ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДОРОЖНОГО ПРОСВЕТА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2018 года по МПК B60G17/18 B60G17/16 G01D5/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к системе измерения дорожного просвета на основе кодированного электромагнитного поля для транспортного средства. Конкретнее, система измерения дорожного просвета настоящего изобретения включает в себя кодированный электромагнитный источник и один или более магнитометров, таких как датчики на основе эффекта Холла, для определения изменения дорожного просвета кузова транспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Водители часто сталкиваются с препятствиями, такими как выбоины, камни, упавшие ветви и другой мусор, на проезжей части при движении на своих транспортных средствах. Такие препятствия вызывают перемещение кузова транспортного средства относительно колес транспортного средства и, таким образом, создают изменение расстояния между шасси транспортного средства и землей, обычно называемого дорожным просветом. Транспортные средства включают в себя систему измерения дорожного просвета для обнаружения этого изменения дорожного просвета и регулирования подвески транспортного средства в ответ на принятые данные.

[0003] Системы измерения дорожного просвета измеряют расстояние между указанной точкой на шасси, подвеске или кузове транспортного средства и землей. Когда транспортное средство загружается и разгружается, системы измерения дорожного просвета обнаруживают изменение дорожного просвета транспортного средства и обеспечивают ввод данных в системы подвески транспортного средства для изменения способа реагирования подвески на изменение дорожных условий или загрузки. Используя систему подвески транспортного средства, транспортное средство может обеспечивать более плавную езду по неровной дороге, более низкий дорожный просвет для лучшей аэродинамики на высокой скорости или более высокий дорожный просвет для увеличенного дорожного просвета для бездорожья.

[0004] Существующие системы измерения дорожного просвета включают в себя системы физических связей, которые подвержены повреждениям от ударов и требуют подвижных частей и рычагов и, таким образом, препятствуют точному считыванию. Другие существующие системы дорожного просвета без связей включают в себя системы, которые используют ультразвуковые лазеры. Одним из недостатков этих систем является то, что они требуют прямую видимость между отражателем и передатчиком, и передающая среда должна быть постоянной для поддержания точности. Такие системы не являются точными в неконтролируемой окружающей среде.

[0005] Третий тип существующих систем измерения дорожного просвета представляет собой систему для измерения дорожного просвета на основе магнитного поля. Эти системы хороши тем, что они невосприимчивы к попаданию грязи и воды. Однако существующие магнитные системы измерения дорожного просвета восприимчивы к вмешательству окружающих источников и для определенных областей применения обеспечивают очень медленное время отклика.

[0006] Соответственно, существует постоянная потребность в новых и улучшенных системах для измерения дорожного просвета, которые невосприимчивы к повреждениям от ударов, невосприимчивы к помехам на линии прямой видимости и изменениям среды и могут обеспечивать быстрые и точные измерения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Прилагаемая формула изобретения определяет эту заявку. Описание обобщает аспекты вариантов осуществления и не должно использоваться для ограничения формулы изобретения. Другие реализации предполагаются в соответствии с методами, описанными в настоящем документе, как будет очевидно специалисту в области техники при рассмотрении следующих далее чертежей и подробного описания, и эти реализации предназначены для включения в объем охраны этой заявки.

[0008] Примерные варианты осуществления обеспечивают систему измерения дорожного просвета, которая включает в себя кодированный электромагнитный источник в качестве блока ввода для датчиков на эффекте Холла, и в которой сигнал от электромагнита кодируется так, чтобы отличать кодированное магнитное поле от окружающего(их) магнитного(ых) поля(ей). В различных вариантах осуществления настоящего изобретения используется полосовой фильтр для обработки сигналов кодированных данных электромагнитного поля. Дополнительно, несколько датчиков на эффекте Холла могут использоваться с одним электромагнитным источником для обеспечения многоосевого измерения, и в связи с этим обеспечивается надежность при определении изменений дорожного просвета, или в случае зависимой подвески (неразрезная ось) один электромагнитный источник может использоваться для определения дорожного просвета в нескольких местах на оси.

[0009] Существующие магнитные системы измерения дорожного просвета включают в себя постоянный магнит с высокой напряженностью поля или электромагнит, излучающий постоянное магнитное поле, что требует ограниченного расстояния между магнитом и датчиком. Обратная связь от таких систем является медленной и может требовать несколько секунд усреднения, для того чтобы отфильтровывать окружающие помеховые магнитные поля. Для преодоления этих проблем система измерения дорожного просвета настоящего изобретения использует электромагнитный источник, способный к переключению с высокой пропускной способностью, для замены постоянного магнита или постоянного электромагнитного источника. Электромагнитный источник с высокой пропускной способностью кодируется с определенной(ыми) частотой(ами) для поддержания устойчивости к помеховым окружающим магнитным полям окружающей среды. Конкретнее, электромагнитный источник с высокой пропускной способностью системы измерения дорожного просвета настоящего изобретения способен к высоким скоростям переключения и выводит магнитные сигнал при желаемой частоте. Полосовой фильтр частот используется для извлечения кодированного сигнала из измерения общего магнитного поля. Такая конфигурация исключает механические связи для измерения дорожного просвета, и невосприимчива к помехам на линии прямой видимости, и имеет быстрый и точный отклик.

Согласно первому аспекту изобретения предложено транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета, содержащую: электромагнитный источник, выполненный с возможностью вывода кодированного магнитного сигнала при заданной частоте; магнитометр, выполненный с возможностью восприятия данных магнитного поля; и контроллер, выполненный с возможностью фильтрации воспринимаемых данных для извлечения кодированного магнитного сигнала и определения изменения дорожного просвета кузова транспортного средства.

Согласно одному варианту осуществления транспортного средства магнитометр представляет собой датчик на основе эффекта Холла.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства датчик на основе эффекта Холла способен к восприятию многоосевого магнитного поля.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства контроллер использует отфильтрованные данные, чтобы определить блоки физического расстояния для измерений дорожного просвета.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства контроллер использует упомянутые определенные блоки физического расстояния для получения желаемых измерений расстояний дорожного просвета напрямую из данных, воспринимаемых магнитометром.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства электромагнитный источник способен к высоким скоростям переключения.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства извлечение кодированного сигнала представляет собой извлечение в реальном времени.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства контроллер использует упомянутый определенный дорожный просвет для приведения в действие системы активной подвески транспортного средства.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства контроллер выполнен с возможностью определения частоты кодирования электромагнитного источника.

Согласно другому варианту осуществления транспортного средства контроллер выполнен с возможностью разложения многоосевого показания для данных магнитного поля относительно каждой оси.

Согласно второму аспекту изобретения предложен способ измерения дорожного просвета для транспортного средства, содержащий этапы, на которых: настраивают электромагнитный источник транспортного средства для вывода кодированного сигнала магнитного поля при заданной частоте; принимают от магнитометра транспортного средства воспринимаемые данные магнитного поля; фильтруют воспринимаемые данные для извлечения кодированного магнитного сигнала; и определяют изменение дорожного просвета кузова транспортного средства.

Согласно одному варианту осуществления способа магнитометр представляет собой датчик на основе эффекта Холла.

Согласно другому варианту осуществления способа датчик на основе эффекта Холла способен к восприятию многоосевого магнитного поля.

Согласно другому варианту осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором используют с помощью контроллера отфильтрованные данные для определения блоков физического расстояния для измерений дорожного просвета.

Согласно другому варианту осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором используют с помощью контроллера упомянутые определенные блоки физического расстояния для получения желаемых измерений расстояний дорожного просвета напрямую из данных, воспринимаемых магнитометром.

Согласно другому варианту осуществления способа электромагнитный источник способен к высоким скоростям переключения.

Согласно другому варианту осуществления способа извлечение кодированного сигнала представляет собой извлечение в реальном времени.

Согласно другому варианту осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором используют с помощью контроллера упомянутый определенный дорожный просвет для приведения в действие системы активной подвески транспортного средства.

Согласно другому варианту осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором настраивают контроллер для определения частоты кодирования электромагнитного источника.

Согласно другому варианту осуществления способ дополнительно содержит этап, на котором настраивают контроллер для разложения многоосевого показания для данных магнитного поля относительно каждой оси.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] Для лучшего понимания изобретения может быть сделана ссылка на варианты осуществления, показанные на следующих далее чертежах. Компоненты на чертежах необязательно выполнены в масштабе, и связанные с ними элементы могут быть опущены, чтобы подчеркнуть и ясно проиллюстрировать новые признаки, описанные здесь. В дополнение, компоненты системы могут быть размещены различным образом, как известно в уровне техники. На Фигурах одинаковые ссылочные позиции могут относиться к одинаковым частям на всех различных Фигурах, если не указано иное.

[0011] Фигура 1 иллюстрирует пример существующей магнитной системы измерения дорожного просвета.

[0012] Фигура 2 представляет собой блок-схему, включающую в себя компоненты одного варианта осуществления системы измерения дорожного просвета настоящего изобретения.

