汽车轮胎压力与温度监测预警系统的研究(预警算法 模型？)

本文由416030735贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。中南大学硕士学位论文汽车轮胎压力与温度监测预警系统的研究姓名:王进申请学位级别:硕士专业:电力电子与电力传动指导教师:廖力清20090605摘要轮胎压力监测系统(TirePressureMonitoringSystem,TPMS)是车辆安全行驶的重要保障之一,在汽车电子技术高速发展和对汽车安全性能要求更高的前提下,对TPMS系统的研究和设计具有广泛的应用前景,并能带来良好的经济效益和社会效益.论文深入分析了TPMS技术的研究现状和发展趋势,并对比了间接式TPMS和直接有源式TPMS的优缺点.选择直接有源式TPMS作为本文的研究目标,利用嵌入轮胎中的传感器检测轮胎的压力,温度以及供电电池的电压等参数,并通过无线射频方式发射到安装在驾驶室的监视器上.监视器实时显示各轮胎参数,在出现异常时及时发出相关告警信息.论文针对直接有源式TPMS技术实现的主要难点问题,包括系统预警的准确性和可靠性,检测传感器模块的低功耗性能等,开展了以下工作:1)对RF发射部分进行详细设计,包括发射天线的匹配网络,无线通信协议以及RF发射管理机制等;2)提出改进的基于多传感器融合技术的预警算法,有效提高系统预警的正确性,避免告警信号的漏报和误报;31分析TPMS应用的电磁环境,在电磁兼容性设计层面上,阐述了系统的软硬件设计方案;4)在选择极低功耗检测传感器等器件的基础上,选择更适合应用环境的锂亚供电电池,并采取良好的电源管理机制;5)充分考虑TPMS与其他车载设备之间的信息共享问题,进行基于CAN总线的联机通信设计.测试表明,所设计的直接有源式TPMS系统有效地提高了检测精度和预警的准确率,较好地达到了预期设计目的.关键词TPMS,无线通信,电磁兼容,预警算法,CANABSTRACTTPMS1SoneofthemostimportantsafeguardsforvehicletosafelyhighspeeddevelopmentoftheAutoElectronicdrive.WiththeTechnologyandpeople'Smoredemandsforsafety,itwouldbeofwidelyapplicationforegroundtoresearchanddesigntheTPMS,andmeanwhile,itwouldalsobringmoresocialbenefitsandeconomicalbenefits.ThepaperhavedeeplyanalysedthedevelopmentstatusanddirectionofTPMSandcomparedthedifferencebetweenIndirectTPMSandDirectTPMS.ThepaperchooseDirectTPMSDirectoftheasresearchobject,totheTPMSusesthesensorstomeasurethepressureandtemperatureTires(includingvoltageofthebattery)andtransmitsthemmonitorwhichisinstalledinthedrivingplatformbyradiofrequencymodulation.Themonitordisplaysallkindsofpreferencesofthetiresintimeand,whenthepreferencesisabnormal,thealarmswillworksautomaticallyanddisplayrelatedinformation.Thesystem'Slifearealarmexactly,reliabilityandpromotingthebatteryorthetechnicaldifficultiesthekeypointforDirectareTPMS.Regardingthesepoints,severalaspectsstudied:1)StudyingtheandDesigningtheRFTransmitdetailedly,includingwirelessMatchingNetworkforAntenna,thecommunicationprotocolandthemanagementofRFtransmission.2)Afterinsuringthepaperresearchestheaccurateprobabilityofwirelesstransmission,andadvancesthearithmeticbasedonSensorFusioninordertoavoidtheTPMSgivingwrongalarm.3)AnalysetheapplicationelectromagnetismenvironmentofTPMSanddesignthehardwareandsoftwareconcretelybyconsideringtheperformanceofEMC.4)BesideschoosingthechoosestheLi/SOCl2batterylowestpowerconsumptionIC,indesign,asthepowersupplyandusesamoreeffectivemanagemethodtoreducethesystem'Spowerconsumption.on5)Theinformationsharing,basedCANBus,isfullyconsideredanddesigned.Bytest,aftertakingthesemethodslistedonthefront,callateffectivelyimproveprecisionandveracityofthesystem,anddesigncarriedouttheanticipativetarget.last,theKEYWORDSTPMS,WirelessCommunication,EMC,EarlyWamingarithmetic,CANIIl原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果.尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料.与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明.作者签名:主上L.日期:手年』月止日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留,使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印,缩印或其它手段保存学位论文.同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务.嗍斗年』月』日硕j:学位论文第一章绪论第一章绪论随着人类科技和生活水平的提高,汽车越来越多也越来越近地走进了人们的生活,已经成为必不可少的交通,运输工具.进入2l世纪来,对汽车的安全,环保,节能,舒适和智能等性能要求也提到了更高的层次.轮胎是汽车系统的重要部件,其性能优劣及使用情况直接影响到汽车行驶的可操纵性,安全性,舒适性甚至是节能性.目前,我国正进入汽车消费的高速增长期,行车安全问题越来越受到人们的重视,而轮胎的安全性是汽车安全性能评价的重要指标之一.轮胎爆胎由于其不可预测性和不可控制性而成为突发性交通事故发生的重要原因,造成了巨大的经济损失和人员伤亡,极大地威胁着汽车的行驶安全.恰当的轮胎充气压力是保证汽车安全,平稳行驶的关键因素,及时准确地对超过或低于轮胎压力,温度标准范围的异常状态进行报警,是减少由轮胎爆胎引发交通事故的有效途径….TPMS是顺应上述要求出现的应用技术,正逐渐被各界要求在将来汽车的设计制造中采用.本文追踪国内外最新的信息,研究和设计了轮胎压力,温度预警系统,实时检测轮胎的压力和温度,在出现异常情况下能及时向驾驶员预警,采取适当措施以避免情况的恶化:此外,本系统能与车载电子控制单元(ElectronicControlUnit,ECU)进行CAN总线通信,方便ECU根据本系统所反馈的轮胎信息调整驱动行为,从而较好地匹配整车动作达到安全,舒适,节能的目的.1.1课题背景及研究意义1.1.1课题背景据交通部门统计,高速公路约46%的交通事故是由于轮胎故障引发的,而其中75%是因为胎压过低,漏气造成的爆胎,并且,高速行驶情况下,爆胎而导致的死亡率达到了70%以上.如何防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题.中国国家橡胶轮胎质量监督中心专家分析:保持标准的轮胎气压行使和及时发现轮胎漏气是防止爆胎的关键.那么汽车胎压监测系统将是理想的工具.2000年11月1日美国总统克林顿签署批准了国会关于修改联邦运输法的提案,要求2003年后所有的新车都需把这种TPMS系统作为标准配置.作为回应,美国公路交通安全局要求到2007年,所有在美国销售的汽车都必须安装轮胎压力监视系统,并提出了汽车生产商的执行时间表:美国市场出售的汽车,2004年占硕士学位论文第一章绪论10%,2005年占35%,2006年占65%,2007年将达100%.2007年后,已有欧美,日韩等国立法强制TPMS为汽车标配,并制定了TPMS的技术规范乜1,国内在国产奔驰,奥迪,君威,荣威等系列部分车型已经使用.TPMS现在还属于比较高端的产品,离大众化和普及化还有很长的距离,但是相信不久的将来,胎压实时监测系统技术必将得到广泛的应用.经历半个多世纪的发展后,汽车在机械结构方面已经非常完善,靠改变传统的机械结构和有关结构参数来提高汽车的性能己临近极限.由于臼益增强的安全,节能与净化要求和激烈的市场竞争,迫使汽车工业不断研究新技术,开发新产品,特别是微电子技术的长足进步,又为汽车新技术发展提供了重要的技术手段和支撑,比如ECU,车载导航系统,防抱死刹车系统(Anti.10ckBrakingSystem,ABS)等.当前,汽车电子技术进入了优化人一汽车一环境三者之间整体关系的阶段,向着超微型磁体,超高效电机以及集成电路的微型化方向发展,并为汽车上的集中控制提供了基础(例如制动,转向和悬架的集中控制以及发动机和变速器的集中控制).事实证明,采用电子控制装置对提高汽车安全性,可靠性,舒适性,经济性等以及改善汽车的动力学和动力学性能并减少废气排放,减少油耗等都具有显著的效果.1.1.2研究意义根据前面所述,轮胎的正常使用对汽车的安全行使至关重要.提高其安全性能,实时监测其状态并及时对异常情况进行预警,可以有效降低事故,特别是高速行使时发生交通事故的可能性,也就大大减少了因此而引起的人身伤亡和经济损失.机动车尾气排放是当前空气污染和引起地球温室效应的主要来源之一,如何提高燃油的经济性,减少油耗,降低污染亦是人们密切关注的问题.前面也有提到,轮胎压力与汽车燃油的经济性,轮胎本身的使用寿命有着密切联系(研究表明,胎压过高或者过低会减少轮胎寿命20%,胎压过低还会增加油耗lO%),另外,汽车长期行使于正常气压状态下,对汽车发动机及底盘尤其是对悬挂系统的保养和维护有突出的贡献,因为假若汽车在轮胎气压过高状态下行驶,日积月累对发动机底盘及悬挂系统将造成很大的伤害,而过低气压则会增加汽车轮胎的磨损.综上可知,实时监控轮胎的压力,温度,使其处于正常的工作状态可以有效延长其使用寿命和减少燃料消耗,有利于创造节能型社会,具有显著的社会效益.我国正在成为全球最大的新兴汽车市场,汽车需求量和保有量出现了加速增长的趋势,并且年销售量激增,已接近成为仅次于美国的全球第二大汽车销2硕上学位论文第一章绪论售国,且这种增长的趋势将不可逆转,到2020年,中国汽车销