WO2003038447A2 - Procede et systeme de mesure de la vitesse de rotation des roues d'un vehicule automobile - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the measurement of the speed of rotation of the wheels of motor vehicles. These rotational speeds are particularly useful in anti-lock or trajectory control systems.
- the advantage of the process of the invention is that it does not use any equipment other than the tire pressure monitoring system.
- the invention also relates to a system for measuring the rotational speeds of the wheels of a motor vehicle for implementing the method, comprising a set of pressure sensors for the tires of the wheels with transmitters mounted on the wheels, means for signal processing to extract the modulation envelopes from the signals from the transmitters, and to calculate the period of these envelopes and deduce the rotation speeds therefrom.
- the measurement system according to the invention may further comprise means for estimating the period of the modulation envelopes before measuring it, for example the means indicating the linear speed of the vehicle.
- the signal processing means include, in series, the following means:
- the observation time ⁇ can, from a certain number of cycles, be optimized to a lower value, taking into account the signal history, knowledge of the vehicle speed and the position of the maximum in the period, up to a value close to T but always greater so that the periodic signal whose period we seek to determine is there in full.
- the method makes it possible to have a measurement of the speed of rotation of the wheels continuously at a frequency
- the signal 22 is also filtered by the filter 171 of the signal processing means 17, for example an RC filter.
- the filter 171 At the output of the filter 171, the signal 23 is sampled and digitized at the frequency fe permanently by a sampler-blocker 172 which freezes the analog quantities at regular times at the frequency fe and an analog-digital converter 173 which provides at output 24 digital samples Pi of the signal whose period is to be determined.
- a sampler-blocker 172 which freezes the analog quantities at regular times at the frequency fe
- an analog-digital converter 173 which provides at output 24 digital samples Pi of the signal whose period is to be determined.
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Abstract
Le système de l'invention comprend un ensemble de capteurs (12) de pression des pneumatiques des roues (11) et d'émetteurs (13) montés sur les roues, des moyens (17) de traitement des signaux pour extraire les enveloppes de modulation des signaux issus des émetteurs, et pour calculer la période de ces enveloppes et en déduire les vitesses de rotation.
Description
Procédé et système de mesure de la vitesse de rotation des roues d'un véhicule automobile
La présente invention concerne la mesure de la vitesse de rotation des roues des véhicules automobiles. Ces vitesses de rotation sont notamment utiles dans les systèmes d'antiblocage de roue ou de contrôle de trajectoire.
II existe de nombreux procédés permettant de mesurer la vitesse de rotation des roues de véhicules automobiles, à commencer par le simple compte- tours. Ces procédés nécessitent toujours des dispositifs spécifiques, donc coûteux en montage et en maintenance.
On connaît par ailleurs les capteurs de pression des pneumatiques de roues. Ces capteurs de pression de pneumatique se généralisent de plus en plus, pour ne pas dire que les constructeurs les montent systématiquement sur leurs véhicules. FR 2 774 178 rappelle que le signal émis par l'émetteur d'un capteur de pression de pneumatique de roue, entraîné en rotation avec la roue, est modulé en amplitude, au cours de la rotation, en fonction des obstacles et autres masquages fixes dus à la partie de carrosserie qui s'interpose entre ledit émetteur et le récepteur correspondant.
Et bien la demanderesse a réalisé que l'enveloppe de modulation du signal d'un capteur de pression de pneumatique était un signal périodique de période égale à la durée d'un tour de roue, et c'est ainsi qu'elle propose son invention.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de mesure des vitesses de rotation des roues d'un véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'on détecte les enveloppes des signaux des émetteurs des capteurs de pression des pneumatiques desdites roues et qu'on détermine leurs périodes pour en déduire leurs vitesses de rotation.
Naturellement, les vitesses de rotation v, angulaire en tours par seconde, et V, linéaire en mètres par seconde, d'une roue de circonférence de longueur c et sur la jante de laquelle l'émetteur du capteur émet un signal modulé par la rotation selon une enveloppe de période T, sont données par les relations : v = 1 / T ; V = c.v.
L'intérêt du procédé de l'invention est de ne faire appel à aucun équipement autre que le système de surveillance de la pression des pneumatiques.
L'invention concerne également un système de mesure des vitesses de rotation des roues d'un véhicule automobile pour la mise en œuvre du procédé, comprenant un ensemble de capteurs de pression des pneumatiques des roues avec des émetteurs montés sur les roues, des moyens de traitement du signal pour extraire les enveloppes de modulation des signaux issus des émetteurs, et pour calculer la période de ces enveloppes et en déduire les vitesses de rotation.
Le système de mesure selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour estimer la période des enveloppes de modulation avant de la mesurer, par exemple les moyens indicateurs de la vitesse linéaire du véhicule.
Grâce à cela, il est possible de n'effectuer la mesure des vitesses de rotation que pendant un temps minimal compte-tenu de la vitesse du véhicule.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de mise en œuvre particulier du procédé et de la forme de réalisation préférée du système de mesure de l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente le schéma par blocs du système de l'invention ;
- la figure 2 représente un signal type délivré par un capteur de pression et son enveloppe de modulation ; - la figure 3 représente l'organigramme du procédé de détermination de la vitesse de rotation d'une roue ;
- la figure 4 illustre la mise en œuvre du procédé sur les quatre roues d'un véhicule.
Le système de mesure de vitesse de rotation d'une roue 11 selon l'invention va maintenant être décrit.
En référence à la figure 1 , il comprend un ensemble comportant un capteur de pression 12 et son émetteur 13 montés sur la roue 11, ainsi qu'un récepteur fixe 14 destiné à traiter le signal 21 émis par l'émetteur 13.
D'ordinaire, le récepteur fixe 14 comprend, en série, une antenne réceptrice 141, un démodulateur 142 délivrant un signal 22 analogique débarrassé de sa porteuse, un filtre 143 et une électronique de traitement des données de pression des pneumatiques 144.
Ces équipements permettent de transformer les signaux radio en signaux numériques et calculer la pression des pneumatiques.
Le système comporte, ici en aval du démodulateur 142, une dérivation 16 du signal reçu par le récepteur fixe, alimentant des moyens 17 de traitement du signal pour extraire l'enveloppe de modulation du signal et pour calculer la vitesse de rotation de la roue.
Ici, les moyens de traitement du signal comprennent, en série, les moyens suivants :
- un moyen de filtrage 171, pour extraire du signal l'enveloppe de modulation 23,
- des moyens d'acquisition 172, 173, pour échantillonner et numériser ladite enveloppe 23,
- un processeur de calcul 174, 178, pour déterminer la période de cette enveloppe.
Le système comprend en outre au moins une horloge 176 reliée aux moyens d'acquisition et au processeur lui-même relié à au moins une mémoire 177 d'enregistrement des échantillons et à l'indicateur de vitesse du véhicule 15.
Dans l'exemple considéré, le système utilise aussi l'indicateur de bord de vitesse 15 du véhicule. Ce pourrait aussi bien être l'odomètre, puisque l'on dispose de la longueur de la circonférence des roues.
En référence à la figure 2, le procédé consiste à traiter cycliquement le signal issu de l'émetteur du capteur de pression, le cycle comprenant une durée d'observation Θ durant laquelle on détecte des maxima d'amplitude Pu, Pi2 sensiblement égaux et successifs et les durées qui les séparent.
Ces durées correspondent à la période cherchée T, de laquelle on va déduire la vitesse de rotation.
Pour obtenir ce résultat, on récupère le signal 22 à la sortie du démodulateur 142, on le soumet à un filtrage passe-bas dans le filtre 143, de façon à isoler l'enveloppe.
Cela peut être obtenu par une méthode de filtrage analogique, en choisissant une fréquence de coupure du filtre, Fc, légèrement supérieure à la fréquence de rotation maximale des roues.
On échantillonne ensuite le signal filtré à une fréquence d'échantillonnage fe déterminée à l'avance. Selon une règle de traitement du signal bien connue, cette fréquence est au moins le double de la fréquence de coupure Fc.
On détermine la durée d'observation Θ à partir d'une information sur la vitesse du véhicule disponible par ailleurs, par exemple celle que fournissent les instruments de bord : compteur de vitesse, odomètre.
En effet, si U est cette vitesse en mètres par seconde et c, la longueur, en mètres, de la circonférence de la roue, une estimation de la période T de rotation des roues est donnée par le rapport c U. Cette estimation permet de choisir la durée d'observation Θ de façon à ce qu'elle contienne au moins les deux maxima cherchés :
Θ 2c
U
La durée d'observation Θ peut, à partir d'un certain nombre de cycles, être optimisée à une valeur plus faible, compte-tenu de l'historique du signal, de la connaissance de la vitesse du véhicule et de la position du maximum dans la période, jusqu'à une valeur proche de T mais toujours supérieure de façon à ce que le signal périodique dont on cherche à déterminer la période s'y trouve en entier.
Une fois cette difficulté levée, on range, à partir d'un temps to et pendant la durée d'observation ainsi déterminée, les n valeurs échantillonnées obtenues Pi, P2..., Pi, ..., Pn dans un ordre par exemple chronologique 1, 2,..., i,...n. Naturellement, le nombre n des valeurs rangées est tel que
n = fe. Θ.'
On recherche alors dans le signal rangé deux maxima successifs P et Pi2 sensiblement égaux, dont les valeurs correspondent aux maximums de
l'une et de l'autre de deux périodes successives, et on relève leurs emplacements de rangement il et 12 dans cette durée d'enregistrement Θ.
On en déduit la période cherchée :
T = (fc2 - il)/fe
Et on obtient enfin la vitesse de rotation de la roue entre l'instant to et l'instant to + Θ selon l'une des formules indiquées plus haut.
Il suffit de répéter le cycle qui vient d'être décrit pour obtenir les vitesses de rotation suivantes. On dispose alors d'un échantillonnage de la vitesse de rotation instantanée de la roue avec une certaine fréquence d'échantillonnage Fe.
Puisqu'un cycle contient au moins une durée d'observation auquel il faut bien, en théorie, ajouter une durée de traitement, la durée du cycle devrait être d'une durée plus longue et, en principe, fixe.
Le procédé permet de disposer d'une mesure de vitesse de rotation des roues de façon continue à une fréquence
Fe = 1 / Θ
Cette fréquence est variable et dépend de la vitesse du véhicule. Plus cette vitesse sera élevée, plus cette fréquence le sera. Ainsi, on dispose d'une vitesse de rotation de roue d'autant plus rapidement que la vitesse du véhicule est élevée.
Pour revenir sur la réalisation de la figure 1, le signal 21 émis par l'émetteur 13 subit une modulation parasite due notamment à la carrosserie 10 avant d'être reçu par le récepteur 14 et d'y être traité pour fournir la pression des pneumatiques. Ainsi, le signal 22 en sortie du démodulateur 142 est filtré par le filtre du récepteur 143 pour les besoins normaux du traitement des informations de pression.
Le signal 22 est aussi filtré par le filtre 171 du moyen de traitement du signal 17, par exemple un filtre RC.
En sortie du filtre 171, le signal 23 est échantillonné et numérisé à la fréquence fe en permanence par un échantillonneur - bloqueur 172 qui gèle les grandeurs analogiques à des instants réguliers à la fréquence fe et un convertisseur analogique - numérique 173 qui fournit en sortie 24 des échantillons numériques Pi du signal dont on veut déterminer la période. Ces moyens effectuent ces opérations grâce notamment à l'horloge 176, sous le contrôle du processeur 174.
En référence à la figure 3, le processeur 174 transmet le contrôle au programme de la mémoire 178, lequel acquiert et range (30) ces échantillons Pi en mémoire 177 depuis Pi jusqu'à Pn respectivement de la mémoire Mi à la mémoire Mn.