[0013] Фигура 3 иллюстрирует блок-схему примерного процесса работы системы измерения дорожного просвета настоящего изобретения согласно одному варианту осуществления.

[0014] Фигура 4 иллюстрирует примерный вариант осуществления системы измерения дорожного просвета настоящего изобретения, включающий в себя многоосевое измерение.

[0015] Фигура 5 иллюстрирует примерный вариант осуществления на Фигуре 4 системы измерения дорожного просвета настоящего изобретения, включающий в себя многоосевое измерение.

[0016] Фигура 6 представляет собой график, иллюстрирующий примерный процесс одного варианта осуществления системы измерения дорожного просвета настоящего изобретения при работе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0017] Хотя система измерения дорожного просвета на основе кодированного электромагнитного поля (упоминаемая во всем этом описании как система измерения дорожного просвета для краткости) настоящего изобретения может быть осуществлена в различных формах, Фигуры показывают и это описание описывает некоторые примерные и неограничивающие варианты осуществления системы измерения дорожного просвета. Настоящее изобретение представляет собой пример системы измерения дорожного просвета и не ограничивает систему измерения дорожного просвета определенными проиллюстрированными и описанными вариантами осуществления. Не все из изображенных или описанных компонентов могут потребоваться, и некоторые варианты осуществления могут включать в себя дополнительные, различные или меньшее количество компонентов. Размещение и тип компонентов могут изменяться без отклонения от сущности или объема охраны формулы изобретения, изложенной в настоящем документе.

[0018] Различные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают улучшенную систему измерения дорожного просвета для транспортного средства, которая преодолевает многие проблемы существующих систем измерения дорожного просвета. Системы измерения дорожного просвета измеряют расстояние между указанной точкой на шасси, подвеске или кузове транспортного средства и землей. Конкретнее, системы измерения дорожного просвета транспортного средства включают в себя множество датчиков, которые постоянно измеряют расстояние между осями транспортного средства и кузовом транспортного средства и отправляют измеренные данные в электронный блок управления транспортного средства. Когда транспортное средство загружается и разгружается, данные от датчиков дорожного просвета будут изменяться. Эти изменения регистрируются контроллером или электронным блоком управления транспортного средства, и обеспечивается ввод данных в системы подвески транспортного средства для изменения способа реагирования подвески на изменение дорожных условий или загрузки. Модификации подвески могут обеспечивать более плавную езду по неровной дороге, более низкий дорожный просвет для лучшей аэродинамики на высокой скорости или более высокий дорожный просвет для увеличенного дорожного просвета для бездорожья.

[0019] Например, первая категория систем измерения дорожного просвета включает в себя физически соединенные или связанные системы. Конкретнее, этот тип существующих систем измерения дорожного просвета включает в себя системы на основе потенциометра, которые включают в себя физическую связь между неподрессоренной массой и подрессоренной массой и переменный резистор для обеспечения непосредственного измерения расстояния между двумя массами. Эти системы включают в себя множество подвижных частей и рычагов, а также включают в себя сложные связи для зависимых подвесок, такие как неразрезные оси. При таком большом количестве подвижных частей и, в частности, вследствие физической связи между двумя массами эти системы восприимчивы к повреждениям от ударов, что препятствует точному считыванию.

[0020] Другая существующая бесконтактная система измерения дорожного просвета использует ультразвуковые или оптические измерения расстояний. Один недостаток этих систем заключается в том, что они требуют четкую линию прямой видимости между отражателем и передатчиком, и передающая среда должна быть постоянной для поддержания точности. Системы, которые используют эти методы измерения расстояний, также не могут функционировать, если прямая видимость потеряна из-за сильного скрещивания осей подвески или из-за мусора, такого как грязь. Эти системы обычно используются в контролируемых окружающих средах, например, для автогонок. В таких условиях система измерения дорожного просвета транспортного средства вряд ли столкнется с мусором окружающей среды или изменениями среды (т.е. грязью или водой), которые могут препятствовать прямой видимости. Однако такие системы не являются точными в неконтролируемой окружающей среде.

[0021] Третий тип существующих систем измерения дорожного просвета представляет собой систему для измерения дорожного просвета на основе магнитного поля. Такие системы включают в себя постоянный магнит с высокой напряженностью поля или электромагнит, который выводит постоянный магнитный сигнал, и датчик на основе эффекта Холла, который обнаруживает изменение магнитного поля для определения изменения дорожного просвета транспортного средства. Эти системы хороши тем, что они невосприимчивы к попаданию грязи и воды. Однако существующие магнитные системы измерения дорожного просвета требуют, чтобы магнитный источник и датчик на эффекте Холла были установлены близко друг к другу для надлежащего исключения окружающих магнитных возмущений.

