用于测量轮胎的印迹的长度的系统及其方法与流程

用于测量轮胎的印迹的长度的系统及其方法
1.本发明涉及一种用于测量轮胎的印迹(footprint)的长度的系统。
2.具体地，本发明涉及一种系统的结构，该系统被配置成，当轮胎在使用中时，基于与被布置在轴线与第二轴线之间的角相对的弦，来测量车辆(尤其是农用车辆)的长度，该轴线穿过轮胎的中心和在所述轮胎的一部分与地面之间的第一接触点，并且该第二轴线穿过轮胎的中心和在所述轮胎的所述部分与地面之间的第二接触点，所述轮胎的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触。
3.该系统包括：至少第一电子设备，该至少第一电子设备在使用中被施用在轮胎的内表面或外表面上；和处理单元，处理单元在所述至少第一电子设备的外部。
4.优选地，所述系统还包括被施用于轮辋(rim)上的第二电子设备，并且每个电子设备被配置成至少获取、过滤、存储数据并将所述数据发送至处理单元，并且所述处理单元被配置成至少获取所述数据并对所述数据进行处理以测量轮胎的印迹。
5.表述“印迹”是指轮胎与地面之间的接触表面。
6.所述接触表面是相对于轮胎的整体尺寸的减小表面。
7.本发明还涉及一种用于测量轮胎在地面上的印迹的长度的方法。
8.相关技术
9.已知轮胎的印迹的形状由长度(即印迹的纵向尺寸)和宽度(即印迹的横向尺寸)限定。
10.在相同的载荷作用于轮胎上的情况下，所述轮胎的印迹的长度根据轮胎被充气的压力而变化：
11.i.如果轮胎压力高，则轮胎在地面上的印迹的长度会减小(换言之，轮胎在地面上的变形量(deflection)是受限的)，
12.ii.如果轮胎压力低，则轮胎在地面上的印迹的长度大于上述情况下的印迹的长度(换言之，轮胎在地面上的变形量高)。
13.图1a和图1b分别示出了农用车辆的轮胎，以及在所述轮胎的压力高时该轮胎的印迹。
14.图1c和图1d分别示出了农用车辆的轮胎，以及在所述轮胎的压力低时该轮胎的印迹。
15.诸如牵引力、土壤压实度和由农用车辆产生的每单位表面的燃料消耗等的因素取决于农用车辆的印迹。
16.目前，已知一种能够测量轮胎与地面之间的接触区域长度的系统，并且该系统在专利申请wo2019101849a1中进行了描述。
17.所述系统包括与轮胎相关联的监控单元，其中所述监控单元包括用于至少测量在使用中的轮胎的变形的描述性量的传感器。
18.具体地，在轮胎的旋转期间，以采样频率在一定时间内测量所述量。对于所述量的每次测量，系统能够判断所测量的量是否具有表示与所述接触区域相对应的监控单元的推移(passage)的值，以便获得在时间间隔内与接触区域相对应的监控单元的推移的第一数
量。
19.基于所述数量、所述采样频率和所述时间间隔的值来估计参数，并且基于所述估计的参数来进行轮胎的监控。
20.所述接触区域的长度的测量是基于统计方法的，尤其是基于在轮胎的旋转期间监控单元对应于接触区域被定位的概率“p”。
21.所述参数的值越大，所述监控单元在时间间隔内对应于所述接触区域被定位的时间就越长，并且因此在轮胎的旋转期间找到对应于接触区域的监控单元的概率就越大。
22.例如，根据以下公式，该概率“p”可以等于表示与接触区域相对应的监控单元的推移的测量数量与测量数量之间的比：
23.pl＝2πrp，
24.其中
25.r是轮胎的半径。
26.然而，因为在印迹区域中传感器的存在是不确定的，而是通过概率来描述的，因此所述已知类型的系统由于不能高精度地计算印迹的长度的事实而具有缺点。
27.发明目的
28.本发明的目的是克服所述缺点，提供用于测量车辆(尤其是农用车辆)的轮胎在地面上的印迹的长度的系统和方法，以便评估该长度根据轮胎的压力和/或作用在所述轮胎上的载荷而如何变化。


技术实现要素：

29.因此，本发明的目的是一种用于测量轮胎的印迹的长度的系统，包括：
[0030]-第一电子设备，该第一电子设备在使用中被定位在轮胎的内表面上或者被定位在轮胎的外表面上，
[0031]-第二电子设备，该第二电子设备在使用中被定位成与轮辋接触，所述轮胎安装在该轮辋上，
[0032]-处理单元3，该处理单元在所述电子设备的外部，
[0033]
其中
[0034]
第一参考系x1、y1、z1与第一电子设备以下述方式相关联：所述方式使得轴x1与第一点的旋转相切，该第一点是在所述轮胎中施用所述第一电子设备的点，并且轴z1垂直于所述轴x1，
[0035]
第二参考系x2、y2、z2与第二电子设备以下述方式相关联：所述方式使得轴x2与第二点的旋转相切，该第二点是在所述轮辋中施用所述第二电子设备的点，并且轴z2垂直于所述轴x2。
[0036]
所述第一电子设备被配置成：至少将数据发送到所述处理单元，并且所述第一电子设备在内部包括：
[0037]-第一惯性测量单元，该第一惯性测量单元包括第一陀螺仪和第一加速度计，该第一惯性测量单元被配置成借助于所述第一陀螺仪获取至少与绕y轴的角速度相关联的多个值，或者借助于所述第一加速度计获取至少与沿x轴的线性加速度相关联的多个值或至少与沿z轴的线性加速度相关联的多个值，
[0038]-第一存储装置，该第一存储装置用于存储数据，
[0039]-第一逻辑控制单元，该第一逻辑控制单元与所述第一惯性测量装置连接，并且该第一逻辑控制单元连接到所述第一存储装置，并且该第一逻辑控制单元被配置成：
[0040]
○
从所述第一惯性测量单元接收：
[0041]
■
所述沿x轴的线性加速度的每个值，或
[0042]
■
所述沿z轴的线性加速度的每个值，或
[0043]
■
所述绕y轴的角速度的每个值，
[0044]
○
借助于第一数字滤波器：
[0045]
