用于对道路和轮胎的状态进行声波检测的方法技术

本发明专利技术涉及用于确定道路的状态和轮胎的状态的方法，该方法包括以下步骤：记录在给定的时间区间内由在道路上运行的轮胎所产生的声音信号的测量结果；确定在给定的频率区间上的声音信号的频谱功率密度；将频率区间分割为多个频带；并且将每个频带与代表在所述频带内测量的平均声功率的数据片相关联，由测量获得的代表数据形成与所述测量相关联的矢量的变量；通过由知识库所支持的数据的判别分析的方式来确定道路和轮胎的状态。形成与测量相关联的矢量的变量的代表数据通过得到在一个频带中测量的平均声功率与在整个频率区间上测量的总声功率之间的比值而获得。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种基于轮胎在其与地面接触时产生的噪声而检测道路和轮胎(该轮胎固定至在该道路上行驶的车辆)的情况的方法。
技术介绍
为了与驾驶员或者与驾驶员辅助系统进行交互，了解每个时刻的道路或轮胎的情况是有用的，以便能够适时地向驾驶员或者驾驶员辅助系统通知行驶状态的变化，更普遍地讲，是轮胎的附着状态和车辆的处理状态的可能变化。因此，这些方法的目的在于指示气象状态的变化，例如，在干燥、湿润、潮湿或者被雪覆盖的地面上行驶的状态之间的变化。这些方法建立在发现由轮胎产生的声音的频率和强度在道路状态改变时变化的基础上，并且这些方法分析由靠近轮胎和道路设置的传声器得到的录音。道路的气象状态通过利用精心挑选的比值或者通过将声功率(puissancesonore)的频谱与预先记录的数据进行比较，而根据该频谱的记录来确定。然而，已经发现所有这些方法的准确性和可靠性主要依赖于补充参数的引入，例如，行驶速度的信息、车辆的温度或负载、磨损程度或所使用的胎面花纹的类型，或者在最复杂的方法中，为车辆前方的道路的可视化状态的记录。因此，有必要合并从多个传感器获取的数据，而这会对所提出的装置的使用成本产生一定影响。
技术实现思路
本专利技术的目标在于：针对确定道路的气象状态的问题，提供一种鲁棒的解决方案。同时，最出乎意料的是，本专利技术提出的方法还能够仅基于录音来确定其他参数，例如铺面的类型、轮胎磨损的程度或者所使用的轮胎花纹的类型。录音利用精心设置于车辆上的传声器来完成。声功率的频谱密度分布在给定的频率区间上。该频谱根据一组模式而变化，例如，根据气象状态、道路的状态、轮胎的磨损程度、轮胎的胎面花纹的类型而变化，而在较小的程度上，根据充气压力、负载等等而变化。在所有的其他状态相同的情况下，可能改变该频谱的主要模式中的一个为在执行测量时刻的车辆速度。已经证明的是，如果利用在整个频率区间上的测量时间期间所记录的总的声功率，而通过对测量的数据进行“归一化”来重新测量频谱，而不考虑基于测量的功率谱，则该变化实际上能够被抵消。这么做的目的在于消除速度影响并且实质地防止该模式的测量的变化。本专利技术的目标在于利用该发现。因此，根据本专利技术的确定道路的状态和安装于在所述道路上行驶的车辆的轮胎的状态的方法包括以下步骤，其中：-记录在给定的时间帧内由在道路的表面上运行的轮胎所产生的声音信号的测量结果，-确定在给定的频率区间上的声音信号的功率的频谱密度，-将所述频率区间分割为多个预定宽度的频带，并且每个频带与代表在所述频带中测量的平均声功率的数据元素相关联，由测量获得的代表数据形成与所述测量相关联的矢量的变量，-根据分别代表道路和轮胎的给定状态的模式而在已知的运行状态下，利用如上所述的相同步骤，通过利用由与已经完成的预先记录的测量相关联的一组矢量组成的学习库而对数据进行判别分析的方式，来确定对应于与完整的测量相关联的矢量的道路的状态和轮胎的状态。该方法的特征是，形成与测量相关联的矢量的变量的代表数据通过得到在频带中测量的平均声功率与在整个频率区间上测量的总声功率之间的比值而获得。因此，如今能够在完全不需要获知速度的情况下，并且在不需要引入补充参数来阐述测量结果的情况下，基于单个声波测量，来获取有关道路的状态的可靠信息，并且如也将被证明的，获取与轮胎的状态有关的可靠信息。根据本专利技术的方法还可以具有单独地或以组合的方式呈现的如下特征：-总测量声功率等于有关的频率区间的所有频带的平均声功率的总和。-频带通过将频率区间划分为三分之一倍频程而确定。-测量的时间帧小于或等于0.5秒，并且优选地小于或等于0.25秒。-频率区间处于从0Hz至20kHz的范围内。-频率区间处于从200Hz至20kHz的范围内。-由道路的不同气象状态组成的“天气”模式的类别包括：干燥状态、湿润状态以及潮湿状态。-由道路表面的不同状态组成的“表面状态”模式的类别包括：封闭状态、中间状态以及开放状态。-由轮胎的磨损的不同状态组成的“磨损”模式的类别包括：新状态、半磨损状态以及已磨损状态。-由轮胎胎面花纹的不同类型组成的“胎面花纹”模式的类别包括：夏季花纹和冬季花纹。-对数据的判别分析包括以下步骤：○利用学习库来确定降低的判别空间，并且在该空间中识别由每种模式或者模式的组合形成的区域，○在所述降低的判别空间中并且基于所述矢量的位置来转换与测量相关联的矢量，将概率与取决于模式中的每种或者模式的组合的测量相关联，○根据每种模式的类别来确定最可能的模式。-在已经预先确定测量在干燥的道路上执行之后，将取决于“表面状态”、“磨损”或者“胎面花纹”模式的模式与测量相关联。-对于每种类别的模式，将概率与取决于包含该模式的模式的每种组合的测量相关联，并且将具有最大概率的类别的模式归属至该测量。