[0022] Фигура 1 иллюстрирует примерный вариант осуществления системы измерения дорожного просвета известного уровня техники на основе постоянного магнита. Как проиллюстрировано на Фигуре 1, существующие магнитные системы измерения дорожного просвета включают в себя датчик 20a, 20b на основе эффекта Холла и магнитный источник 18, такой как постоянный магнит, который излучает постоянный магнитный сигнал, представленный стрелкой 18а. В этом варианте осуществления магнитный источник 18 установлен на оси 14 транспортного средства между двумя задними колесами 16. Фигура 1 иллюстрирует кузов 12a транспортного средства на первом расстоянии от задней оси 14 и кузов 12b транспортного средства на втором большем расстоянии от задней оси 14 колес. Датчик 20a, 20b на основе эффекта Холла установлен на кузове 12a, 12b транспортного средства.

[0023] В таких системах расстояние между датчиком и магнитом должно быть минимальным. Причина состоит в том, что напряженность магнитного поля изменяется обратно пропорционально кубу расстояния. На Фигуре 1 кузов 12a автомобиля представляет собой кузов автомобиля на первом расстоянии от оси 14 транспортного средства, и кузов 12b автомобиля представляет собой кузов автомобиля на втором большем расстоянии от оси 14 транспортного средства. Длина стрелки 22а представляет собой напряженность магнитного поля, воспринимаемого датчиком 20a на основе эффекта Холла, когда кузов 12a транспортного средства находится на первом расстоянии от оси 14 транспортного средства. Длина стрелки 22b представляет собой напряженность магнитного поля, воспринимаемого датчиком 20b на основе эффекта Холла, когда кузов 12b транспортного средства находится на втором расстоянии от оси 14 транспортного средства. Как проиллюстрировано на Фигуре 1, стрелка 22а длиннее стрелки 22b, что указывает на то, что когда кузов 12a транспортного средства ближе к оси 14, датчик на эффекте Холла обнаруживает большую напряженность магнитного поля, чем когда кузов 12b транспортного средства находится на большем расстоянии от оси, хотя напряженность магнитного поля, излучаемого 18а постоянным магнитом 18, является одинаковой. Другими словами, на более близком расстоянии датчик на эффекте Холла обнаруживает более сильное магнитное поле 22а, чем на большем расстоянии. Таким образом, чем дальше постоянный магнит перемещается в сторону от датчика, тем более мощный датчик должен быть для обнаружения какого-либо магнитного поля. Для таких систем расстояние между датчиком и источником магнитного поля составляет приблизительно один дюйм (2,54 см), и любое большее расстояние потребует более мощной магнитной силы.

[0024] Более того, в этих системах изменение дорожного просвета определяется изменением магнитного поля, воспринимаемого датчиком на эффекте Холла. Однако следует понимать, что существуют другие окружающие магнитные поля, которые создают помехи для сигнала магнитного поля от постоянного магнитного источника. Например, магнитное поле, излучаемое от Земли, или другие локальные возмущения могут быть обнаружены датчиками на основе эффекта Холла. Таким образом, в дополнение к сигналу магнитного поля, излучаемому постоянным магнитным источником, датчики на основе эффекта Холла обнаруживают окружающие магнитные поля. Соответственно, постоянный магнит, используемый в таких системах, должен быть магнитом с высокой напряженностью поля, так чтобы иметь доминирующее локальное магнитное поле, более того, несколько секунд для усреднения сигнала могут потребоваться, чтобы отфильтровать помеховые магнитные поля. Это особенно актуально для областей применения, таких как управление уровнем высоты платформы грузовика, когда управление уровнем дорожного просвета замыкается на медленной обратной связи при измерении на основе магнитного поля. В частности, для системы, описанной в этой работе, скорость управления с обратной связью настраивается путем выбора частоты кодирования магнитного источника; более быстрое управление достигается путем выбора более высоких частот. Чем выше частота кодирования, тем быстрее полосовой фильтр будет выделять кодированный сигнал из измерения общего магнитного поля. Таким образом, скорость управления может быть сделана сколь угодно быстрой или медленной.

