胎的实施例。在后一种情况下，车辆俯仰和/或起伏两者在路面不平整参数的评估中都被考虑了。

当需要考虑车辆的滚动时，将另外的轮胎添加到分析中，并且将所述另外的轮胎装配至所述车辆的另外的车轮，该另外的车轮属于所述至少两个轮胎中的一个轮胎的同一车轴，所述至少两个轮胎属于所述车辆的不同车轴，使得考虑三个轮胎，例如右前(FR)轮胎、右后(RR)轮胎和左后(RL)轮胎；因此，路段的所述不平整参数的评估将基于所述三条变形曲线，即基于所述至少两条曲线和参考权利要求5的所述另外的曲线)。

再次参照图13，在包括三个轮胎的该另外的实施例中，FRRR和RLRR曲线被利用来评估路段的不平整参数，这里回顾的后述曲线分别是右前(FR)和右后(RR)轮胎的傅里叶乘积曲线以及左后(LF)和右后(RR)轮胎的傅里叶乘积曲线。

所述相应傅里叶乘积曲线是通过前述程序获得的(即，通过将第一轮胎的变形曲线的傅里叶变换乘以第二轮胎的变形曲线的傅里叶变换的复共轭)。

在利用三个轮胎的该另外的实施例中，FRRR和RLRR曲线的绝对值在它们之间相乘，以获得另外的傅里叶乘积曲线(图13中未示出)，然后在空间频率范围内对该另外的傅里叶乘积曲线进一步积分，其中它的值基本上不等于零，而可选地，空间频率的范围可以从所述另外的傅里叶乘积曲线的所述积分中排除。

例如，当执行所述另外的傅里叶乘积曲线的积分时，可以排除触发车辆滚动的空间频率范围。

这些空间频率可以被识别为与傅里叶乘积曲线的相位曲线中接近π或-π的相位值相对应的空间频率，例如图13所示的相位曲线RLRR。

在这种情况下，所评估的路段的不平整参数将考虑三个车身部分沿着所述路段相对于彼此的相对运动，在这种情况下所述路段具有20米的长度。当考虑车辆的四个(或更多个)轮胎时，适用类似的考虑。

如前面所讨论的，关于所评估的路段的不平整参数的信息可以提供给车辆控制***(12)和/或传输给所述车辆外部的处理单元，用于进一步处理或存储，例如云服务器(未示出)。

示例

在所有以下描述的实验中，由本申请人制造和商业化的轮胎(Pirelli 205/65R16C–107T Carrier)都配备了监测单元，所述监测单元固定至胎面的内表面并且适于测量径向加速度。

监测单元可以被驱动到足够高的频率(即大于或等于500Hz)，以对于超过50km/h的车速正确解析单圈轮胎旋转中的径向加速度的动力学，从而产生在多圈轮胎旋转过程中的径向加速度信号，或产生至少在所述监测单元在每个轮胎的相应接触区域上通过期间的径向加速度信号。

所述轮胎已被装配至沿着意大利公路行驶的轻型卡车的车轮上，将2.5km长的路线划分为约500百个长度(L)约为20米的路段，目的是评估所述20米长的路段中的每个路段的不平整参数。

从装配至所述车辆的左侧的两个轮胎沿着所述约500个(20米长)路段中的每个路段的变形曲线开始，通过获得装配至车辆的左侧的这两个轮胎的变形曲线的傅里叶变换，通过将第一傅里叶变换乘以第二傅里叶变换的复共轭，然后对所得到的傅里叶乘积曲线的绝对值在空间频率范围内进行积分，来评估所述路段中的每个路段的不平整参数，在所述空间频率范围内其值基本上不等于零。

图14示出了沿着同一2.5km长的路线通过本发明的方法评估的路面不平整参数与使用安装在校准车辆上的激光轮廓仪直接测量的参考IRI参数之间的比较。

对于所述约500个(20米长)路段中的每个路段，实曲线代表参考IRI参数，而虚曲线代表通过实施本发明的方法评估的不平整参数。

在图14的曲线之间可以找到非常好的一致性，由此证明了本发明的方法在评估路面不平整参数中的有效性。

Claims (14)

1.用于评估具有长度(L)的路段的不平整参数的方法，其中所述长度(L)对应于多圈轮胎旋转，所述方法包括：

a)将相应监测单元(2)关联至车辆(100)的至少两个轮胎(1)，所述监测单元(2)包括至少一个相应的传感元件(3，4，5)，所述传感元件适于测量描述所述轮胎的相应变形的至少一个量；

b)将所述至少两个轮胎(1)装配至所述车辆(100)的相应车轮，其中所述相应车轮属于所述车辆(100)的不同车轴；并且操作所述车辆(100)以使所述至少两个轮胎(1)沿所述路段在滚动表面上旋转，其中，由于所述装配和操作，所述至少两个轮胎(1)变形以在所述至少两个轮胎中的每个轮胎与所述滚动表面之间形成相应接触区域；

c)对于所述至少两个轮胎(1)中的每个轮胎，至少在对应于所述相应接触区域的所述相应监测单元(2)的相应通过期间测量所述量，

d)针对所述相应通过中的每次通过，处理所测量的所述量以获得在所述相应通过中的每次通过中所述至少两个轮胎(1)中的每个轮胎经历的相应轮胎变形的值，以便针对所述至少两个轮胎(1)中的每个轮胎获得在多圈轮胎旋转过程中的所述相应轮胎变形的相应多个值，

