專利名稱：汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法
技術領域：
本發明涉及汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸技術領域，具體是指一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法。
背景技術：
采用新穎的汽車輪胎內置加速度傳感器結構的非接觸式汽車制動性能監測系統(BPMS)，四個輪胎采集到的徑向加速度信號需要通過無線發射方式向車內接收系統實時傳送。由于四個輪胎上所采集到的徑向加速度信號向外部傳送是無先后次序的，在實時無線通信過程中外部接收機所接受到的發射信號，會出現多路數據重迭到達的沖突問題。近年興起的一種汽車輪胎壓力監測系統(TPMS)通過輪胎內置加速度傳感器監測輪胎溫度和壓力，以防止高速行駛爆胎引起的交通事故，亦需要定時無線發送所監測的數據，但其解決數據傳輸沖突的方法不適用于本系統，因為輪胎溫度升降不會突變，TPMS系統中發送間隔允許以分鐘為定時單位，所以能提供數據重復發送的充裕時間用以解決沖突問題。本BPMS系統的制動過程則是隨機發生、檢測到的數據是瞬時即逝的，給數據實時傳輸造成了很大的困難，必須研究一種新的無線數據傳輸協議，用以解決數據沖突的問題。
發明內容
本發明的目的就是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提供一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，該方法能夠適應于隨機發生、瞬時即逝信號特點的抗沖突無線數據傳輸。
本發明的目的通過下述技術方案實現所述一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，是把安裝在汽車四個輪胎內部輪轂上的制動性能監測系統(BPMS)作為從機，并分別設置成具有接收和發送的雙向工作模式，采用多從機無線循環發射鏈通信協議進行通信；把外部接收系統作為主機，安裝在汽車駕駛室內，用以接收四個BPMS從機的發射數據。
所述多從機無線循環發射鏈通信協議的包括如下過程
第一步 建立循環發射鏈把四個輪胎內置BPMS的數據發射優先級次序從高到低設定為從機1、從機2、從機3和從機4，BPMS以一定的速率采樣汽車的徑向加速度，每采樣一次形成一個數據幀；所述數據幀格式所包含的內容依次為幀起始標志、從機編號、加速度數據、校驗和、幀結束標志；每一幀數據同時經BPMS的內部存儲緩沖區進行動態循環存儲，BPMS只向外部傳送制動發生之后所采樣到的數據幀；第二步 按循環發射鏈方式通信當檢測到汽車制動的起始時刻點時，優先級最高的從機1首先開始發射第一個數據幀，而其余從機2、3、4均保持接收狀態；從機1發射完畢后，轉為接收狀態，從機2、3、4都由接收到的從機1的數據幀中讀到幀結束標識，知道從機1已發射完畢；按優先級次序從機2開始發射第一個數據幀，從機3、4仍保持接收狀態；從機2發射完畢后轉成接收狀態，從機3開始發射第一個數據幀，其余從機都處于接收狀態；依次類推，直到從機4發射完畢第一個數據幀，再循環轉到從機1發射續后的數據幀；第三步 退出循環發射鏈當某一從機檢測到在一段時間內加速度數據已不再變化或變為零值，則不必再發射加速度數據，此時該從機發出本機結束幀，使其它從機得知該從機已退出循環發射鏈，其余仍處在循環發射鏈中的從機則把該從機從發射鏈中刪除，并根據優先級自動調整其前向從機的序號，組成新的循環發射鏈接續循環發射數據幀；第四步 位于駕駛室的主機一直處于接收狀態，接收到數據幀后，通過幀格式內的從機編號判斷出徑向加速度數據幀的從機所屬，然后進行對應幀的數據存儲，并返回到接收狀態。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、本發明由汽車輪胎各自的內置制動性能監測系統(BPMS)組成一種多從機通信結構，把采集到的徑向加速度數據幀，采取一種多從機無線循環發射鏈傳輸協議，按優先級次序自動向輪胎外部的接收主機發射數據，消除了多路發射數據重迭到達接收端的沖突現象。
