專利名稱：一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車在線監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
目前，高速公路網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使車輛行駛速度得到提高，同時也潛伏了一些交通隱患，如因車胎爆胎等原因造成的交通事故，而這類輪胎事故大部分是由于不合理輪胎氣壓引起的。另一方面，公路交通量迅速增長，超載現(xiàn)象日益嚴(yán)重，使公路、橋梁及其附屬設(shè)施遭受到嚴(yán)重破壞，引發(fā)的交通事故增多。因此，駕駛者在行車過程中能在線監(jiān)測輪胎的超壓、欠壓、溫度以及汽車載重量等工作狀態(tài)，對確保汽車的最佳駕駛狀態(tài)及汽車行駛的經(jīng)濟性、安全性和操縱穩(wěn)定性，以及治理貨運超載、保護公路等具有重要意義。
現(xiàn)有的輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置主要分為兩種類型一種是間接式，通過汽車ABS(防抱制動系統(tǒng))的輪速傳感器及輪胎的力學(xué)模型，間接求出輪胎氣壓，以達到監(jiān)視輪胎氣壓的目的；另一種是直接式，通過安裝在各個輪胎里以鋰離子電池為電源的壓力傳感器直接測量輪胎的氣壓，并通過無線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺的監(jiān)視器上，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時，該裝置就會自動報警。目前，輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置的缺點是裝置功能單一，只能實現(xiàn)輪胎氣壓在線監(jiān)測與報警等簡單功能。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種功能多、能實現(xiàn)汽車行駛時即時稱重、裝載時實時稱重、可發(fā)電式的汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置。
本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置包括主機、從機，所述主機安裝在駕駛室，包括數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊、無線接收模塊、人機交互模塊相互連接組成，所述數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊分別與無線接收模塊、人機交互模塊相連接，所述數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊外接汽車測速裝置；從機安裝在車輪上，包括數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊、無線傳輸模塊、溫度傳感器和壓力傳感器相互連接組成，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊分別與無線傳輸模塊、溫度傳感器、壓力傳感器相連接，所述從機連接有電源，所述主機的無線接收模塊與從機的無線傳輸模塊相互無線連接。
為了更好地實現(xiàn)本實用新型，所述數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊包括單片機和DSP微處理器相互連接組成；所述無線接收模塊包括射頻接收模塊和解碼器相互連接組成，所述解碼器與數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊中的單片機相連接；所述人機交互模塊包括鍵盤、顯示器組成，所述鍵盤、顯示器分別與數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊中的單片機相連接；所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊是單片機；所述無線傳輸模塊包括射頻發(fā)射模塊和編碼器相互連接組成，所述編碼器與數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊相連接；所述溫度傳感器和壓力傳感器安裝在輪胎氣門上；所述電源包括可充電電池和發(fā)電裝置相互連接組成；所述發(fā)電裝置由電磁鐵和線圈組成，所述電磁鐵安裝在車輪輪軸軸套上，所述線圈對應(yīng)安裝在車輪輪軸上。
本實用新型通過數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊實現(xiàn)接收控制、顯示控制、鍵盤采集和報警信號輸出，并完成關(guān)于胎壓變化和載重關(guān)系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理；通過解碼器和射頻接收模塊實現(xiàn)接收來自從機的數(shù)據(jù)；通過顯示器顯示汽車載重和輪胎氣壓，駕駛者通過鍵盤進行查詢輸入。數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊還可以預(yù)留CAN接口，實現(xiàn)與GPS系統(tǒng)通訊的遠程監(jiān)控，也可以作為汽車“黑匣子”的一部分完成載重量參數(shù)的測量與無線監(jiān)控。
本實用新型通過建立最佳BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用該模型對汽車運行狀態(tài)進行識別，獲取胎壓變化與汽車載重之間的關(guān)系。在眾多的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，BP網(wǎng)絡(luò)(即反向誤差傳播(Back-Propagation)網(wǎng)絡(luò))是應(yīng)用最為廣泛、且目前研究最為深入的一種。BP網(wǎng)絡(luò)最成功的應(yīng)用之一就是應(yīng)用于模式識別。它具有逼近任意非線性動態(tài)系統(tǒng)的能力，在進行參數(shù)調(diào)整時不需要知道其它的先驗知識，克服了單層感知器只能實現(xiàn)線形決策邊界和簡單的邏輯函數(shù)的缺陷，具有一個隱層的BP網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)任意復(fù)雜的決策邊界和任意復(fù)雜的邏輯功能。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果
1、本實用新型的在線監(jiān)測方法實現(xiàn)智能化，速度快、精度高，能實現(xiàn)即時或?qū)崟r測量汽車的胎壓和載重量。
2、本實用新型裝置自動化程度高，觀察顯示器和簡單的鍵盤操作，便于使用者掌握，數(shù)據(jù)的系統(tǒng)管理也方便了運輸行業(yè)和交通執(zhí)法人員。
3、本實用新型易于使用，裝置為車載式，使用場地不受限制。
4、本實用新型裝置便于維護，整個系統(tǒng)主要由電子器件組成，其耐用性好，易于維護和維修。


圖1是本實用新型裝置中主機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型裝置中從機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型裝置中發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型裝置中電源的電路示意圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作進一步地詳細(xì)說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
實施例本實用新型所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置包括主機、從機，主機安裝在駕駛室，如圖1所示，包括數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊、無線接收模塊、人機交互模塊，數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊分別與無線接收模塊、人機交互模塊相連接，數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊外接汽車測速裝置7，數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊包括單片機1和DSP微處理器2相互連接組成，無線接收模塊包括解碼器3(型號為PT2272)和射頻接收模塊4(型號為J05B)相互連接組成，解碼器3與單片機1相連接；人機交互模塊包括鍵盤5、液晶顯示器6組成，鍵盤5、液晶顯示器6分別與單片機1相連接。
從機密封安裝在車輪上，如圖2所示，包括數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊、無線傳輸模塊、溫度傳感器11和壓力傳感器12，數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊分別與無線傳輸模塊、溫度傳感器11、壓力傳感器12相連接，溫度傳感器11和壓力傳感器12安裝在輪胎氣門上，數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊是單片機8，無線傳輸模塊包括編碼器9(型號為PT2262)和射頻發(fā)射模塊10(型號為F05B)相互連接組成，編碼器9與單片機8相連接。主機的無線接收模塊與從機的無線傳輸模塊相互無線連接。如圖3和4所示，從機連接有電源，電源包括可充電電池13和發(fā)電裝置14；發(fā)電裝置由電磁鐵15和線圈16組成，電磁鐵15安裝在車輪輪軸軸套17上，線圈16對應(yīng)安裝在車輪輪軸18上。數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊、無線傳輸模塊、線圈16以及可充電電池13組成發(fā)送單元19密封安裝在車輪輪軸上。
本實用新型實現(xiàn)汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測的過程是(1)通過多次實驗測出多組某車型載貨汽車的氣壓、溫度與載重的數(shù)據(jù)，作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本；(2)將四個輪胎的氣壓、溫度變化值作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入端，汽車載重量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出端，通過多組試驗數(shù)據(jù)訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后再利用另外多組試驗數(shù)據(jù)對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)測，分析預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果的相對誤差，通過對多種BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和多種算法的結(jié)果比較，確定最佳BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用該模型對汽車運行狀態(tài)進行識別，獲取胎壓變化與汽車載重之間的關(guān)系；把超重超壓參數(shù)輸入主機；(3)四個從機的數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊的單片機每隔30毫秒被喚醒一次，并啟動一次A/D轉(zhuǎn)換，直接將從壓力傳感器和溫度傳感器上獲得的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并存儲，先根據(jù)溫度傳感器的特性曲線獲得準(zhǔn)確的溫度值，接著單片機根據(jù)溫度值選擇合適的壓力傳感器特性曲線，再通過特性曲線得到準(zhǔn)確的壓力值，接下來就可以按照預(yù)定的通信協(xié)議構(gòu)造一幀完整的數(shù)據(jù)并通過無線傳輸模塊發(fā)送了；(4)當(dāng)數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊通過射頻接收模塊接收來自某個從機的一幀數(shù)據(jù)時，首先檢查數(shù)據(jù)幀的完整性以及是否符合預(yù)定的協(xié)議，若不符合則放棄數(shù)據(jù)重新等待新的數(shù)據(jù)；若符合，則提取數(shù)據(jù)幀中所包含的胎壓信息，將其顯示到液晶屏(顯示器)上并判斷是否超限，如果不超限，同時將數(shù)據(jù)送至DSP，若超限即發(fā)出輪胎氣壓故障報警；(5)DSP微處理器進行何種操作根據(jù)汽車行駛速度信號來決定，汽車行駛速度信號由數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊的單片機通過汽車測速裝置獲取，汽車剛停止時(即速度減少到0時)，DSP微處理器復(fù)位，從數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊的單片機獲得輪胎氣壓值并保存作為初始值，DSP微處理器繼續(xù)從數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊的單片機獲得新的氣壓數(shù)據(jù)，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型處理得到實時載重值，并送給所述數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊的單片機，控制液晶屏顯示，最后還要將實際載重和載重限值相比較判斷是否超載，若超載則通過警報通知駕駛員并進行數(shù)據(jù)存儲，直至汽車開始行駛(即速度從0開始增加時)。
