轮胎压力的测定 本发明涉及测定轮胎压力用的方法和设备，具体但不排它地说，本发明可用于测定机动车轮胎的压力，特别是用于测定小汽车和卡车的轮胎压力，但也可一般地用于车轮胎压力。
轮胎压力测量及其可用数据表明，对于某些比在充气时并随后直接测量轮胎气压的通常方法更方便和更容易使用的测定轮胎压力的方法有显著的需求。
如能配备某种外部传感器系统，而不需要靠车辆驾驶员的主动干预，那么，这种系统很明显有很大的益处并且是很有用的。但是，尽管业已提出了包括使用超声波传感器在内的用于遥感车辆运行参数的系统，但这种系统还不能很容易地应用于远程地测定轮胎的压力。
然而，我们从我们的预定于1997年5月28日公开的共同未决的欧洲专利申请书EP96307897.7(我们的参照号为P52835EP)中知道，使用特别是呈电缆和类似形式的压电传感器，从而可以负载在相间隔的位置处作用到压电材料上的方式使上述电缆有负载，可有效地对整个车辆轮胎进行传感器测量。
当然，我们知道，压电电缆式材料业已广泛地用于传感交通活动，所述压电材料呈安装在路面上的装置的形式，这种装置能在车辆通过时产生电脉冲。过去，用多种方法主要是仅根据对脉冲的纯粹计数来对脉冲进行分析。还可能提出了用于对这种数据进行更复杂分析地提案。
本发明是以我们的发现为基础的，即：车辆轮胎在压电电缆上通过会产生具有形状和形式特征的波形，通过适当地对波形的形状和形式进行分析，可以测定轮胎的压力。据信，以前并未提出为此目的而对压电电缆产生的电脉冲的波形和/或形状进行分析。
而且，我们业已发现，车辆的速度和重量会在脉冲的宽度及高度方面对这样产生的脉冲产生影响。本发明的一个重要方面涉及对从压电装置中获得的数据进行解释，以便把上述因素考虑在内，包括用于实际消除或抵消这些因素后果的方法。
本发明将权利要求1从其开始的先有技术看作是使用了来自安装在路面上的用于以数值方式对交通进行监控的压电电缆装置的信号。
先有技术的内容
EP-A-0545641(Exxon)、EP-A-0656269(Exxon)中公开了一种用于测定气胎压力和/或速度的系统，在这种系统中，车行道或类似道路上的两维力传感器阵列可测定轮胎在整个轮胎宽度上的接触覆盖区所加载的力分布图形，计算机根据所传感到的接触力测定轮胎的压力和/或速度。
US4,630,470(Brooke)中公开了一种用于在车辆经过车行道上的配有仪器的检查点时测定车辆轮胎的压力的系统。车行道上刚性的车辙使轮胎按一定的波形振动，所述波形为轮胎压力的函数。在其上形成有车辙以构成路面的金属板的正下方的车行道路面之下配备有多个昂贵的转换器，它们将轮胎引起的机械振动转换成等同的电学波形。车辙或肋的相邻突脊之间的间距26随要检查的车辆类型而变。业已发现，对吉普车来说，理想的间距是2.0英寸，对5吨军用卡车来说，理想的间距是3.1英寸。依照本发明，所述突脊之间的间距可在上述范围内变化。根据检测一个或多个具有不同于其它轮胎的频谱从而有不同压力的轮胎的思想对在前述的肋上经过的轮胎所产生的波形作频谱分析。没有公开用于对轮胎压力进行实际定量数值检测的方法，而只是公开了用于检测压力差的方法。
就本申请人所知，还没有这样的先有技术提出使用位于车辆经过的车行道上的压电电缆传感器/检测器装置，以便在没有任何机械干预或中间装置(如Brook的专利中的肋)的情况下提供信号，该信号是由在轮胎横向宽度上与车辆轮胎作受压接合而导致的传感器/检测器装置的直接负载所产生的，并且可根据上述信号通过非频谱分析，并在不需要与响应同一车辆的其它轮胎的检测器作比较的情况下直接定量地测定轮胎的压力。
依照本发明，提供如后附权利要求所限定的用于轮胎压力及相关检测的方法和设备。