2、本發明不必增加與發射裝置一對一配對的輪胎外部硬件接收裝置，通過由軟件方法所實現的多從機無線循環發射鏈傳輸協議，只需要用一個外部接收主機就能實現多路發射數據的無沖突接收，節省了硬件的開銷，簡化了安裝調試的過程，并減少了對無線信道資源的占用。
圖1是本發明BPMS的安裝布局示意圖；圖2是本發明BPMS的電路結構方框圖；圖3是本發明BPMS的發送數據幀格式；圖4是本發明BPMS多從機無線循環發射鏈傳輸協議示意圖；圖5是本發明BPMS的從機無線循環發射鏈的退出示意圖；圖6是本發明BPMS的從機無線數據接收/發送雙向工作流程圖；圖7是本發明BPMS的外部主機接收數據流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例，對本發明做進一步地詳細說明，但本發明的實施方式并不限于此。
如圖1所示，本發明所述一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法所采用的硬件系統(BPMS)的安裝布局，包括汽車主體1、駕駛窗2、安裝在汽車駕駛室內的數據接收主機3(即外部接收系統)、輪胎4、內置式(BPMS)從機5、輪胎6、內置式(BPMS)從機7、輪胎8、內置式(BPMS)從機9、輪胎10、內置式(BPMS)從機11組成。各從機分別通過無線發射信號12與主機3相互信號連接。
如圖2所示，各個內置式(BPMS)從機電路由加速度傳感模塊13、MCU采樣/控制模塊14、數據循環儲存模塊15、無線發射傳輸模塊16、內置發射天線17相互連接組成、且全部安裝在輪胎內的輪轂上；其中，MCU采樣/控制模塊14通過加速度傳感模塊信號線、數據循環儲存模塊信號線、無線發射傳輸模塊信號線分別與加速度傳感模塊13、數據循環儲存模塊15、無線發射傳輸模塊16相電氣連接，無線發射傳輸模塊16的輸出直接與內置發射天線17相連接。
如圖3所示，各個內置式(BPMS)從機以一定的速率采樣汽車的徑向加速度，每采樣一次組成一個數據幀，數據幀格式所包含的內容依次為幀起始標志、從機編號、加速度數據、校驗和、幀結束標志；每一幀數據同時經(BPMS)從機的內部存儲緩沖區進行動態循環存儲，每個(BPMS)從機只需要向外部傳送制動發生之后所采樣到的數據幀。
如圖4所示，在本發明(BPMS)多從機無線循環發射鏈傳輸協議中，把四個輪胎內置(BPMS)從機均設置成具有接收和發送的雙向工作模式，數據發射優先級次序從高到低設定為從機1、從機2、從機3和從機4，四個從機將按照圖中箭頭所標識的順序循環發射所屬時刻的采樣數據；當檢測到汽車制動的起始時刻點時，優先級最高的從機1首先開始發射第一個數據幀，而其余從機2、3、4均保持接收狀態；從機1發射完畢后，轉為接收狀態，從機2、3、4都由接收到的從機1的數據幀中讀到幀結束標識，知道從機1已發射完畢；按優先級次序從機2開始發射第一個數據幀，從機3、4仍保持接收狀態；從機2發射完畢后轉為接收狀態，從機3開始發射第一個數據幀，其余從機都處于接收狀態。依次類推，直到從機4發射完畢第一個數據幀，再循環轉到從機1發射續后的數據幀。
如圖5所示，鑒于制動過程中四個輪胎停止先后的隨機性，當某一從機檢測到在一段時間內加速度數據已不再變化或變為零值，表明該從機所在的輪胎已經停止或抱死，則不必再發射加速度數據，輪胎停止的先后對從機而言則是隨機的，此時該從機發出本機結束幀，使其它從機接收到后得知該從機已退出循環發射鏈，其余仍處在循環發射鏈中的從機則把該從機從發射鏈中刪除，并根據優先級自動調整其所在前向從機的序號，組成新的循環發射鏈繼續循環發射數據幀。具體是指發射鏈剛建立時如圖5(a)所示，有四個從機參與循環發射數據，鑒于制動過程中從機所屬輪胎停止先后的隨機性，假設從機4首先發射完畢并向所有從機發送循環鏈的退出結束幀，待命從機1在接收到該結束幀后，按優先級次序將其逆向箭頭所指的前向從機由從機4改為從機3，其余從機的前向從機不變，如圖5(b)所示；隨后從機1發射完畢，發出結束幀并退出循環鏈，待命從機2接收到結束幀后將其前向從機由從機1改為從機3，從機3的前向從機仍為從機2，如圖5(c)所示；現若從機3先發射完畢退出循環鏈，待命從機2則將前向從機由從機3改為從機2本身，進行自循環發射，如圖5(d)所示，直到從機2也發射完畢，整個循環鏈發射過程結束。
如圖6所示，初始化把數據發射優先級次序從高到低設定為從機1、從機2、從機3和從機4；當汽車行駛時，各個(BPMS)從機按一定速率采樣徑向加速度數據，當依據數據的突變情況檢測到制動的起始點后，判斷本從機是否屬于待命發射的優先級，若是則進入發送工作模式，發送該數據幀，繼而采樣下一幀數據，然后轉為接收工作模式；若果不屬于當前待命發射的優先級，則等待其前頭從機的數據幀發射完畢之后才進入發送工作模式；在接收狀態，若判斷到本從機所采集的加速度數據仍繼續變化，則等待前頭從機發射完該數據幀后，本從機再進入發送狀態使過程繼續循環；在接收狀態，若判斷到一定時間內本從機所采集到的加速度數據不再變化或為零值，則表示本從機所在的輪胎已停止或抱死，等待前頭從機發射完結數據幀后，本從機則發送結束幀，向其余從機指示出本從機的循環發射過程完成。
如圖7所示，初始化把外部主機設置成接收工作狀態，等待接收輪胎內置從機在制動期間發射過來的徑向加速度數據幀，根據接收到的數據幀格式中的從機編號把數據幀分別進行相應的數據存儲。主機所接收到的徑向加速度數據都是輪胎內置從機按次序發射出來的數據幀，不存在多路數據重迭到達的沖突現象。
本發明的基本原理通常發送和接收裝置一對一配對的無線通信方式能避免數據接收的重迭和沖突，但需要倍增硬件裝置和占用更多無線信道資源。本發明是把安裝在四個輪胎內部輪轂上的制動性能監測系統(BPMS)作為從機，分別設置成具有接收和發送的雙向工作模式，采用一種多從機無線循環發射鏈通信協議進行通信；把輪胎外部接收系統作為主機，安設在駕駛室內，用以接收四個從機的發射數據；四個從機按分配的優先級次序組成一種循環發射鏈，該循環發射鏈的工作過程包括進入循環發射鏈和退出循環發射鏈，具體是輪胎內置電路系統(BPMS)在檢測到制動起始時刻時，優先級最高的從機向主機和其余從機發射所采集到的徑向加速度數據幀，幀格式的組成依次為幀起始標志、從機編號、加速度數據、校驗和、幀結束標志，其余從機通過幀格式分別判別自己在發射鏈中的編號次序，待所屬優先序列從機的當前數據幀發射完畢后才開始發射自身的數據幀，如此在發射鏈中依次循環；鑒于制動過程中四個輪胎停止先后的隨機性，當某一從機檢測到在一段時間內加速度數據已不再變化或變為零值，表示該從機所在輪胎已停止或抱死，該從機則退出發射鏈，其從機序號在發射鏈中被刪除，其余仍處在循環發射鏈中的從機則根據優先級自動調整其前向從機的序號，組成新的循環發射鏈繼續發送數據幀，直到四個從機都退出發射鏈，循環發射過程結束；因此，在任何時刻只有一個從機發射數據幀，確保了外部主機接收到的數據不會發生重迭沖突。
發明人經過研究試驗，認為實現本發明的優選方式可為(1)按圖1所示安裝布局汽車制動性能檢測系統(BPMS)；(2)在圖2所示的汽車制動性能監測系統(BPMS)中，加速度傳感模塊采用1200D型，MCU采樣/控制模塊采用ATMEGA8L-8PU型，數據循環儲存模塊采用C256型，無線發射傳輸模塊采用CC1000型；(3)按圖3所示格式組成數據幀，并按圖6和圖7所示的流程，采用匯編語言分別編制輪胎內置從機和輪胎外部接收主機的處理程序，進行相應的調試和測試，便可較好地實現本發明。
權利要求
1.一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，其特征是，把安裝在汽車四個輪胎內部輪轂上的制動性能監測系統BPMS作為從機，并分別設置成具有接收和發送的雙向工作模式，采用多從機無線循環發射鏈通信協議進行通信；把外部接收系統作為主機，安裝在汽車駕駛室內，用以接收四個BPMS從機的發射數據。
2.根據權利要求1所述的一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，其特征是，所述多從機無線循環發射鏈通信協議的包括如下過程第一步建立循環發射鏈把四個輪胎內置BPMS的數據發射優先級次序從高到低設定為從機1、從機2、從機3和從機4，BPMS以一定的速率采樣汽車的徑向加速度，每采樣一次形成一個數據幀；第二步按循環發射鏈方式通信當檢測到汽車制動的起始時刻點時，優先級最高的從機1首先開始發射第一個數據幀，而其余從機2、3、4均保持接收狀態；從機1發射完畢后，轉為接收狀態，從機2、3、4都由接收到的從機1的數據幀中讀到幀結束標識，知道從機1已發射完畢；按優先級次序從機2開始發射第一個數據幀，從機3、4仍保持接收狀態；從機2發射完畢后轉成接收狀態，從機3開始發射第一個數據幀，其余從機都處于接收狀態；依次類推，直到從機4發射完畢第一個數據幀，再循環轉到從機1發射續后的數據幀；第三步退出循環發射鏈當某一從機檢測到在一段時間內加速度數據已不再變化或變為零值，則不必再發射加速度數據，此時該從機發出本機結束幀，使其它從機得知該從機已退出循環發射鏈，其余仍處在循環發射鏈中的從機則把該從機從發射鏈中刪除，并根據優先級自動調整其前向從機的序號，組成新的循環發射鏈接續循環發射數據幀；第四步位于駕駛室的主機一直處于接收狀態，接收到數據幀后，通過幀格式內的從機編號判斷出徑向加速度數據幀的從機所屬，然后進行對應幀的數據存儲，并返回到接收狀態。
3.根據權利要求2所述的一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，其特征是，所述數據幀格式所包含的內容依次為幀起始標志、從機編號、加速度數據、校驗和、幀結束標志。
4.根據權利要求2所述的一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，其特征是，第一步中的每一幀數據同時經BPMS的內部存儲緩沖區進行動態循環存儲，BPMS只向外部傳送制動發生之后所采樣到的數據幀。
5.根據權利要求1或2所述的一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，其特征是，所述各個從機的電路由加速度傳感模塊、MCU采樣/控制模塊、數據循環儲存模塊、無線發射傳輸模塊、內置發射天線相互連接組成、且全部安裝在汽車輪胎內的輪轂上；其中，MCU采樣/控制模塊通過加速度傳感模塊信號線、數據循環儲存模塊信號線、無線發射傳輸模塊信號線分別與加速度傳感模塊、數據循環儲存模塊、無線發射傳輸模塊相電氣連接，無線發射傳輸模塊的輸出直接與內置發射天線相連接。
全文摘要
本發明公開了一種汽車制動性能監測系統的無線數據傳輸抗沖突方法，把分別安裝在四個輪胎內部輪轂上的制動性能監測電路系統作為從機，設置成具有接收和發送的雙向工作模式，采用多從機無線循環發射鏈通信協議進行通信；把輪胎外部接收系統作為主機，用以接收四個從機的發射數據。輪胎內置電路系統在檢測到制動起始時刻時，從機按照優先級的次序依次循環發射自身的數據幀；當某一從機檢測到在一段時間內加速度數據已不再變化或變為零值，則該從機退出發射鏈。本發明在任何時刻只有一個從機發射數據幀，確保了外部主機接收到的數據不會發生重迭沖突，同時節省了硬件開銷，簡化了安裝調試過程，減少了對無線信道資源的占用。
文檔編號B60C23/04GK101025848SQ20071002661
公開日2007年8月29日 申請日期2007年1月30日 優先權日2007年1月30日
發明者林土勝, 季進峰 申請人:華南理工大學