e)集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便针对所述至少两个轮胎中的每个轮胎获得代表沿着所述路段在多圈旋转过程中的所述轮胎的变形的相应曲线，

f)基于对所述至少两条曲线的处理评估所述路段的所述不平整参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个轮胎(1)被装配至属于所述车辆(100)的同一侧的相应车轮。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，评估所述路段的所述不平整参数包括：计算所述至少两条曲线的相应傅立叶变换；获得至少第一傅立叶变换和第二傅立叶变换，并且其中，评估所述不平整参数是基于对所述至少两条曲线的所述傅里叶变换的处理。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：将所述第一傅里叶变换乘以所述第二傅里叶变换的复共轭以获得傅里叶乘积曲线，其中评估所述不平整参数是基于对所述傅里叶乘积曲线的处理。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，另外的监测单元(2)被关联至一个另外的轮胎(1)，所述另外的监测单元(2)包括至少一个另外的传感元件(3，4，5)，所述至少一个另外的传感元件适于测量描述所述另外的轮胎(1)的相应变形的量，并且其中所述另外的轮胎(1)被装配至所述车辆(100)的另外的车轮，所述另外的车轮属于所述至少两个轮胎(1)中的一个轮胎的同一车轴，使得由于所述装配和操作，所述另外的轮胎变形以在所述另外的轮胎与所述滚动表面之间形成另外的接触区域，所述方法还包括：

·至少在对应于所述另外的接触区域的所述另外的监测单元的相应通过期间测量所述量，

·对于所述相应通过中的每次通过，处理所测量的所述量以获得在所述相应通过中的每次通过中所述另外的轮胎经历的相应变形的值，以便获得在多圈轮胎旋转过程中所述另外的轮胎变形的另外多个值，

·集合所述另外的轮胎变形的所述另外多个值以获得代表所述另外的轮胎(1)的多圈轮胎旋转过程中的变形的另外的曲线，

其中，评估所述路段的所述不平整参数是基于对所述至少两条曲线和所述另外的曲线的处理。

6.根据权利要求5所述的方法，包括：计算所述另外的曲线的另外的傅里叶变换。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：将所述第一傅里叶变换或所述第二傅里叶变换乘以所述另外的傅里叶变换的复共轭，或者将所述第一傅里叶变换或所述第二傅里叶变换的复共轭乘以所述另外的傅里叶变换，以获得另外的傅里叶乘积曲线。

8.根据权利要求4和7所述的方法，其中，评估所述不平整参数是基于所述傅里叶乘积曲线的积分或者基于所述傅里叶乘积曲线与所述另外的傅里叶乘积曲线的乘积的积分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：当满足以下准入条件中的至少一个时，开始所述量的测量：

-所述车辆(100)的速度包含在预定速度范围内，优选地在约40km/h至约100km/h内，更优选地在约60km/h至约80km/h内；

-所述车辆(100)的纵向加速度的绝对值小于预定量，优选小于约1m/s²。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述量的测量以大于或等于0.5KHz、优选大于或等于1KHz、甚至更优选大于或等于5KHz的测量频率进行。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述监测单元(2)被固定至所述轮胎(1)的胎冠部分并且包括至少一个传感元件(3，4，5)，所述传感元件适于测量所述轮胎(1)旋转期间所述胎冠部分的至少径向和/或切向加速度。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少第二监测单元(2)被关联至所述轮胎(1)。

13.用于评估路段的不平整参数的***，所述***包括至少两个监测单元(2)，所述至少两个监测单元适于分别与至少两个轮胎(1)相关联，所述至少两个监测单元(2)中的每个包括至少一个传感元件(3，4，5)，所述传感元件适于测量描述相关联的相应轮胎(1)的变形的至少一个量，其中，当所述至少两个轮胎(2)被装配至车辆的相应车轮并且所述车辆(100)***作以致使所述轮胎在相应滚动表面上旋转时，由于所述装配和操作，所述轮胎变形以在所述至少两个轮胎与所述滚动表面之间形成相应接触区域；其中，所述***还包括至少一个处理单元(11)，所述处理单元包括软件模块，所述软件模块适于评估具有对应于多圈轮胎旋转的长度(L)的路段的不平整参数，其中，所述软件模块适于：

-如果所述至少两个轮胎(1)属于所述车辆的不同车轴，则对于所述至少两个轮胎(1)中的每个轮胎，至少在对应于所述相应接触区域的所述监测单元的相应通过期间测量所述量，

-对于所述相应通过中的每次通过，对所测量的所述量进行处理以获得在所述相应通过中的每次通过中所述至少两个轮胎中的每个轮胎经历的相应轮胎变形的值，从而对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎而言获得在多圈轮胎旋转过程中所述相应轮胎变形的相应多个值，

-集合所述相应轮胎变形的所述相应多个值，以便对于所述至少两个轮胎中的每个轮胎而言获得代表所述轮胎沿着所述路段在多圈轮胎旋转过程中的变形的相应曲线，

-基于对所述至少两条曲线的处理来评估所述路段的所述不平整参数。

14.一种车辆，所述车辆具有装配在所述车辆上的至少两个轮胎(1)，所述至少两个轮胎属于车辆的不同车轴，所述车辆包括根据权利要求13所述的用于评估路段的不平整参数的***。

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