在下述实施例中，提供了通过简单而且方便地使车辆车轮/轮胎组件在一细长的压电电缆传感器部件上经过，以便在轮胎的横向宽度上与所述组件作压力接合而测定轮胎压力的方法和设备，所述传感器位于车行道路面或类似的表面上。例如在车辆维修站或在车库或加油站的庭院内行驶期间，按较低的速度就可以做到这一点。
当所测量的车辆轮胎在电缆上经过以便在轮胎的整个横向宽度(即轮胎的圆周的相关位置处的整个表面区域)上使电缆受压并有负载时，该电缆会产生一电动势，包括正走向和负走向波形的电压成分，如附图中图4至6所示。我们发现，这些波形具有特征形状分量，这些分量能够使得根据与先前获得的数据有关的校准参照值来测定压力。所获得的电压曲线的形状取决于轮胎的压力，从而可很容易地根据参照值对照表测定出轮胎的压力。
在上述实施例中，(用软件算法)考虑车辆重量与速度(尽管通常较低)的影响，以便尽可能地分离出有用的数据，从而直接测定轮胎的压力。车辆重量与所产生的电压脉冲的振幅有直接的关系，因为压电装置所产生的电压与加在该装置上的机械负载有直接的关系。因此，可根据使得车辆重量与所产生的电压相关的校准数据对上述装置所产生的波形的重量分量进行处理，从而在给定的测试中，可参照预定和标准的车辆重量来使该输出标准化。
至于车辆速度的影响，通过在使车辆以周知的间隔顺序地经过分隔开的传感器部件的情况下仅重复给定的测试，可以获得消除上述影响的直接方法，从而通过一调节过程，能很容易地计算出并消除或减少该数据的速度分量。
所以，就消除或减少车辆速度对波形的影响而言，可按简单且成本效益好的方式采用以上方法的下述细节，即在周知的间隔和位置处使用两个或成对的压电电缆传感器部件，使所测量的轮胎顺序地在各个传感器上经过。通过这种方式，会按对应于车辆速度的时间间隔产生相应的双电压峰值。通过简单的计算技术，可测定车辆的速度，并通过参照与车辆速度有关的已知数据推断出或弥补车辆准确速度的影响。通过这种方式，可获得分析用的波形或电压曲线，只要能合理地获得上述波形或电压曲线，就能摆脱车辆速度的影响。就车辆重量而言，可如上所述那样作相应的调整。
通过使压电电缆相对车辆的行进方向非重直地延伸，可以使得车辆两侧的各个车轮组件或轴产生能很容易与相应轮胎关联起来的相应的各个信号，以致于可以很容易地相应采取补救用压力调整措施。
在上述实施例中，细长的压电电缆安装在车行道路面上，以便在路面上至少突出一小段距离，同时细长的压电电缆还部分地位于形成在车行道路面上的相应凹槽或通道内。各个压电传感器的下方是一基板，它用作一稳定的参照表面，以支承上述传感器，同时在使用时基板还会负重。各个传感器的上方是一挠性保护盖，它沿传感器的长度方向延伸，以使得传感器能因车轮而有负载，同时能抗住车辆轮胎的冲击所导致的表面磨损和磨耗以及破坏。例如，保护盖在形状上可以是凸起的并且由诸如带有或不带有适当填料和/或嵌入的增强材料的天然或合成橡胶挠性聚合材料构成。同样，多种塑料板材料和金属板材料均具有必要的抗磨和挠性特征。在安装压电电缆的细节方面有从简单方式及这种简单方式的变化形式到带较深凹槽的结构的多种变化形式，所述简单方式是仅将(带护罩或以其它方式受保护的)电缆放置在车辆通路中的硬表面上，在所述简单方式的变化形式中，仅将图2所示的电缆26和28支承在车行道路面上而不是支承在凹槽内，而在上述带较深凹槽的结构中，电缆主要位于车行道路面的下方但凹槽内电缆的上方有挠性材料，这种材料相对凹槽突出以便与车辆轮胎相接合。
我们知道，可能已提出这样的建议，它用于通过参照电压曲线在某个特定的可能对称的位置处的斜率来解释从安装在道路上的车辆传感器中获得的数据，而且本申请并不涉及这种与本发明所采用的方法即通过参照所产生的电压脉冲的整个形状和曲线来测定压力的方法相比据认为是用于分析的较为主观的方法。
