技术领域
[0001] 本
发明涉及使用诸如轮胎压力
传感器之类的交通工具传感器的交通工具的重量检测。
背景技术
[0002] 存在很多操作者可能想知道其交通工具重量的原因。例如，知道交通工具的重量可以便于与政府交通工具法规的兼容。作为另一示例，会需要知道交通工具的重量以确保交通工具的负载未超过交通工具的额定容量。作为另一示例，知道交通工具重量的变化可以允许操作者知道从交通工具加载或卸载的货物的重量。
[0003] 然而，确定交通工具的重量并不总是便利的。例如，确定交通工具的重量通常需要将交通工具
定位在称(scale)上。根据称的
位置，将交通工具驾驶到该称会花费大量的时间，并且在驾驶到该称期间交通工具可能并不处于安全操作状况中，因为还没有确定交通工具的重量。此外，交通工具称需要大量安装成本、维护，并且会占用很大空间，包括允许交通工具进入和退出该称所需的空间。
发明内容
[0004] 总体而言，本公开涉及使用诸如轮胎
压力传感器之类的交通工具传感器的交通工具重量检测。所公开的技术包括：根据交通工具的轮胎压力或轮胎压力的变化，诸如从交通工具的加载或卸载前的时刻到交通工具的加载或卸载后的时刻轮胎压力的变化，确定交通工具的重量或交通工具重量的变化。然后可以将所确定的交通工具重量的变化加上或减去预定的交通工具重量，以确定在交通工具重量的变化之后交通工具的总重量。在一些示例中，该技术可以包括使用诸如轮胎
温度之类的附加数据。还公开了用于将根据轮胎压力变化确定交通工具重量变化的计算校准到特定轮胎设计或甚至校准到各个轮胎的技术。
[0005] 在一个示例中，本公开涉及一种系统，该系统包括一组用于交通工具轮胎的轮胎压力传感器、控
制模块和用户
接口。
控制模块配置成从轮胎压力传感器接收轮胎压力信息并且基于轮胎压力信息计算交通工具的重量或重量的变化。用户接口配置成向用户呈现通过控制模块计算的交通工具的重量或重量的变化的指示。
[0006] 在另一示例中，本公开涉及一种方法，该方法包括利用控制模块从交通工具的一个或多个轮胎压力传感器接收第一组轮胎压力信息的指示。该方法进一步包括利用控制模块从交通工具的一个或多个轮胎压力传感器接收第二组轮胎压力信息的指示，并基于第一组轮胎压力信息和第二组轮胎压力信息利用控制模块计算交通工具的重量或交通工具重量的变化。该方法还包括利用控制模块经由用户接口向用户呈现交通工具的重量或交通工具重量的变化的指示。
[0007] 下面在
附图和描述中阐述一个或多个示例的细节。本公开的其它特征、目的和优势将从描述和附图以及
权利要求中显而易见。
附图说明
[0008] 图1图示了用于基于所检测到的交通工具轮胎中的轮胎压力确定交通工具的重量或交通工具重量的变化的系统。
[0009] 图2图示了示例性校准曲线，该曲线示出对应于轮胎的检测压力的负载。
[0010] 图3图示了轮胎在不同初始压力下的校准曲线集。
[0011] 图4是图示了用于基于检测到的交通工具轮胎中的轮胎压力确定交通工具的重量或交通工具重量的变化的示例性技术的
流程图。
具体实施方式
[0012] 可以使用来自轮胎压力传感器的信息检测交通工具的重量或交通工具重量的变化。例如，交通工具重量的变化可以与交通工具的轮胎压力的变化相关，交通工具的轮胎压力的变化诸如轮胎压力从交通工具加载或卸载前的时刻到交通工具加载或卸载后的时刻的变化。然后可以将所确定的交通工具重量的变化加上或减去预定交通工具重量，以确定在交通工具重量的变化之后交通工具的总重量。作为另一示例，所检测的轮胎压力可以直接对应于每个轮胎上的总负载。在一些示例中，该技术可以包括使用诸如轮胎温度之类的附加数据。还公开的是用于将校准曲线选择到特定轮胎设计或甚至选择到各个轮胎的技术，所述校准曲线用于根据轮胎压力的变化确定交通工具重量的变化。
[0013] 图1图示了示例性系统100，该系统100用于基于确定的交通工具轮胎中的轮胎压力来确定交通工具的重量。系统100包括交通工具110和移动通信设备120。交通工具110可以是任意类型的车辆，诸如但不限于客车、运动型
多用途车、厢式货车、农用交通工具或拖车。交通工具110包括具有相应轮胎压力传感器114A：114D(统称为“轮胎压力传感器114”)的
车轮112A：112D，(统称为“车轮112”)。交通工具110还包括可选的控制模块116，在本公开的一些示例中，该控制模块116配置成计算交通工具110的重量或交通工具110的重量的变化。控制模块116定位于交通工具110内，并且控制模块116由交通工具110的电气系统供电。在同一示例或其它示例中，移动通信设备120可以包括配置成计算交通工具110的重量或交通工具110的重量的变化的
软件，使得移动通信设备120可以用作控制模块，该控制模块配置成计算交通工具110的重量或交通工具110的重量的变化。
[0014] 轮胎压力传感器114定位于交通工具112中并配置成测量交通工具112的轮胎的轮胎压力。轮胎压力传感器114可以定位于例如
阀门上或轮缘上。轮胎压力传感器114均包括通信模块，以便于轮胎压力信息向诸如控制模块116和/或移动通信设备120之类的远程设备的传送。在一些示例中，通信模块可以包括有线或无线发射器，使得经由天线117有线或无线地将轮胎压力测量发送到控制模块116。在其它一些示例中，控制模块116可以包括与轮胎压力传感器114中的每一个邻近的多个天线。在其它一些示例中，轮胎压力测量可以经由无线连接直接发送到移动通信设备120。在任一情况中，控制模块包括无线接收器，该无线接收器用于经由一种或多种无线数据连接从压力传感器114接收轮胎压力信息。在一些示例中，无线连接可以包括蓝牙、Wifi或其它短程无线连接。
[0015] 控制模块116、移动通信设备120、分立计算设备(未示出)或其组合中的任一个块可以用作控制模块，该控制模块配置成从轮胎压力传感器114接收轮胎压力信息并基于轮胎压力信息计算交通工具110的重量或重量的变化。控制模块可以通过
访问一个或多个校准曲线的指示以及基于轮胎压力信息和进一步基于一个或多个校准曲线的指示计算交通工具110的重量或重量的变化，来基于来自每个轮胎压力传感器114的轮胎压力信息计算交通工具110的重量或重量的变化，该校准曲线对交通工具112的重量和每个轮胎的压力之间的关系进行建模。
[0016] 控制模块可以进一步利用诸如包括显示器和/或扬声器的用户接口之类的用户接口，来向用户呈现通过控制模块计算的交通工具的重量或交通工具重量的变化的指示。在一些示例中，用户接口可以包括交通工具110的组件，诸如扬声器或仪表板显示器。在其它一些示例中，用户接口可以包括移动通信设备120或其它外部
电子设备的组件。在一些示例中，控制模块可以将交通工具重量随时间的变化的记录存储在计算机可读介质上。
[0017] 移动通信设备120包括屏幕122、扬声器124、按钮126和麦克
风128，该屏幕122在一些示例中是能够接收用户输入的触摸敏感屏幕。在一些示例中，移动通信设备120可以是诸如智能电话之类的蜂窝电话。在其中移动通信设备120包括在控制模块中的示例中，移动通信设备120可以接收用户输入，用于实现重量计算或重量变化的计算和/或用于选择与车轮112的轮胎相关联的校准曲线。在一些示例中，移动通信设备120可以从用户接收附加数据，诸如报告交通工具110的重量的数据，该附加数据可以用于对车轮112的轮胎的校准曲线进行建模。移动通信设备120可以经由屏幕122、按钮126、麦克风128或其组合接收用户输入。
[0018] 在移动通信设备120被包括在控制模块中的示例中，移动通信设备120也可以向用户呈现基于来自轮胎压力传感器114的轮胎压力信息计算的交通工具110的重量或重量的变化的指示。例如，可以经由屏幕122和/或扬声器124向用户呈现交通工具110的重量或重量的变化的指示。
[0019] 在
基础示例中，控制模块可以通过测量负载引发的增加的轮胎压力Δp来确定作为加载货物结果的交通工具(
质量m0)的附加负载Δm。根据校准曲线，诸如根据测试数据布置的校准曲线或数学
算法，所测量的有关压力增加Δp/p0对应于附加负载Δm。如这里所提及的，术语p0标示交通工具加载之前的压力。
[0020] 在最通用术语中，根据等式1可以表示交通工具的附加负载Δm与测量的有关压力增加Δp之间的关系。
[0021] Δm＝f(p0，Δp) (等式1)
[0022] 等式1仅表示由轮胎
支撑的负载的变化Δm是轮胎压力变化Δp和轮胎初始压力p0的函数。
[0023] 可以对该关系进行近似，使得如等式2所示那样，负载变化Δm与压力变化Δp成比例。
[0024] (等式2)
[0025] 然而，上述等式2未考虑轮胎和地面的
接触表面区域A中的潜在变化。例如，较大的负载会导致轮胎的
变形和较大的接触区域，使得等式2会低估增加的负载。可以如等式3那样考虑接触表面区域的变化。在等式3中，A表示轮胎和地面的接触表面区域，而g表示重力。
[0026] (等式3)
[0027] 在一些情况中，由于交通工具重量变化引起的接触表面区域的变化与压力的变化相比可能是不显著的。在这种情形下，等式2可以提供用于确定重量变化与压力变化之间的关系的适当基础。然而，甚至在期望比等式2提供增加
精度的情况中，在不采用任何附加测量的情况下仍可以确定重量变化与压力变化之间的关系。作为一个示例，将等式3所示的区域A与任意给定重量的检测压力相互关联。这意味着如果已知m0，则不是必需分开测量区域以确定交通工具的重量变化。
[0028] 对于更准确的重量计算，应考虑车轮112上的特定轮胎的弹性性质。每个轮胎可以与例如如图3所示的一组校准曲线相关联。这样一组校准曲线可以由轮胎制造商提供。如下面更详细描述的那样，轮胎的该组校准曲线表示轮胎压力与任意给定初始压力的负载之间的一对一关系。
[0029] 尽管车轮112上的特定轮胎的弹性性质可以随着温度变化，但在一些示例中，温度依赖关系可以被忽略，因为不太明显。在其它示例中，温度信息可以包括在轮胎的一组校准曲线内。例如，交通工具110可以包括一个或多个
温度计，这些温度计输出与车轮112的轮胎相关联的至少一个温度。在一些示例中，轮胎压力传感器114可以均包括温度计。在这样的示例中，控制模块可以基于轮胎压力信息计算交通工具110的重量或重量的变化，包括基于轮胎压力信息、基于与交通工具的轮胎相关联的温度以及与该轮胎相关联的一组校准曲线来计算交通工具的重量或重量的变化，该组校准曲线限定给定温度和给定初始压力下轮胎的压力与加载之间的一对一相互关联。
[0030] 图2是图示作为校准曲线202的轮胎上的负载和压力之间的示例性关系的曲线图200。校准曲线202开始于p0并且持续通过Δp。如校准曲线202所示，在压力和质量之间存在一对一相互关联，使得可以仅基于压力确定质量m和质量的变化Δm。因而，校准曲线
202可以由控制模块利用以基于轮胎压力信息计算交通工具的重量或重量的变化。
[0031] 曲线图200进一步图示了在低于m0的质量下的校准曲线202的投影204。然而，m0表示当交通工具不包含任何货物时轮胎上的负载。由此，值p*无法确定，因为它指代其顶上“没有”车的情况下
充气轮胎的情形，也就是(m0＝0)。
[0032] 然而，知道m0和p0会是有利的，因为不同初始压力p0将导致对于给定Δm的不同Δp。该关系的示例由图3的曲线图300所示。
[0033] 曲线图300图示了同一轮胎和同一初始质量m0的三种不同校准曲线311、312、313。校准曲线311、312、313均与曲线图300中分别标示为p1、p2和p3的不同初始压力相关联。如曲线图300所示，对于任意给定负载变化Δm，响应于负载变化的压力变化Δp依赖于初始压力。由此，为了在加载或卸载操作期间精确地确定交通工具的重量变化，具有在负载变化之前负载与压力对应关系的至少单个数据点会是有用的。该关系由上述等式1表示。然而，一旦已知负载与压力对应关系的单个数据点，则可以使用适当的校准曲线诸如校准曲线311、312、313之一，因为对于任意给定初始压力存在负载与压力之间的一对一相互关联。
[0034] 在一个示例中，负载与压力对应关系的单个数据点可以由表示交通工具当前重量的用户输入创建。然后控制模块可以使用该重量和轮胎的当前感测压力来选择轮胎的适当校准曲线。用户可以基于简单地指示交通工具的当前加载例如“空”来指示当前重量。在这样的示例中，使用已知的重量和空交通工具的重量分布，控制模块然后可以选择轮胎的适当校准曲线。在校准期间，控制模块可以指示用户到交通工具外部，使得用户的重量不影响校准。控制模块也可以定位在交通工具外部，诸如当控制模块是移动通信设备120时。备选地，用户可以基于来自分离的称的测量指示交通工具的当前重量。这将允许用户根据轮胎在不同时间变化的初始压力来简单地“再校准”控制模块。例如，由于在行驶的同时轮胎压力可以由于轮胎温度的增加而改变，所以这有助于用户在加载或卸载货物之前立即再校准轮胎的初始压力，以便于货物重量的计算。
[0035] 在其它一些示例中，当选择轮胎的适当校准曲线时，控制模块可以简单地使用轮胎的投影初始压力。例如，校准曲线311、312、313中每一个的斜率类似，使得即使不知道初始压力，控制模块也可以将压力变化与负载变化相互关联。控制模块可以进一步考虑轮胎的测量温度的变化，以确定由于负载变化引起的压力的变化量。
[0036] 控制模块可以将交通工具每个轮胎的负载变化组合，以便确定交通工具的净重量变化或净重量。在一些示例中，控制模块可以基于轮胎压力信息计算负载平衡，并且呈现通过控制模块计算的负载平衡的指示。例如，如果负载如压力传感器114所指示的各个压力变化所指示的那样在交通工具110内不适当地分布，则控制模块可以经由用户接口向用户发出警告。
[0037] 在不同示例中，可以使用上述等式中的一个或多个来确定轮胎的校准曲线，或者可以凭经验确定轮胎的校准曲线，以例如填充数据集，该数据集便于在给定压力和负载对应关系的单个数据点时确定轮胎的负载。各个轮胎和轮胎设计可以具有唯一的校准曲线。由此，可以有助于控制模块识别交通工具的轮胎以便于选择轮胎的适当校准曲线。
[0038] 控制模块可以通过访问数据存储设备来访问一个或多个校准曲线的指示，该校准曲线对车轮112的每个轮胎的压力和重量的对应关系进行建模，该数据存储设备存储识别对交通工具轮胎的压力和重量之间关系进行建模的一个或多个校准曲线的信息。在不同示例中，用户可以从轮胎列表选择合适的轮胎以便于将交通工具的轮胎与它们预定的校准曲线相关联。在其它一些示例中，一些轮胎可以包括具有诸如射频(RF)标签之类的唯一标识符的数据存储设备，该唯一标识符继而标识与轮胎相关联的校准曲线，使得控制模块可以在没有用户输入的情况下选择合适校准曲线。在一些示例中，控制模块可以使用轮胎的标识来基于轮胎的标识从远程数据存储设备获取对交通工具的重量和轮胎的压力之间关系进行建模的一个或多个校准曲线。远程数据存储设备可以定位于控制模块116中或交通工具110或移动通信设备120中的其它地方。
[0039] 在其它一些示例中，控制模块可以经由诸如蜂窝连接之类的远程无线连接从远程数据存储设备下载对交通工具的重量和轮胎的压力之间关系进行建模的校准曲线。在另外的其它示例中，控制模块可以指示用户以预定方式加载和/或卸载交通工具，使得控制模块可以确定交通工具的每个轮胎的校准曲线。
[0040] 在一些示例中，控制模块可以经由如上所述的用户接口与用户交互。用户接口可以简化对交通工具的每个轮胎的校准曲线的确定。例如，用户接口可以提供可选菜单或可选框来接收交通工具轮胎的用户输入。在另一示例中，用户接口可以便于自动化校准。用户接口可以包括允许用户发起校准过程的按钮，在该校准过程中控制模块获取每个轮胎的初始轮胎压力。用户接口然后可以发出让用户从交通工具加载或卸载已知重量货物的指令。一旦用户加载或卸载了货物，用户接口可以接收指示货物的加载或卸载完成的用户输入。在一些示例中，用户接口可以接收在校准过程期间加载或卸载的货物的重量和/或在校准过程期间加载或卸载的货物的位置的指示。控制模块可以使用该信息建立交通工具轮胎的校准曲线。
[0041] 在另一示例中，用户接口可以简化对交通工具重量或交通工具重量变化的确定。例如，用户接口可以提供可选菜单或可选框来接收交通工具轮胎的用户输入。用户接口可以包括允许用户发起重量变化测量过程的按钮，在该重量变化测量过程中控制模块获取每个轮胎的初始轮胎压力。用户接口然后可以发出用户从交通工具加载或卸载货物的指令。
一旦用户加载或卸载了货物，用户接口可以接收指示货物的加载或卸载完成的用户输入。
控制模块然后可以再测试每个轮胎的轮胎压力并结合初始轮胎压力来使用该信息确定交通工具的重量变化。在一些示例中，在初始测试和再测试期间，控制模块还可以使用与轮胎中的一个、两个或全部相关联的轮胎温度信息来确定交通工具的重量变化。在一些示例中，在初始测试期间可以将交通工具的重量变化与交通工具的预定总重量相结合来确定加载或卸载后交通工具的重量。在其它一些示例中，根据轮胎的校准曲线，轮胎压力可以直接对应于交通工具的重量。
[0042] 图4是图示用于基于检测到的交通工具轮胎中的轮胎压力确定交通工具的重量的示例性技术的流程图。为清晰起见，结合包括图1的交通工具110的系统100，描述图4的技术。
[0043] 控制模块从轮胎压力传感器114中的一个或多个接收第一组轮胎压力信息的指示(402)，该控制模块可以是控制模块116、移动通信设备120、另一电子设备或其组合。然后控制模块从轮胎压力传感器114中的一个或多个接收第二组轮胎压力信息的指示(404)。在一些示例中，控制模块可以从操作者接收存储第一组轮胎压力信息的指令，这可以发生在从交通工具110加载或卸载货物之前。控制模块然后可以在从交通工具110加载或卸载货物之后从操作者接收存储第二组轮胎压力信息的另一指令。
[0044] 然后控制模块基于第一组轮胎压力信息和第二组轮胎压力信息计算交通工具110的重量或交通工具110的重量变化(406)。控制模块经由用户接口向用户呈现交通工具110的重量或交通工具110的重量变化的指示。在不同示例中，用户接口可以是交通工具110的一部分、移动通信设备120的一部分或不同电子设备的一部分。
[0045] 示例