■
对所述沿x轴的线性加速度的每个值进行过滤，以获得沿x轴的经过滤的线性加速度，或
[0046]
■
对所述沿z轴的线性加速度的每个值进行过滤，以获得沿z轴的经过滤的线性加速度，或
[0047]
■
对所述绕y轴的角速度的每个值进行过滤，以获得绕y轴的经过滤的线性角速度，
[0048]
○
识别在所述轮胎的一部分与地面接触时与所述轮胎的所述部分和地面之间的第一接触点相对应的第一时刻，以及识别与所述轮胎的所述部分和地面之间的第二接触点相对应的第二时刻，所述轮胎的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触；其中，所述第一时刻和所述第二时刻分别为：
[0049]
■
与所述沿x轴的经过滤的线性加速度相关联的正弦曲线的不连续部分的初始时刻和最终时刻，或
[0050]
■
与所述沿z轴的经过滤的线性加速度相关联的正弦曲线的不连续部分的初始时刻和最终时刻，或
[0051]
■
与所述绕y轴的经过滤的角速度相关联的正弦曲线的不连续部分的初始时刻和最终时刻，
[0052]
○
计算所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔，
[0053]
○
将所述第一时刻、所述第二时刻和所述时间间隔存储在所述第一存储装置中，
[0054]
○
将所述第一时刻、所述第二时刻和所述时间间隔发送到所述处理单元。
[0055]
所述第二电子设备被配置成：至少将数据发送到所述处理数据，并且所述第二电子设备在内部包括：
[0056]-第二惯性测量单元，该第二惯性测量单元包括第二陀螺仪，该第二惯性测量单元被配置成借助于所述第二陀螺仪获取至少与绕y轴的角速度相关联的多个值，
[0057]-第二存储装置，该第二存储装置用于存储数据，
[0058]-第二逻辑控制单元，该第二逻辑控制单元连接到所述第二惯性测量单元并且连接到所述第二存储装置，并且该第二逻辑控制单元被配置成：
[0059]
○
从第二惯性测量单元接收所述绕y轴的角速度的值，
[0060]
○
借助于第二数字滤波器对所述绕y轴的角速度的每个值进行过滤，以获得相应的绕y轴的经过滤的角速度，
[0061]
○
识别与所述绕y轴的经过滤的角速度的每个值相关联的相应时刻t
2y
′
，
[0062]
○
在所述第二存储装置中以预定时间间隔存储所述绕y轴的经过滤的角速度的每
个值和相应时刻t
2y
′
，
[0063]
○
向所述处理单元发送所述绕y轴的经过滤的角速度的每个值和相应时刻t
2y
′
，
[0064]
所述处理单元被配置成：至少接收来自所述第一电子设备和来自所述第二电子设备的数据，并且所述处理单元在内部包括：
[0065]-第三存储装置，该第三存储装置用于存储数据，
[0066]-第三逻辑控制单元，该第三逻辑控制单元连接到所述第三存储装置，并且该第三逻辑控制单元被配置成：
[0067]
○
接收来自所述第一电子设备的所述第一时刻、所述第二时刻和所述时间间隔，
[0068]
○
接收由所述第二电子设备发送的所述绕y轴的经过滤的角速度的值以及相应时刻t
2y’，
[0069]
○
计算与所述时间间隔内的每个时刻t
2y
′
相对应的、与所述第二电子设备相关联的所述绕y轴的经过滤的角速度的平均值，
[0070]
○
根据以下公式，计算穿过轮胎的中心和所述第一接触点的第一轴线与穿过轮胎的中心和所述第二接触点的第二轴线之间的角：
[0071][0072]
○
用以下公式计算轮胎的印迹的长度：
[0073][0074]
其中
[0075]
r0是轮胎的滚动半径。
[0076]
系统的另外的优选实施方式在从属权利要求中被公开。
[0077]
本发明还涉及一种用于借助于上述系统测量轮胎的印迹的长度的方法。
[0078]
所述方法包括以下步骤：
[0079]
a)：
[0080]
■
获取与沿x轴的线性加速度相关联的多个值，所述沿x轴的线性加速度与第一电子设备相关联，或
[0081]
■
获取与沿z轴的线性加速度相关联的多个值，所述沿z轴的线性加速度与第一电子设备相关联，或
[0082]
■
获取与绕y轴的角速度相关联的多个值，所述绕y轴的角速度与第一电子设备相关联，
[0083]
b)：
[0084]
■
对沿所述x轴的线性加速度的每个值进行过滤，以获得沿x轴的经过滤的线性加速度，或
[0085]
■
对沿所述z轴的线性加速度的每个值进行过滤，以获得沿z轴的经过滤的线性加速度，或
[0086]
■
对所述绕y轴的角速度的每个值进行过滤，以获得绕y轴的经过滤的角速度，
[0087]
c)识别在所述轮胎的一部分与地面接触时在所述轮胎的所述部分与地面之间的第一接触点处的第一时刻，以及识别在所述轮胎的所述部分与地面之间的第二接触点处的
第二时刻，所述轮胎的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触；其中，所述第一时刻和所述第二时刻分别为：
[0088]
■
与所述沿x轴的经过滤的线性加速度相关联的正弦曲线的不连续部分的初始时刻和最终时刻，或
[0089]
■
与所述沿z轴的经过滤的线性加速度相关联的正弦曲线的不连续部分的初始时刻和最终时刻，或
[0090]
■
与所述绕y轴的经过滤的角速度相关联的正弦曲线的不连续部分的初始时刻和最终时刻，
[0091]
d)calcolare l’intervallo di tempo tra detto primo istante di tempo e detto secondo istante di tempo，
[0092]
计算所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔，
[0093]
e)存储所述第一时刻、所述第二时刻和所述时间间隔，
[0094]
f)获取至少与所述绕y轴的角速度相关联的多个值，所述绕y轴的角速度与第二电子设备相关联，
[0095]
g)对所述绕y轴的角速度的每个值进行过滤，以获得相应的绕y轴的经过滤的角速度，
[0096]
h)识别与所述绕y轴的经过滤的角速度的每个值相关联的相应时刻t
2y
′
，
[0097]
i)以预定的时间间隔存储所述绕y轴的经过滤的角速度的每个值和相应时刻t
2y
′
，
[0098]
l)计算与所述时间间隔内的每个时刻t
2y
′
相对应的、与所述第二电子设备相关联的所述绕y轴的经过滤的角速度的平均值，
[0099]
m)根据以下公式，计算被布置在穿过轮胎的中心和第一接触点的第一轴线与穿过轮胎的中心和第二接触点的第二轴线之间的角：
[0100][0101]
n)用以下公式计算轮胎的印迹的长度：
[0102][0103]
其中
[0104]
r0是轮胎的滚动半径。
附图说明
[0105]
现在将根据本发明的实施方式，尤其是参考附图，出于说明性而非限制性目的来描述本发明，其中：
[0106]
图1a和图1b分别示出了农用车辆的轮胎，以及在轮胎的压力高时该轮胎的印迹；
[0107]
图1c和图1d分别示出了农用车辆的轮胎，以及在轮胎压力低时该轮胎的印迹；
[0108]
图2是本发明的目标的系统的第一实施方式的部件的示意图，该系统包括第一电子设备、第二电子设备和在所述电子设备外部的处理单元，其中印迹的长度是基于和与第一电子设备相关联的绕x轴的线性加速度有关的信息来计算的；
[0109]
图3a是包括轮胎和轮辋的轮的立体图，轮胎被安装在轮辋上，示出了被布置在轮
胎内部以接触轮胎本身的内表面的第一电子设备、被布置在所述轮辋的沟道(channel)上的第二电子设备、以及处理单元；
[0110]
图3b是图2a的轮的侧视图；
[0111]
图3c是图2a的轮的正视图；
[0112]
图4a在笛卡尔平面上示出了表示当轮胎在使用中时，与第一电子设备相关联的沿x轴的线性加速度的正弦曲线；
[0113]
图4b在笛卡尔平面上示出了表示当轮胎在使用中时，由第一iir滤波器过滤的沿x轴的线性加速度的正弦曲线；
[0114]
图5a示出了当第二电子设备在使用中时，在施用第二iir滤波器之前和之后的时间间隔δtd内，与第二电子设备相关联的、绕y轴的角速度的两个部分的趋势；
[0115]
图5b在笛卡尔平面上示出了在所述时间间隔δtd中，与第二电子设备相关联的、绕y轴的经过滤的角速度的一部分的趋势；
[0116]
图6是示出了由轮胎的印迹的长度和周长(circumference)表示的所述轮胎的示意图，该印迹的长度基本上等于弦的长度，该弦与被布置在第一轴与第二轴之间的角相对，该第一轴穿过轮胎的中心以及所述轮胎的一部分与地面之间的第一接触点，该第二轴穿过轮胎的中心以及所述轮胎的所述部分与地面之间的第二接触点，所述轮胎的所述部分在超过该第二接触点后失去其与地面的接触；
[0117]
图7a在笛卡尔平面上示出了表示当轮胎在使用中时与第一电子设备相关联的沿z轴的线性加速度的正弦曲线，其中所述正弦曲线是指本发明的目标的系统的第二实施方式，其中该系统的部件与图2的系统的部件(即第一电子设备、第二电子设备和处理单元)相同，并且印迹的长度是基于关于所述沿z轴的线性加速度的信息进行计算的；
[0118]
图7b在笛卡尔平面上示出了表示当轮胎在使用中时由第一iir滤波器过滤的、沿z轴的线性加速度的正弦曲线；
[0119]
图8a在笛卡尔平面上示出了表示当轮胎在使用中时与第一电子设备相关联的绕y轴的角速度的正弦曲线，其中所述正弦曲线是指本发明的目标的系统的第三实施方式，其中该系统的部件与图2的系统的部件(即第一电子设备、第二电子设备和处理单元)相同，并且印迹的长度是基于关于所述绕x轴的角速度的信息进行计算的；
[0120]
图8b在笛卡尔平面上示出了表示当轮胎在使用中时由第一iir滤波器过滤的绕y轴的角速度的正弦曲线；
[0121]
图9是本发明的目标的系统的第四实施方式的部件的示意图，该系统包括第一电子设备和在所述电子设备外部的处理单元；
[0122]
图10在笛卡尔平面上示出了表示当轮胎在使用中时由第一iir滤波器过滤的绕y轴的角速度的正弦曲线。
具体实施方式
[0123]
参考图2-图6，用于测量轮胎10的印迹的长度的系统的第一实施方式。
[0124]
所述系统包括：
[0125]-第一电子设备1，该第一电子设备在使用中被定位在轮胎10的内表面10a上或被定位在轮胎10的外表面10b上，
[0126]-第二电子设备2，该第二电子设备在使用中被定位成与轮辋20接触，所述轮胎10被安装在该轮辋上，具体地，在所公开的实施方式中，该第二电子设备被定位在轮辋20的沟道20a上，以及
[0127]-处理单元3，该处理单元在所述电子设备1、2的外部。
[0128]
在所公开的实施方式中，第一参考系x1、y1、z1与第一电子设备1以下述方式相关联：所述方式使得轴x1与第一点p1的旋转相切，该第一点是在轮胎10中施用所述第一电子设备1的点，并且轴z1垂直于所述轴x1，并且第二参考系x2、y2、z2与第二电子设备2以下述方式相关联：所述方式使得轴x2与第二点p2的旋转相切，该第二点是在所述轮辋20中施用所述第二电子设备2的点，并且轴z2垂直于所述轴x2，
[0129]
在第一轴线a1与第二轴线a2之间的角用d指示。
[0130]
第一参考系的轴x1和轴z1被定位在同一第一平面上。
[0131]
第二参考系的轴x2和轴z2被定位在同一第二平面上。
[0132]
在所公开的实施方式中，所述第二平面平行于或基本上平行于所述第一平面。
[0133]
然而，尽管未在图中示出，但所述第一平面和所述第二平面可以重合。
[0134]
此外，在所公开的实施方式中，所述第一电子设备1被布置在轮胎10的内表面10a上。
[0135]
然而，所述第一电子设备可以被布置在轮胎10的外表面10b上，而不脱离本发明的范围。
[0136]
当所述轮胎10的一部分与地面接触时，轮胎10的印迹的长度是基于被布置在第一轴线b1与第二轴线b2之间的角β进行计算的，该第一轴线穿过轮胎10的中心o以及在所述轮胎10的所述部分与地面之间的第一接触点cp1，该第二轴线穿过轮胎的中心以及在所述轮胎10的所述部分与地面之间的第二接触点cp2，所述轮胎10的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触(在图6中示出所述接触点)。
[0137]
具体地，轮胎的印迹的长度基本上由与所述角相对的弦限定，其中所述弦是被布置在表示轮胎的周长内的弦。
[0138]
参考第一电子设备1，所述第一电子设备1在内部包括：
[0139]-第一供电装置14，该第一供电装置用于向所述第一电子设备1供电，
[0140]-第一无线收发器模块13，该第一无线收发器模块用于将信号/数据传输到所述处理单元3/从所述处理单元3接收信号/数据，
[0141]-第一惯性测量单元12，该第一惯性测量单元包括第一加速度计122，该第一惯性测量单元被配置成：
[0142]
○
借助于所述第一加速度计122，获取至少与沿x轴的线性加速度a
1x
相关联的多个值，其中，在所描述的实施方式中，所述沿x轴的第一线性加速度a
1x
的值是相对于单位值被归一化的值(即沿x轴的第一线性加速度a
1x
的值在-1至 1之间)，
[0143]-第一存储装置15，该第一存储装置用于存储数据，
[0144]-第一逻辑控制单元11，该第一逻辑控制单元与所述第一惯性测量装置12连接，并且该第一逻辑控制单元连接到所述第一无线收发器模块13和所述第一存储装置15，并且该第一逻辑控制单元被配置成：
[0145]
○
从所述第一电子设备1的所述第一惯性测量单元12接收所述沿x轴的线性加速
度a
1x
的值，
[0146]
○
借助于第一数字滤波器，对所述沿x轴的线性加速度a
1x
的每个值进行过滤，以获得沿x轴的相应的经过滤的线性加速度a
1x
′
，
[0147]
○
识别在所述轮胎10的一部分与地面接触时与所述轮胎10的所述部分与地面之间的第一接触点cp1相对应的第一时刻t
1，1d
，并且识别与所述轮胎10的所述部分与地面之间的第二接触点cp2相对应的第二时刻t
1，2d
，但所述轮胎10的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触；
[0148]
○
计算所述第一时刻t
1，1d
与所述第二时刻t
1，2d
之间的时间间隔δtd，
[0149]
○
将所述第一时刻t
1，1d
、所述第二时刻t
1，2d
和所述时间间隔δtd存储在所述第一存储装置15中，
[0150]
○
将所述第一时刻t
1，1d
、所述第二时刻t
1，2d
和所述时间间隔δtd发送到所述处理单元3。
[0151]
换言之，第一接触点cp1是所述轮胎10的一部分与地面之间的初始接触点，而第二接触点cp2是所述轮胎10的同一部分与地面之间的最终接触点(超出所述第二接触点cp2，所述轮胎10的所述部分失去与地面的接触)。
[0152]
关于第一数字滤波器，在所公开的实施方式中，所述第一数字滤波器是第一iir滤波器(无限脉冲响应)。
[0153]
具体地，优选的是所述第一iir滤波器具有在0.1hz至1hz之间的频率。
[0154]
第一逻辑控制单元11可以被配置成，当轮胎10已经完成预定的第一转数(number of revolution)时，将所述时间间隔δtd发送到处理单元3。
[0155]
有利地，在预定的第一转数之后，由第一电子设备1将数据传输到处理单元3允许获得能量节省。
[0156]
关于第一惯性测量单元，所述第一惯性测量单元12包括第一陀螺仪121，并且该第一惯性测量单元被配置成：
[0157]
○
通过所述第一陀螺仪121，获取至少绕y轴的角速度ω
1y
，
[0158]
○
将所述绕y轴的至少一个角速度ω
1y
发送到所述处理单元3。
[0159]
图4a示出了正弦曲线s1，该正弦曲线表示与第一电子设备1(即被布置在轮胎10的内表面10a上的电子设备)相关联的沿x轴的线性加速度a
1x
。
[0160]
所述正弦曲线s1示出了与第一电子设备1相关联的沿x轴的线性加速度a
1x
如何随时间变化。
[0161]
从图4a可以看出，由于轮胎10的相应部分首先与地面接触并且随后失去与地面的接触，因此正弦曲线s1周期性地具有不连续性。
[0162]
借助于被布置在轮胎10的内表面10a上的第一电子设备1来检测不连续性。
[0163]
如图4b所示，由第一iir滤波器过滤的正弦曲线s
1f
在时间间隔δtd处具有相同的不连续性，尽管不如正弦曲线s1(即未施用第一iir滤波器时的正弦曲线)明显。
[0164]
因此，该时间间隔δtd的持续时间由所述轮胎10的部分接触地面并保持与地面接触直到所述轮胎的同一部分失去与地面的接触为止的时间给出。
[0165]
在使用中，轮胎10进行多次旋转。
[0166]
关于第一电子设备1，对于轮胎10的每次旋转，识别并存储两个时刻：第一时刻
t
1，1d
，在该第一时刻处所述轮胎10的所述部分与地面接触；和第二时刻t
1，2d