Ensuite, le programme, ou le procédé, calcule la vitesse de rotation de la roue qu'il transmet au calculateur de bord 175. Pour cela, à cette étape, il effectue successivement les opérations suivantes :
- recherche (31) des adresses il et i2 de rangement des deux plus grandes valeurs Pi dans la mémoire 177, - calcul (32, 33) de la durée qui sépare ces deux rangs, c'est-à-dire de la période de l'enveloppe de modulation T = (i2 - il)/fe,
- calcul (34) des vitesses de rotation linéaire V = c/T ou angulaire v = 1/T et mise à disposition de ces vitesses aux moyens utilisateurs 175,
- acquisition (35) de la vitesse du véhicule U, - calcul (36) d'une nouvelle durée d'observation Θ = -^ —
U
et d'un nouveau nombre d'échantillons à acquérir n, en rapport avec la vitesse du véhicule, - initialisation (38) du cycle suivant consistant à mettre à jour la durée Θ et le nombre n calculés précédemment, et à effacer la mémoire 177,
- attente (37), s'il y a lieu, de l'instant de début du cycle suivant to + (N+1)Θ,
- lancement du cycle suivant (39) puis contrôle (40) de l' échantillonneur - bloqueur et du convertisseur 172, 173.
L'attente de fin de cycle en cours n'est pas nécessaire si la fin des calculs correspond à la fin du cycle en cours. C'est le cas si les opérations d'observation et d'acquisition des échantillons et les opérations de calcul des vitesses sont consécutives.
Ce n'est pas le cas pour une version plus élaborée dans laquelle les opérations de détermination de la vitesse de rotation d'une roue effectuées au cours du cycle N correspondent à des échantillons observées et acquis lors du cycle N-l .
Dans le cas de cette version plus élaborée, en effet, le calcul de la vitesse au cycle N correspond à l'observation du signal au cycle N-l . Ainsi, pendant le temps s 'écoulant de to + N. Θ à to + (N+l). Θ, le microprocesseur, après avoir acquis les n échantillons, calcule la vitesse de rotation dont la roue était animée pendant l'intervalle de temps [to + (N-l). Θ, to + N. Θ].
Dans le cas, le plus courant, d'un système de mesure pour l'ensemble des roues d'un véhicule (figure 4) et comprenant donc un ensemble de capteurs de pression des pneumatiques des roues, les moyens de traitement du signal (17) sont communs pour le traitement des quatre roues.
Il suffit par exemple, dans le cas d'un système de mesure de pression des pneumatiques comprenant quatre récepteurs du type (14a), de quadrupler le filtre passe-bas, et de multiplexer les entrées sur l' échantillonneur - bloqueur et le convertisseur analogique - numérique. Cela réduit d'autant la quantité de matériel nécessaire.
Claims
1.- Procédé de mesure de la vitesse de rotation des roues (1 1) d'un véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'on détecte les enveloppes des signaux des émetteurs (13) des capteurs (12) de pression des pneumatiques des roues et qu'on détermine leurs périodes pour en déduire leurs vitesses de rotation.
2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on traite cycliquement le signal issu de l'émetteur du capteur de pression d'une roue, ledit cycle comprenant une durée d'observation durant laquelle on enregistre le signal, on détecte des maximums d'amplitude (Pii, Pi2) sensiblement égaux et successifs et on en déduit les durées qui les séparent.
3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on récupère le signal issu du capteur de pression (12) pour le soumettre à un filtrage ou un lissage de façon à isoler l'enveloppe du signal.
4.- Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel on détermine ladite durée d'observation à partir de la vitesse du véhicule.
5.- Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 dans lequel on détermine la durée du cycle à partir de la vitesse du véhicule.
6.- Système de mesure pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un ensemble de capteurs (12) de pression des pneumatiques des roues (11) et d'émetteurs (13) montés sur les roues, des moyens (17) de traitement des signaux pour extraire les enveloppes de modulation des signaux issus des émetteurs, et pour calculer la période de ces enveloppes et en déduire les vitesses de rotation.
7.- Système de mesure selon la revendication 6, dans lequel les moyens de traitement du signal (17) sont montés en dérivation sur des moyens (14) de réception des signaux des émetteurs (13).
8.- Système de mesure selon les revendications 6 et 7, dans lequel il est prévu des moyens (17, 15) pour estimer la période des enveloppes de modulations comprenant des moyens (15) indicateurs de la vitesse du véhicule.
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