[0046] 假设在货物加载之前已知空的交通工具的重量。然后控制模块存储来自每个轮胎压力传感器的轮胎压力信息。操作者在交通工具中加载货物，并且控制模块存储来自每个轮胎压力传感器的轮胎压力信息。控制模块然后可以确定每个轮胎的压力变化，并且基于每个轮胎相关联的校准曲线可以将每个压力变化转
化成该轮胎上的负载变化。可以通过对交通工具的每个轮胎的负载变化进行求和来计算交通工具重量的变化。
[0047] 在真实生活示例中，假设2巴(＝200kPa)的轮胎压力和各个轮胎压力传感器的30mbar(＝3kPa)的准确度，可以以15kg的增量计算附加负载(基于交通工具的重量m0＝
1000kg)。然而，该负载分布在典型的4轮上，使得检测准确度将减小到60kg。这仍是合理值：典型地允许小车附加重量Δm的最大值(Pkw)接近300kg-500kg。具有增加精度的压力传感器将允许甚至更高的准确度。
[0048] 本公开中描述的技术可以提供一种或多种益处或优势。作为一个示例，使用轮胎压力信息计算交通工具的重量或交通工具重量的变化为操作者提供确定货物重量的低成本且简洁的方式。例如，交通工具可以已经包括轮胎压力传感器。类似地，预先存在的计算组件诸如交通工具的车载处理器和/或移动通信设备的处理器可以编程为控制模块，该控制模块基于轮胎压力信息计算交通工具的重量或交通工具重量的变化。在一些示例中，所公开的技术可以提供称重量的合适备选方案，这可以节省与使用适合交通工具的称有关的时间和金钱，以及防止潜在的不安全行驶状况，因为在加载货物之后且在称测量之前并不知道交通工具的负载。
[0049] 本公开中描述的技术可以至少部分地在
硬件、软件、
固件或其任意组合中实现。例如，所公开的技术中的各个方面，包括所公开的传输控制系统，可以实现在一个或多个传感器内，包括一个或多个
微处理器、数字
信号处理器(DSP)、专用集成
电路(ASIC)、
现场可编程门阵列(FPGA)或任意其它等同集成或分立
逻辑电路以及这种组件的任意组合。通常，术语“控制系统”、“
控制器”或“控制模块”可以指代上述逻辑电路中单独或与其它逻辑电路组合的任意一种或任意其它等同电路。包括硬件的控制单元也可以执行本公开的技术中的一种或多种。
[0050] 这样的硬件、软件和固件可以实现在同一器件内或分离器件内，以支持本公开中所述的各种技术。此外，所述单元、模块或组件中的任意一个可以一起或单独实现为分立但互操作的逻辑器件。不同特征描述为模块或单元旨在于强调不同的功能方面，并不一定暗示着这样的模块或单元必需通过分离的硬件、固件或
软件组件实现。而且，与一个或多个模块或单元相关联的功能性可以通过分离的硬件、固件或软件组件执行或者集成在共同或分离的硬件、固件或软件组件内。
[0051] 本公开中所述的技术也可以实施或编码在包含指令的计算机可读介质中，诸如暂时性或非暂时性计算机可读存储介质。嵌入或编码在包括计算机可读存储介质的计算机可读介质中的指令可以引起一个或多个可编程处理器或其它处理器(这样的一个或多个处理器包括在控制系统中)实现这里所述技术中的一种或多种，诸如当通过一个或多个处理器执行包括或编码在计算机可读介质中的指令时。非暂时性计算机可读存储介质可以包括随机存取
存储器(RAM)、
只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、快闪存储器、
硬盘驱动器、压缩盘ROM(CD-ROM)、
软盘、磁带、磁介质、光介质或其它计算机可读介质。在一些示例中，商品可以包括一个或多个计算机可读存储介质。
[0052] 已经描述了本公开的各种示例。在本公开的精神内可以进行所述示例的
修改。这些示例和其它示例在所附权利要求的范围内。