，在该第二时刻处所述轮胎10的所述部分仍与地面接触，但超过该第二时刻，所述轮胎10的所述部分失去与地面的接触。
[0167]
轮胎10的旋转运动由正弦曲线以及与正弦曲线截取(intercept)笛卡尔平面的横坐标轴的点相对应的时刻表示，其中所述横坐标轴是时间，而纵坐标轴是与第一电子设备1关联的沿x轴的线性加速度a
1x
。
[0168]
在所描述的示例中，所述存储装置15在第一控制逻辑单元11的外部。
[0169]
然而，所述第一存储装置15可以被包括在所述第一逻辑控制单元11中，而不脱离本发明的范围。
[0170]
尤其是关于第二电子设备2，如已经提及的，在所公开的实施方式中，所述第二电子设备2被布置在轮辋20的沟道20a上。
[0171]
然而，所述第二电子设备2可以被布置在轮辋20上的任何位置中，例如被布置在轮辋的外表面上，即面向外部的表面，或者甚至在轮辋的盘体(disc)上，而不脱离本发明的范围。
[0172]
所述的第二电子设备2在内部包括：
[0173]-第二供电装置24，该第二供电装置用于向所述第二电子设备2供电，
[0174]-第二无线收发器模块23，该第二无线收发器模块用于将信号/数据传输到所述处理单元3/从所述处理单元3接收信号/数据，
[0175]-第二惯性测量单元22，该第二惯性测量单元包括第二陀螺仪221，该第二惯性测量单元被配置成：
[0176]
○
通过所述第二陀螺仪221，获取至少与绕y轴的角速度ω
2y
相关联的多个值，
[0177]-第二存储装置25，该第二存储装置用于存储数据，
[0178]-第二逻辑控制单元21，该第二逻辑控制单元连接到所述第二惯性测量单元22、所述第二无线收发器模块23和所述第二存储装置25，并且该第二逻辑控制单元被配置用于：
[0179]
○
从第二惯性测量单元22接收所述绕y轴的角速度ω
2y
的值，
[0180]
○
借助于第二数字滤波器，对绕y轴的角速度ω
2y
的每个值进行过滤，以获得相应的绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
，
[0181]
○
识别与经过滤的绕y轴的所述角速度ω
2y
′
的每个值相关联的相应时刻t
2y
′
，
[0182]
○
在所述第二存储装置25中，以预定时间间隔存储所述经过滤的绕y轴的角速度ω
2y
′
的值和相应时刻t
2y
′
，
[0183]
○
将所述绕经过滤的y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
的值和相应时刻t
2y
′
传输到所述处理单元3。
[0184]
关于第二数字滤波器，在所公开的实施方式中，所述第二数字滤波器为第二iir滤波器。
[0185]
具体地，优选的是所述第二iir滤波器具有在0.1hz至1hz之间的频率。
[0186]
绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
的值和相应时刻t
2y
′
的存储步骤可以以预定的时间间隔执行。所述预定时间间隔可以以如下方式被选择，该方式使得存储步骤是周期性的。
[0187]
关于第二惯性测量单元22，所述第二惯性测量单元22包括第二加速度计222，并且该第二惯性测量单元被配置成：
[0188]
○
通过所述第二加速度计222，获取至少与沿x轴的线性加速度a
2x
相关联的多个值，
[0189]
○
将所述沿x轴的线性加速度a
2x
的值发送到所述处理单元3。
[0190]
第二逻辑控制单元21可以被配置成：当轮胎10已经完成预定的第二转数时，向处理单元3发送绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
的值和与绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
的每个值相关联的相应时刻t
2y
′
。
[0191]
有利地，在预定的第二转数之后，由所述第二电子设备2向处理单元3传输数据允许获得能量节省。
[0192]
关于数字滤波器，尤其是以上提到的iir滤波器，这些iir滤波器允许消除主要由于振动、机械传输和地面不规则性引起的噪声。
[0193]
关于系统的两个电子设备1、2，每个电子设备1、2借助于相应的防尘和防水的固定设备(未示出)被分别固定到轮胎10和轮辋20。
[0194]
尤其是关于处理单元3，所述处理单元3在内部包括：
[0195]-第三供电装置34，该第三供电装置用于向所述处理单元3供电
[0196]-第三无线收发器模块33，该第三无线收发器模块用于将信号/数据传输到所述第一电子设备1和所述第二电子设备2/从所述第一电子设备1和所述第二电子设备2接收信号/数据，
[0197]-第三存储装置35，该第三存储装置用于存储数据，
[0198]-第三逻辑控制单元31，该第三逻辑控制单元连接到所述第三无线收发器模块33、所述第三供电装置34和所述第三存储装置35，并且该第三逻辑控制单元被配置成：
[0199]
○
接收来自所述第一电子设备1的所述第一时刻t
1，1d
和所述第二时刻t
1，2d
，以及时间间隔δtd，
[0200]
○
由所述第二电子设备2接收所述绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
的值以及与绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
的每个值相关联的相应时刻t
2y
′
，
[0201]
○
计算在所述时间间隔δtd内的每个时刻t
2y
′
处的、与所述第二电子设备2相关联的绕y轴的经过滤的角速度的平均值
[0202]
○
根据以下公式，计算第一轴线b1与第二轴线b2之间的角β，该第一轴线穿过轮胎10的中心o和所述第一接触点cp1，该第二轴线穿过轮胎10的中心o的所述第二接触点cp2：
[0203][0204]
○
用以下公式计算轮胎10的印迹的长度：
[0205][0206]
其中
[0207]
r0为轮胎10的滚动半径。
[0208]
可以看出，印迹长度基本上是弦的长度的测量，该弦与第一轴线b1(即穿过轮胎的中心以及在所述轮胎10与地面之间的第一接触点cp1的轴线)和第二轴线b2(即穿过轮胎的中心以及在所述轮胎10的所述部分与地面之间的第二接触点cp2的轴线)之间的角相对。
[0209]
图6是轮胎10的示意图，该轮胎由具有中心o和滚动半径r0的周长表示，其中角β是
在第一轴线b1(穿过轮胎的中心和第一接触点cp1)与第二轴线b2(穿过轮胎的中心和第二接触点cp2)之间。
[0210]
从图6中可以看出，轮胎的印迹的长度近似于弦的长度，该弦连接所述第一接触点cp1和所述第二接触点cp2并且与(由第一轴线b1和第二轴线b2界定的)所述角相对。
[0211]
此外，所述第一电子设备1可以被提供有第一时钟源16，该第一时钟源连接到第一逻辑控制单元11，并且所述第二电子设备2可以被提供有第二时钟源26，该第二时钟源连接到第二逻辑单元控制21，并且所述处理单元3可以被提供有第三时钟源36，该第三时钟源连接到第三逻辑控制单元。
[0212]
在描述的第二实施方式中，与第一实施方式不同，被包括在第一电子设备1中的所述第一惯性测量单元12被配置用于：
[0213]
○
通过所述第一加速度计122，获取至少沿z轴的第一线性加速度a
1z
。
[0214]
因此，第一控制逻辑单元11被配置成：
[0215]
○
从所述第一电子设备1的第一惯性测量单元12接收沿轴z的所述至少一个线性加速度a
1z
的值，
[0216]
○
通过第一数字滤波器，对所述沿z轴的至少一个线性加速度a
1z
的值进行过滤，以获得沿z轴的经过滤的线性加速度a1z
′
，
[0217]
○
当所述轮胎10的一部分与地面接触时，识别第一时刻t
1，1d
，该第一时刻在所述轮胎10的所述部分与地面之间的第一接触点cp1处，并识别第二时刻t
1，2d
，该第二时刻在所述轮胎10的所述部分与地面之间的第二接触点cp2处，但所述轮胎10的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触，
[0218]
○
计算所述第一时刻t
1，1d
与所述第二时刻t
1，2d
之间的时间间隔δtd，
[0219]
○
将所述第一时刻t
1，1d
、所述第二时刻t
1，2d
和所述时间间隔δtd存储在所述第一存储装置15中，
[0220]
○
将所述第一时刻t
1，1d
、所述第二时刻t
1，2d
和所述时间间隔δtd发送到所述处理单元3。
[0221]
图7a示出了正弦曲线s1
′
，该正弦曲线表示在所述第二实施方式中与第一电子设备1(即被布置在轮胎10的内表面10a上的电子设备)相关联的沿z轴的线性加速度a
1z
。
[0222]
所述正弦曲线s1
′
示出了与第一电子设备1相关联的、沿z轴的线性加速度a
1z
如何随时间变化。
[0223]
从图7a可以看出，由于所述轮胎10的一部分首先与地面接触以及随后失去与地面的接触，因此正弦曲线s1
′
周期性地具有不连续性。
[0224]
由第一数字滤波器过滤并由图7b中的s
1f
′
指示的正弦曲线具有与相应时间间隔δtd相对应的相同的不连续性，尽管不如正弦曲线s1
′
(即未施用第一数字滤波器时的正弦曲线)明显。
[0225]
关于第二电子设备2，所述第二电子设备2的操作与第一实施方式中所描述的第二电子设备的操作相同。
[0226]
关于处理单元3，所述处理单元3的操作与第一实施方式中所描述的处理单元3的操作相同。
[0227]
在第三实施方式中，与第一实施方式和第二实施方式不同的是，在第一时刻t
1，1d
与第二时刻t
1，2d
之间的时间间隔δtd是通过与第一电子设备1相关联的、绕y轴的角速度ω
1y
的值来计算的。
[0228]
因此，第一控制逻辑单元11被配置成：
[0229]
○
从所述第一电子设备1的第一惯性测量单元12接收所述绕y轴的角速度ω
1y
的值，
[0230]
○
通过所述第一数字滤波器，对所述绕y轴的角速度ω
1y
的值进行过滤，以获得绕y轴的经过滤的角速度ω
1y
′
，
[0231]
○
当所述轮胎10的一部分与地面接触时，识别第一时刻t
1，1d
，该第一时刻在所述轮胎10的所述部分与地面之间的第一接触点cp1处，并识别第二时刻t
1，2d
，该第二时刻在所述轮胎10的所述部分与地面之间的第二接触点cp2处，但所述轮胎10的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触，
[0232]
○
计算在所述第一时刻t
1，1d
与所述第二时刻t
1，2d
之间的时间间隔δtd，
[0233]
○
将所述第一时刻t
1，1d
、所述第二时刻t
1，2d
和所述时间间隔δtd存储在第一所述存储装置15中，
[0234]
○
将所述第一时刻t
1，1d
、所述第二时刻t
1，2d
和所述时间间隔δtd发送到所述处理单元3。
[0235]
图8a和图8b在笛卡尔平面上示出了相应的正弦曲线s1
″
、s
1f
″
，该正弦曲线表示分别在正弦曲线未被第一数字滤波器过滤时和正弦曲线被第一数字滤波器过滤时，与第一电子设备1相关联的绕y轴的角速度(在所述第三实施方式中)。