-对轮胎的状态的诊断通过结合在不同的时间区间内完成的测量的结果而根据“磨损”模式或“胎面花纹”模式来执行。-由轮胎产生的声音信号通过设置于车轮罩的前部的传声器的方式来测量，所述车轮罩位于车辆的后部。附图说明根据精读通过示例的方式提供而不是以任何方式限制的所附附图，本专利技术将更容易地理解，其中：-图1示出了安装有用于测量和分析轮胎的声功率的装置的车辆。-图2示出了对于在不同速度下测得的测量结果的非归一化声功率谱。-图3示出了归一化之后的相同功率谱。-图4示出了对于道路的不同气象状态的平均归一化功率谱。-图5示出了根据道路的气象状态的二维降低的判别空间中的测量结果的分布。-图6示出了根据本专利技术的方法的步骤的功能框图。具体实施方式如图1中示意性地示出的，在地面G上行驶的车辆C包括前车轮罩和后车轮罩，安装有轮胎T的车轮容纳于所述前车轮罩和后车轮罩中。当车辆C移动时，轮胎T产生振幅和频率取决于多个因素的噪声。这个声压实际上是来自不同源的噪声(例如，由于胎面单元与地面G的接触而产生的噪声，由于胎面单元之间的空气运动而产生的噪声，由于通过轮胎提起的水粒而产生的噪声，或者由于与车辆速度有关的空气流动而产生的噪声)的叠加。这些噪声随着与车辆环境有关的噪声(例如发动机噪声)的叠加而被接收。所有的这些噪声还取决于车辆的速度。接收装置(例如传声器1)尽可能地靠近行驶噪声产生的位置而安装于车轮罩中，以接收行驶噪声。显然，必须采取实际的防范措施来保护传声器免遭溅起的水或泥、砂砾或其它因素的外部攻击。因此，传声器本文档来自技高网...

【技术保护点】
确定道路(G)的状态和安装于在所述道路上行驶的车辆(C)的轮胎(T)的状态的方法，该方法包括以下步骤：‑记录在给定的时间帧内由在道路的表面上运行的轮胎所产生的声音信号的测量结果，‑确定在给定的频率区间上的声音信号的功率的频谱密度，‑将所述频率区间分割为多个预定宽度的频带，并且每个频带与代表在所述频带中测量的平均声功率的数据元素相关联，由测量获得的代表数据形成与所述测量相关联的矢量的变量，‑根据分别代表道路和轮胎的给定状态的模式而在已知的运行状态下，利用如上所述的相同步骤，通过利用由与已经完成的预先记录的测量相关联的一组矢量组成的学习库而对数据进行判别分析的方式，来确定对应于与完整的测量相关联的矢量的道路的状态和轮胎的状态，其特征在于，形成与测量相关联的矢量的变量的代表数据通过得到在频带中测量的平均声功率与在整个频率区间上测量的总声功率之间的比值而获得。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 FR 13628791.确定道路(G)的状态和安装于在所述道路上行驶的车辆(C)的轮胎(T)的状态的方
法，该方法包括以下步骤：
-记录在给定的时间帧内由在道路的表面上运行的轮胎所产生的声音信号的测量结
果，
-确定在给定的频率区间上的声音信号的功率的频谱密度，
-将所述频率区间分割为多个预定宽度的频带，并且每个频带与代表在所述频带中测
量的平均声功率的数据元素相关联，由测量获得的代表数据形成与所述测量相关联的矢量
的变量，
-根据分别代表道路和轮胎的给定状态的模式而在已知的运行状态下，利用如上所述
的相同步骤，通过利用由与已经完成的预先记录的测量相关联的一组矢量组成的学习库而
对数据进行判别分析的方式，来确定对应于与完整的测量相关联的矢量的道路的状态和轮
胎的状态，
其特征在于，形成与测量相关联的矢量的变量的代表数据通过得到在频带中测量的平
均声功率与在整个频率区间上测量的总声功率之间的比值而获得。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，总测量声功率等于有关的频率区间的所有频带的
平均声功率的总和。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，频带通过将频率区间划分为三分之一倍频程
而确定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，测量的时间帧小于或等于0.5秒，并
且优选地小于或等于0.25秒。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，频率区间处于从0Hz至20kHz的范围
内。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，频率区间处于从200Hz至20kHz的范
围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，由道路的不同气象状态组成的“天
气”模式的类别包括：干燥状态、湿润状态以及潮湿状态。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，由道路表面的不同状态组成的“表面
状...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·帕蒂勒，J·安东尼，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，米其林研究和技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR