[發明專利]基于高頻輪速與機器學習的胎壓及磨損量監測方法

有效

• 申請號: 202011565204.1
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112622915B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 魏凌濤;李亮;王翔宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B60W40/00
• 分類號: B60W40/00;B60W40/10;B60W50/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于故障診斷技術領域，特別涉及一種基于高頻輪速與機器學習的胎壓及磨損量監測方法。該方法包括：一、胎壓監測，二、輪胎壽命監測；三、輪胎狀態預警三部分；本發明通過輪胎壓力傳感器和環境溫度傳感器，綜合決策樹和SVM的對合理的輪速信號初步判斷情況，估計得到的胎壓和輪胎的磨損量，判斷出胎壓正常、胎壓欠壓、胎壓過壓和輪速不正常的狀態，經過胎壓監測和輪胎壽命監測，可得到輪胎的狀態；在輪胎處于過壓、欠壓或磨損量超過一定值后，通過聲或光的方式提示輪胎處于預警狀態，要求駕駛者注意安全。

技術領域

本發明屬于故障診斷技術領域，特別涉及一種基于高頻輪速與機器學習的胎壓及磨損量監測方法。

背景技術

間接式胎壓監測的原理是不直接利用壓力傳感器對胎壓進行測量，取而代之的是利用輪速或其他信號，計算與胎壓相關的輪胎物理參數，進而間接估計胎壓。由于輪胎的頻率譜與胎壓呈現一定關系，如圖1所示，通過輪速信號可計算該頻率譜，對比計算得到的頻率譜和理論頻率譜，可間接估計胎壓。此外，車輪磨損量也會影響該頻率譜。

在專利2019109470950中公開了一種胎壓監測方法及裝置，其利用滾動半徑與頻率方法相結合，實現了一種低成本的胎壓監測方法。上述方法僅針對前輪使用頻率法進行判斷胎壓判斷，后輪僅使用半徑方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于高頻輪速與機器學習的胎壓及磨損量監測方法，其特征在于，該方法包括：一、胎壓監測，二、輪胎壽命監測；三、輪胎狀態預警三部分；現在分述如下：

所述胎壓監測包括如下步驟：

步驟一，輪速信號預處理，從ABS輪速傳感器獲得的原子數，獲得用于后續計算的輪速信號，經該步驟處理后的圖像為剔除了輪速齒圈誤差、重采樣后的輪速；

步驟二，輪速信號的特征提取，將處理得到的輪速信號進行頻域和時域分析，提取信號的特征；

步驟三，剔除不合理信號，利用決策樹將不合理信號剔除，判斷輪速信號合理與不合理；

步驟四，利用支持向量機(Supporting Vector Machine,SVM)合理的輪速信號初步判斷為可能正常、可能欠壓、可能過壓；

步驟五，綜合一段時間內決策樹和SVM的對合理的輪速信號初步判斷情況，判斷出胎壓正常、胎壓欠壓、胎壓過壓和輪速不正常的結果；

所述輪胎壽命監測即輪胎磨損量監測包括步驟：

第一，上述胎壓監測提供了一種判斷車輪正常胎壓、欠壓、過壓的方法，顯然，將上述胎壓狀態進一步細分為胎壓為1.8bar,1.9bar,…2.3bar,2.4bar；利用該方法可得到細分的胎壓估計值；

第二，根據頻率、環境溫度和胎壓的關系，利用溫度傳感器測得環境溫度，根據估計得到的胎壓，可得到輪胎的估計頻率同理，在輪胎內增加壓力傳感器，通過實測的胎壓值，可得到輪胎的實際頻率f；因為輪胎的磨損和胎壓均會導致頻率的改變，因此，當假設輪胎未磨損時，通過實驗測試得到的數據曲線估計的胎壓與壓力傳感器一致，進而求解得到的頻率一致；

第三，計算頻率變化量通過實驗測試得到的數據曲線進而得到輪胎磨損量的估計值。

所述輪胎狀態預警，經過上述胎壓監測和輪胎壽命監測，可得到輪胎的狀態；當輪胎處于過壓、欠壓或磨損量超過一定值后，通過聲或光的方式提示駕駛者。

所述胎壓監測的步驟一輪速信號預處理，具體包括：

第一，采用滾動半徑與頻率相結合方法進行輪速計算，得到重采樣后的輪速；

第二，將采集到的輪速切分為多組固定時長t_l的輪速信號序列，后續的分析均以時長t_l的輪速信號為基礎，其中t_l取為7.5s。