[0236]
从图8a可以看出，由于轮胎10的相应部分首先与地面接触以及随后失去与地面的接触，因此正弦曲线s1
″
周期性地具有不连续性。
[0237]
如图8b所示，由第一数字滤波器过滤的正弦曲线s
1f
″
在时间间隔δtd处具有相同的不连续性，尽管不如正弦曲线s1
″
(即未施用第一数字滤波器时的正弦曲线)明显。
[0238]
所述时间间隔δtd由第一时刻t
1，1d
和第二时刻t
1，2d
限定，在该第一时刻处绕经过滤的y轴的角速度ω
1y
′
的值是最大值(在图8b中用ω
max
指示)，在该第二时刻处绕x轴的经过滤的角速度ω
1x
′
的值是最小值(在图8b中用ω
min
指示)。
[0239]
关于第二电子设备2，所述第二电子设备2的操作与第一实施方式中所描述的第二电子设备的操作相同。
[0240]
关于处理单元3，所述处理单元3的操作与第一实施方式中所描述的处理单元3的操作相同。
[0241]
关于上述三种实施方式，时间间隔δtd由第一时刻t
1，1d
和第二时刻t
1，2d
限定，基于所施用的实施方式，可以是：
[0242]
■
与沿x轴的经过滤的线性加速度a
1x
′
相关联的正弦曲线s
1f
的不连续部分的初始时刻和最终时刻(参见第一实施方式)，
[0243]
■
与沿z轴的经过滤的线性加速度a
1z
′
相关联的正弦曲线s
1f
′
的不连续部分的初始时刻和最终时刻(参见第二实施方式)，
[0244]
■
与绕y轴的经过滤的角速度ω
1y
′
相关联的正弦曲线s
1f
″
的不连续部分的初始时刻和最终时刻(参见第三实施方式)。
[0245]
此外，对于上述三种实施方式中的每一种，处理单元3的所述第三逻辑控制单元31
可以被配置成：
[0246]-向所述第一电子设备1和所述第二电子设备2发送同步信号，以根据预定的时间分辨率而将相应的时钟源同步到所述处理单元3的第三时钟源36，使得所有时钟源是同步的，这可能是根据情况所要求的。
[0247]
优选地是，周期性地发送所述同步信号，例如当轮胎10已经完成预定的转数时周期性地发送所述同步信号。
[0248]
在电子设备中的每一个都被配置成仅向处理单元3发送数据并且该处理单元被配置成接收和处理这种数据的情况下，同步信号的发送不是必需的。
[0249]
在每个电子设备1、2仅被配置成获取、过滤数据并将数据发送到处理单元3并且该处理单元被配置成接收和处理这种数据以计算印迹的长度的变型中，第一无线收发器模块(被布置在第一电子设备1中)被替换为第一无线传输模块，第二无线收发器模块(被布置在第二电子设备2中)被替换为第二无线传输模块，以及第三无线收发器模块(被布置在处理单元3中)被替换为无线接收模块。
[0250]
从以上可以清楚地看出，每个电子设备1、2可以被配置成获取和发送数据(在对数据进行过滤之后)，并且处理单元3接收和处理这种数据以计算轮胎的印迹的长度，或者每个电子设备1、2可以被配置成获取和传输数据(在对数据进行过滤之后)，以及从处理单元接收一个或更多个信号(诸如，例如同步信号)，并且处理单元3可以被配置成接收并且处理这种数据以计算印迹的长度，以及向所述电子设备中的每一个发送一个或更多个信号(诸如，例如同步信号)。
[0251]
此外，对于上述实施方式中的每一种，系统可以包括第一电子设备1、第二电子设备2和处理单元3。
[0252]
在第四实施方式中，如图9所示，系统包括第一电子设备1和处理单元3。
[0253]
在该第四实施方式中，第二电子设备2与第一电子设备1一致，即被布置在轮胎10的内表面10a上的电子设备。
[0254]
因此，关于时间间隔δtd和绕y轴的角速度的信息是通过单个电子设备获得的，即被施用于轮胎10的内表面10a的电子设备。
[0255]
因此，与上述三种实施方式不同的是，在所述第四实施方式中，系统包括单个电子设备，即只有被布置在轮胎10内部的第一电子设备1，以及在所述第一电子设备1外部的处理单元3。
[0256]
所述第一电子设备1被配置成获取和过滤数据，并将信号/数据发送到所述处理单元3，并且该处理单元被配置成接收所述信号/数据并处理这种数据。
[0257]
因此，借助于所述第一电子设备1，可以识别第一时刻、第二时刻并计算所述两个时刻之间的时间间隔，但还可以获取与所述第一电子设备1和相应时刻相关联的绕y轴的角速度的值以计算角β。
[0258]
因此，在前面的实施方式中与第二电子设备2相关联的绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
，等于在前面的实施方式中与第一电子设备1相关联的绕经过滤的y轴的角速度ω
1y
′
，该第一电子设备是该第四实施方式中的唯一电子设备。
[0259]
因此，在第四实施方式中，在前面的实施方式中与第二电子设备2相关联的绕y轴的经过滤的角速度的平均值(在所述时间间隔δtd内的每个时刻处)，等于与第一电子
设备1相关联的绕y轴的过滤角速度的平均值(在所述时间间隔δtd内的每个时刻处)，该第一电子设备是在本实施方式中的唯一电子设备。
[0260]
图10在笛卡尔平面上示出了正弦曲线s
1f
″′
，该正弦曲线表示第一电子设备1并且是唯一的电子设备的绕y轴的经过滤的角速度ω
1y
′
。
[0261]
与第三实施方式类似，如图10所示，由第一数字滤波器过滤的正弦曲线s
1f
″′
具有与时间间隔δtd相对应的不连续性，该时间间隔由第一时刻t
1，1d
和第二时刻t
1，2d
限定，在第一时刻处绕y轴的经过滤的角速度ω
1y
′
的值是最大值(在图10中用ω
max
指示)，在第二时刻处绕y轴的经过滤的角速度ω