在用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對汽車運行狀態(tài)進行診斷時，其原理是(1)采集某一車型汽車的運行狀態(tài)信號(氣壓、溫度與載重)，提取診斷所需的特征參數(shù)；(2)根據(jù)建立模型的要求和經(jīng)驗對提取的特征參數(shù)進行預(yù)處理；(3)根據(jù)診斷問題的具體要求確定診斷模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括BP網(wǎng)絡(luò)的輸入單元數(shù)，輸出單元數(shù)，隱含層數(shù)，隱含層單元數(shù)，訓(xùn)練樣本數(shù)和學(xué)習(xí)參數(shù)等；(4)使用BP學(xué)習(xí)算法選擇最優(yōu)的特征參數(shù)集合，同時利用所測得的數(shù)據(jù)來對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，使模型輸出和實際目標(biāo)輸出的誤差平方和足夠小，建立診斷模型；(5)模型應(yīng)用應(yīng)用建立的診斷模型對該車型汽車的運行狀態(tài)進行診斷。采集該車型運行狀態(tài)信號，輸入與訓(xùn)練樣本集模式一致的診斷樣本集，得到診斷值。完成了該車型從運行狀態(tài)特征輸入到運行狀態(tài)模式?jīng)Q策輸出。
主要技術(shù)參數(shù)稱重量程1～10t，2～20t；無線通信頻率315M；12位高速A/D轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換速度10000次/秒；傳感器供電12VDC 1A(或24VDC)；點陣LCD液晶顯示、輪胎氣壓超壓、欠壓、泄漏時預(yù)報警以及超重預(yù)報警；稱重精度靜態(tài)精度≥95％；動態(tài)精度≥90％；通訊接口RS-232C(預(yù)留CAN接口)；工作溫度-40℃～60℃；相對濕度＜95％。
如上所述，即可較好地實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，包括主機、從機，所述主機安裝在駕駛室，包括數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊、無線接收模塊、人機交互模塊相互連接組成，所述數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊分別與無線接收模塊、人機交互模塊相連接，所述數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊外接汽車測速裝置；從機安裝在車輪上，包括數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊、無線傳輸模塊、溫度傳感器和壓力傳感器相互連接組成，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊分別與無線傳輸模塊、溫度傳感器、壓力傳感器相連接，所述從機連接有電源，所述主機的無線接收模塊與從機的無線傳輸模塊相互無線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊包括單片機和DSP微處理器相互連接組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述無線接收模塊包括射頻接收模塊和解碼器相互連接組成，所述解碼器與數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊中的單片機相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述人機交互模塊包括鍵盤、顯示器組成，所述鍵盤、顯示器分別與數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊中的單片機相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊是單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述無線傳輸模塊包括射頻發(fā)射模塊和編碼器相互連接組成，所述編碼器與數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述溫度傳感器和壓力傳感器安裝在輪胎氣門上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，其特征是，所述電源包括可充電電池和發(fā)電裝置相互連接組成，所述發(fā)電裝置由電磁鐵和線圈組成，所述電磁鐵安裝在車輪輪軸軸套上，所述線圈對應(yīng)安裝在車輪輪軸上。
專利摘要本實用新型提供一種汽車輪胎氣壓在線監(jiān)測裝置，該裝置包括主機、從機，主機安裝在駕駛室，包括數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊、無線接收模塊、人機交互模塊相互連接組成，數(shù)據(jù)接收控制及處理模塊外接汽車測速裝置；從機安裝在車輪上，包括數(shù)據(jù)采集發(fā)送控制模塊、無線傳輸模塊、溫度傳感器和壓力傳感器相互連接組成，從機連接有電源，主機的無線接收模塊與從機的無線傳輸模塊相互無線連接。本實用新型實現(xiàn)監(jiān)測智能化，監(jiān)測速度快、精度高，裝置自動化程度高，易于使用，便于維護。
文檔編號G08C17/00GK2806206SQ200520054620
公開日2006年8月16日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者林穎, 李勇, 王慧 申請人:華南理工大學(xué)