还应注意下列事实：本发明的实施例能通过在车辆经过细长压电电缆时在车辆轮胎的整个横向宽度上直接使压电电缆受压或使压电电缆有负载而产生其相应的可分析的波形脉冲。轮胎本身(通过一个或多个保护层从而使传感器不会因各个车辆的通过而受到不可接受的破坏或磨损)直接将负载施加于简单的电缆传感器上，所述负载以可测定的定量方式随轮胎压力而变。既不需要使轮胎启动一产生振动的带有多个变换器(所述变换器能产生如在Brook的文献中那样需要进行频谱分析的信号)的波纹板，也不需要如在Exxon文献中那样分析轮胎覆盖区内所传感到的接触力的图形。
以下参照附图以举例的方式说明本发明的实施例，附图示出了本发明的设备以及从该设备中获得的相应电压波形数据，这些波形数据说明了推荐压力以下、推荐压力和推荐压力以上所产生的波形曲线和形状的差异。
在附图中：
图1示出了和数据处理及显示系统相连的一对平行的细长压电电缆与沿箭头所示方向行进和要经过检测器部件的相应汽车之间的位置关系图；
图2示出沿图1中箭头II-II所示方向的剖面及侧视图，它表示要经过相间隔的压电电缆的车轮；
图3表示一流程图，它表示与对来自压电电缆的电压脉冲进行分析有关的数据处理操作的主要部分；
图4表示对于向前滚动的处于15psi(磅/英寸2)的轮胎的脉冲曲线，15psi对应于轮胎的缺气状态；以及
图5表示对于向前滚动的处于28psi的轮胎的脉冲曲线，28psi对应于轮胎的适当充气状态；
图6表示对于处在45psi的过度充气轮胎的相应波形曲线。
如图1和图2所示，设备10用于对位于车辆16所经过的车行道14上的压电电缆装置12所产生的数据进行分析并用于测定所述车辆的一个或多个轮胎18、20、22、24的充气压力，设备10包括下列主要部件。首先，压电装置12包括一对压电电缆26和28，它们用于在轮胎的整个横向宽度上与轮胎18至24作受压接合，以便产生信号或电压脉冲30(见图3)。
信号分析装置32设置成能测定与车辆16的轮胎18至24有关的信息。
如图1所示，电缆26、28被设置成彼此相平行且与车辆16 的通常向前运动方向D不相垂直。电缆26、28与信号分析和显示装置32相连以便向其提供电压脉冲30。
图2示出了在车行道14上沿方向D接近传感器并要在传感器26内形成电压脉冲30以传给信号分析和显示装置32的车辆16的轮胎18。
压电电缆26、28安装在车行道14的路面上，以便部分地突出到该车行道路面的上方，同时，压电电缆26、28位于形成在车行道路面上的相应凹槽或通道内。各个电缆的下方是一基板27、29，它用作一稳定的参照表面，以支承上述传感器，同时在使用时基板还会负重。各个电缆的上方是一挠性保护盖31、33，它沿电缆的长度方向延伸，以使得电缆能因各个车轮而有负载，同时能抗住车辆轮胎18的冲击所导致的表面磨损和磨耗以及破坏。
参照信号分析和显示装置32，作为流程图的图3说明了这种数据处理系统的主要特征，在图3中，电压脉冲30在标号34处通过模拟-数字转换器(未示出)与数据处理系统36相连，在数据处理系统36中，以与我们公开于97年1月29日的共同未决申请EP96305506.6(我们的参考号为P52740EP)中公开的数据处理系统相似的方式对电压脉冲30进行处理。因此，我们将公开号为EP0756167的上述先有申请的全部内容包括在本申请中。依照所公开的原理，数据处理器36的软件系统包括软件算法38，它用于根据与已知轮胎压力有关的电压曲线的批量数据40对波形(见图4至9)进行解释，从而可根据波形的特征曲线来识别来自传感器26、28的信号30的波形，可按表示沿电压波形或曲线的渐变图形的特定点的对照表来测定上述波形的特征曲线，所说的电压波形或曲线则随轮胎压力的不同而逐渐变化，因此，可在标号42处很容易地测定并定量地(以数值方式)显示出相应的轮胎压力。另外或以补充的方式进行算法分析以测定相应的量化压力。
在图4至9所示的实例中，用存储示波器显示所产生的电压脉冲的波形，该示波器与以与车辆16的行进方向D成小于90°的角度放置在现场地面上的一段20级压电电缆相连。在这些简单的测试中，推动车辆，因此一个轮胎18会向前在第一电缆26上经过，从而产生附图中图4至6所示的电压脉冲。
用有每平方英寸为15、28和45磅的三种不同压力的车辆轮胎来进行上述测试过程，从而能产生所示的电压脉冲曲线。在每一种情况中都将车辆向前推过电缆。
图4至6的结果表示电压脉冲的波形因轮胎压力的不同而有渐进的不同。
利用能产生相应的分级电压曲线序列的一系列分级测试，可以形成批量数据40，以便根据相应的电压脉冲曲线主动地确认特定的轮胎压力，因此，用对照表和/或算法能很容易地测定压力。
利用图1中相互平行的传感器26、28，可以很容易地获得各个车轮的两种轮胎压力读数，就图1中车辆16的四个车轮中的每一个车轮而言，传感器26、28能各自提供自己的电压脉冲。
重量与车辆速度对波形振幅和曲线的影响可用与之相关的校正数据来加以弥补。传感器26、28之间的已知间隔使得能很容易地计算出车辆的速度，从而能用对照表数据或算法分析来进行弥补。同样，用车行道路面上的辅助重量传感装置或通过对车辆重量系统的简单分类能很容易地对车辆重量作相应的弥补。
在一种改进形式中，将两个或多个压电电缆设置成相间隔并大致平行，以便根据车辆各侧的(相关轴上的)在与电缆相接合的轮胎的数量提供多个信号或脉冲。通过这种方式，所说的设备可测定车辆各侧的相应轴和要测定压力的相关轮胎的数量。
权利要求书
(根据PCT细则第19条所作的修改)
1、一种对放置在车辆所经过的车行道上的压电装置所产生的数据进行分析的方法，该方法包括：
a)将一段压电电缆放置在车行道路面或类似表面上，以便在车辆轮胎的整个横向宽度上与车辆轮胎作压力接合；
b)使上述车辆在所述电缆上经过，以便在车辆轮胎的整个横向宽度上使电缆受压并有负载，从而生成一信号；
c)对上述信号进行分析，以测定与前述车辆相关的信息；
所述方法的特征在于：
d)上述对所述信号进行分析的步骤包括对由上述压电电缆受压负载而产生的波形的形状或曲线进行分析，以便根据算法和/或对照表测定前述轮胎的压力。
2、如权利要求1的方法，其特征在于，所述对信号进行分析以测定前述信息的步骤，包括对前述波形进行分析，以便除前述轮胎压力以外还测定与前述车辆相关的信息。
3、一种对放置在车辆所经过的车行道上的压电装置所产生的数据进行分析的方法，该方法包括：
a)设置一压电检测器，该检测器用于与车辆轮胎相接合；
b)使上述车辆在所述检测器上经过并生成一信号；
c)对上述信号进行分析，以测定与前述车辆相关的信息；
所述方法的特征在于：
d)上述对所述信号进行分析以测定与前述车辆相关的信息的步骤包括对所述信号的波形进行分析，以便消除或减少车辆重量对前述波形的影响。
4、如权利要求1的方法，其特征在于，所述对信号进行分析以测定所述信息的步骤，包括使用一种算法，根据渐变波形的形状相对于渐变轮胎压力变化的变化对该波形进行分析。
5、如权利要求1的方法，其特征在于，所述对信号进行分析的步骤包括对前述信号的波形进行分析，以便消除或减少车辆重量和/或速度对前述波形的影响。
6、如权利要求3的方法，其特征在于，所说的进行分析以消除或减少车辆重量的影响的步骤，包括根据与车辆重量有关的校准数据来调整波形的振幅。
7、如权利要求3的方法，其特征在于，所说的对前述波形进行分析以消除或减少车辆速度对该波形影响的步骤，包括对数据执行调节步骤，所说的数据则是从分别用于顺序地从相间隔的检测器上依次经过的轮胎的压电检测器中获得的。
8、如前述权利要求中任何一个的方法，该方法包括，将上述呈细长检测器形式的压电检测器设置成与车辆正常向前行进的预定方向不相垂直，因此，车辆两侧的车轮会非同时地与所述检测器相接合，从而能产生可分别加以分析的顺序信号。
9、用于对放置在车辆等所经过的车行道路面或类似表面上的压电检测器所产生的数据进行分析的设备，该设备包括：
a)一用于一段压电电缆的支架，它用于安装上述压电电缆，所述压电电缆则用于与车辆的轮胎作压力接合，因此，所述轮胎可在上述检测器上经过，以便在所述轮胎的整个横向宽度上使上述检测器受压和有负载，从而生成一信号；
b)一信号分析装置，它用于测定与所述车辆有关的信息；
所述设备的特征在于：
c)所述信号分析装置用于对由上述压电电缆受压负载而产生的波形的形状或曲线进行分析，以便根据算法和/或对照表测定前述轮胎的压力。
10、如权利要求9的设备，其特征在于，所述分析装置用于除前述轮胎压力以外还测定与前述车辆相关的信息。
11、用于对放置在车辆等所经过的车行道内的压电检测器所产生的数据进行分析的设备，该设备包括：
a)一用于压电检测器的支架，它用于安装上述压电检测器，所述压电检测器则用于与车辆的轮胎相接合，因此，所述轮胎可在上述检测器上经过，以生成一信号；
b)一信号分析装置，它用于测定与所述车辆有关的信息；
所述设备的特征在于：
c)所述用于对上述信号的波形进行分析的分析装置可减少或消除车辆重量对前述波形的影响。
12、如权利要求9的设备，其特征在于，所述分析装置使用一种算法，根据渐变波形的形状相对于压力变化的变化对该波形进行分析。
13、如权利要求9的设备，其特征在于，所述分析装置适于对上述信号的波形进行分析以减少或消除车辆重量和/或车辆速度对前述波形的影响。
14、如权利要求11的方法，其特征在于将两个相间隔的压电检测器的位置设置在车辆顺序经过的路面上这样的步骤，并且上述对信号进行分析以测定与前述车辆有关的信息的步骤，包括从所述轮胎连续产生的信号中获得车辆速度的数值并按照已知的数据根据车速调节所说的波形。
15、如权利要求11的设备，其特征在于设置一对前述车辆顺序地经过的相间隔的压电检测器电缆，并且所述分析装置适于测定车辆速度的数值并根据前述车辆速度调节所述用于进行分析的波形或曲线。
16、如权利要求9至14中任何一个的设备，其特征在于，所述压电检测器电缆包括一细长的检测器部件，它设置成在和车辆相接合时与车辆正常向前行进的预定方向不相垂直，因此，车辆两侧的车轮会非同时地与所述检测器相接合，从而能产生可分别加以分析的顺序信号。
17、如权利要求16的设备，其特征在于，至少有两个上述压电电缆设置成大致平行，以便根据车辆各侧的(相关轴上的)与电缆相接合的轮胎的数量提供多个信号，从而所说的设备可测定车辆各侧的相应轴和要测定压力的相关轮胎的数量。
18、一种对放置在车辆所经过的车行道或类似表面上的压电检测器所产生的数据进行分析的方法，该方法包括：
a)设置一压电检测器，该检测器用于与车辆轮胎相接合；
b)使上述车辆在所述检测器上经过并生成一信号；
c)对上述信号进行分析，以测定与前述车辆相关的信息；
所述方法的特征在于：
d)上述设置用于与车辆轮胎相接合的压电检测器的步骤包括将一用来经受局部负载的压电传感器部件用作上述检测器。
19、用于对放置在车辆等所经过的车行道内的压电检测器所产生的数据进行分析的设备，该设备包括：
a)一压电检测器和一用于上述压电检测器的支架，它用于安装上述压电检测器，压电检测器用于与车辆的轮胎相接合，因此，所述轮胎可在上述检测器上经过，以便生成一信号；
b)一信号分析装置，它用于测定与所述车辆有关的信息；
所述设备的特征在于：
c)所述压电检测器包括一传感器部件，该部件在用前述支架加以安装时会经受到局部负载。