1y
′
的值是最小值(在图10中用ω
min
指示)。
[0262]
在该第四实施方式中，绕y轴的角速度的平均值可以由绕y轴的角速度的最大值和最小值之和除以数字2来获得。
[0263]
参考图10，所述平均值可以用以下公式进行计算：
[0264][0265]
可替代地，系统可以由所述第一电子设备1和所述处理单元3构成。
[0266]
有利地，关于所述第四实施方式，系统的结构是相对于前述实施方式中所描述的系统的结构的简化结构。
[0267]
此外，所述系统的能耗低于参考前述实施方式描述的系统的能耗。
[0268]
关于第二实施方式(图7a和图7b)、第三实施方式(图8a和图8b)以及第四实施方式(图9和图10)，所述第一数字滤波器是如上述第一实施方式所述的第一iir滤波器(无限脉冲响应)。
[0269]
这也从与相应实施方式相关联的图(在图列表中提及)的措辞中是很明显。
[0270]
本发明还涉及一种用于借助于上述系统测量轮胎10的印迹的长度的方法。
[0271]
所述方法包括以下步骤：
[0272]
a)：
[0273]
■
获取与沿x轴的线性加速度a
1x
相关联的多个值，所述沿x轴的线性加速度与第一电子设备相关联，或
[0274]
■
获取与沿z轴的线性加速度a
1z
相关联的多个值，所述沿z轴的线性加速度与第一电子设备相关联，或
[0275]
■
获取与绕y轴的角速度ω
1y
相关联的多个值，所述绕y轴的角速度与第一电子设备相关联，
[0276]
b)：
[0277]
■
对所述沿x轴的线性加速度a
1x
的每个值进行过滤，以获得沿x轴的经过滤的线性加速度a
1x
′
，或
[0278]
■
对所述沿z轴的线性加速度a
1z
的每个值进行过滤，以获得沿z轴的经过滤的线性加速度a
1z
′
，或
[0279]
■
对所述绕y轴的角速度ω
1y
的每个值进行过滤，以获得绕y轴的经过滤的角速度ω
1y
′
，
[0280]
c)识别在所述轮胎10的一部分与地面接触时在所述轮胎10的所述部分与地面之
间的第一接触点cp1处的第一时刻t
1，1d
，以及识别与在所述轮胎10的所述部分和地面之间的第二接触点cp2处的第二时刻t
1，2d
，所述轮胎10的所述部分在超过该第二接触点后失去与地面的接触；所述第一时刻t
1，1d
和所述第二时刻t
1，2d
分别为：
[0281]
■
与所述沿x轴的经过滤的线性加速度a
1x
′
相关联的正弦曲线s
1f
的不连续部分的初始时刻和最终时刻，或
[0282]
■
与所述沿z轴的经过滤的线性加速度a
1z
′
相关联的正弦曲线s
1f
′
的不连续部分的初始时刻和最终时刻，或
[0283]
■
与所述绕y轴的经过滤的角速度ω
1y
′
相关联的正弦曲线s
1f
″
的不连续部分的初始时刻和最终时刻，
[0284]
d)计算所述第一时刻t
1，1d
和所述第二时刻t
1，2d
之间的时间间隔δtd，
[0285]
e)存储所述第一时刻t
1，1d
、第二时刻t
1，2d
和所述时间间隔δtd，
[0286]
f)获取至少与所述绕y轴的角速度ω
2y
相关联的多个值，所述绕y轴的角速度与第二电子设备2相关联，
[0287]
g)对所述绕y轴的角速度ω
2y
的每个值进行过滤，以获得相应的绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
，
[0288]
h)识别与所述绕y轴的经过滤的角速度ω
2y
′
的每个值相关联的相应时刻t
2y
′
，
[0289]
i)以预定的时间间隔存储所述绕y轴的经过滤的角速度2y
′
的每个值和相应时刻t
2y
′
，
[0290]
l)计算与所述时间间隔δtd内的每个时刻t
2y
′
相对应的、与所述第二电子设备2相关联的所述绕y轴的经过滤的角速度的平均值
[0291]
m)根据以下公式，计算被布置在穿过轮胎10的中心o和第一接触点cp1的第一轴线b1与穿过轮胎10的中心o和第二接触点cp2的第二轴线b2之间的角β：
[0292][0293]
n)用以下公式计算轮胎10的印迹的长度：
[0294][0295]
其中
[0296]
r0为轮胎10的滚动半径。
[0297]
关于上述系统的实施方式，获取的值将是与第一电子设备1的沿轴x的线性加速度a
1x
相关联的值(参见系统的第一实施方式)，或与第一电子设备1的沿z轴的线性加速度a
1z
相关联的值(参见系统的第二实施方式)，或与第一电子设备1的绕y轴的角速度ω
1y
相关联的值。
[0298]
因此，对借助于上述系统的前三种实施方式中的一种所获得的值执行过滤的步骤和识别第一时刻t
1，1d
与第二时刻t
1，2d
的步骤，以用于计算在所述第一时刻t
1，1d
与所述第二时刻t
1，2d
之间的时间间隔δtd。
[0299]
在第二电子设备2与第一电子设备1一致的第四实施方式中，由单个电子设备(即第一电子设备1)以及以上参考该第四实施方式已经提到的相同考虑来执行识别第一时刻
和第二时刻的步骤、计算所述两个时刻之间的时间间隔的步骤、以及获取与第一电子设备1和相应时刻相关联的绕y轴的角速度的值以计算角β的步骤。
[0300]
优点
[0301]
有利地，如已经提到的，借助于本发明的目标的系统和方法，可以测量轮胎的印迹的长度。
[0302]
因此，可以监控印迹的长度随时间的变化，以及例如由于轮胎压力和/或作用在所述轮胎上的负载的变化，印迹长度的值是否随时间变化。
[0303]
根据本发明的优选实施方式，本发明是出于说明性而非限制性目的而描述的，但应理解，本领域技术人员可以在不脱离其范围的情况下进行变化和/或修改，如所附权利要求所限定的。