[0025] Различные варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают систему измерения дорожного просвета, которая преодолевает эти проблемы путем замены постоянного магнитного источника частотно-кодированным электромагнитным источником, который выводит сигнал магнитного поля при заданной частоте. Система измерения дорожного просвета настоящего изобретения также включает в себя множество датчиков на основе эффекта Холла, которые обнаруживают изменение напряженности магнитного поля для определения изменения дорожного просвета транспортного средства. Конкретнее, электромагнитный источник кодируется на основе частоты сигнала для поддержания устойчивости к помеховому окружающему магнитному полю окружающей среды и для обеспечения подавления помеховых окружающих магнитных полей. Данные, принимаемые от датчиков на основе эффекта Холла, фильтруются для извлечения кодированного сигнала из сигнала общего измеренного магнитного поля для обеспечения точного измерения любых изменений кодированного магнитного поля, которые соответствуют изменениям дорожного просвета.

[0026] Соответственно, как будет описано более подробно ниже, системе измерения дорожного просвета настоящего изобретения не требуются механические связи. Конкретнее, система измерения дорожного просвета настоящего изобретения устойчива к повреждениям от ударов и невосприимчива к помехам на линии прямой видимости и к изменениям среды (т.е. воде). В связи с этим система измерения дорожного просвета способна обеспечивать точные измерения под водой и при покрытии грязью. Дополнительно, система измерения дорожного просвета настоящего изобретения обеспечивает измерение с малым временем отклика. То есть система измерения дорожного просвета позволяет регулирование функций, таких как амортизация задней части, после обнаружения отклонения на передних колесах. Более того, для облегчения трудностей при определении дорожного просвета для неразрезных задних осей система измерения дорожного просвета также является точной при экстремальном скрещивании осей. То есть задняя ось перемещается во множестве направлений, и система измерения дорожного просвета настоящего изобретения учитывает перемещение во множестве направлений для определения точного значения дорожного просвета. В связи с этим система измерения дорожного просвета настоящего изобретения легко поддерживает области применения зависимой подвески (неразрезная ось).

[0027] Фигура 2 иллюстрирует один примерный вариант осуществления системы 100 измерения дорожного просвета настоящего изобретения. Другие варианты осуществления системы измерения дорожного просвета могут включать в себя различные, меньшее количество или дополнительные компоненты, чем описанные ниже и показанные на Фигуре 2.

[0028] Система 100 измерения дорожного просвета включает в себя кодированный электромагнитный источник 118 и один или более датчиков 120 в сообщении с контроллером 110. Как описано выше, система измерения дорожного просвета собирает данные о дорожном просвете кузова транспортного средства и отправляет измеренные данные в электронный блок управления транспортного средства. Когда загрузка транспортного средства изменяется, и дорожный просвет транспортного средства изменяется, данные от датчиков дорожного просвета будут изменяется. Эти изменения регистрируются контроллером 110, и обеспечивается ввод данных в системы подвески транспортного средства, такие как система 130 активной подвески, изображенная на Фигуре 2. Каждая активная подвеска связана с отдельным колесом транспортного средства. В некоторых вариантах осуществления каждое колесо связано с активной подвеской; в то время как в других вариантах осуществления не все колеса связаны с активной подвеской. Активные подвески 130 находятся в сообщении с контроллером 110, и контроллер использует данные, собираемые датчиками дорожного просвета, для изменения способа реагирования подвески на изменение дорожных условий или загрузки.

[0029] В частности, кодированный электромагнитный источник 118 настоящего изобретения способен к высоким скоростям переключения, магнитное поле может быть создано и разрушено при заданной частоте. Затем данные, принимаемые от датчиков 120 на основе эффекта Холла, фильтруются для определения амплитуды магнитного поля при заданной частоте электромагнитного источника, и причем любое изменение амплитуды магнитного поля связано с изменением дорожного просвета. Соответственно, этот источник 118 обеспечивает подавление окружающих магнитных полей и позволяет больший диапазон расстояния измерения для заданной напряженности магнитного поля.

[0030] Система 100 измерения дорожного просвета включает в себя множество датчиков 120. Как описано выше, эти датчики 120 включают в себя датчики на основе эффекта Холла для измерения изменения магнитного поля для определения изменения дорожного просвета. Датчик на основе эффекта Холла представляет собой преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение в ответ на магнитное поле. С известным магнитным полем расстояние от пластины Холла может быть определено. В дополнение к датчикам на основе эффекта Холла в некоторых вариантах осуществления система измерения дорожного просвета также включает в себя другие типы датчиков для получения данных о среде, окружающей транспортное средство, и о компонентах самого транспортного средства. Датчики 120 передают данные на контроллер 110 для дальнейшей обработки. Такие датчики 120 могут включать в себя, но не ограничиваясь: инфракрасные датчики, камеры или другие видеодатчики, ультразвуковые датчики, радар, лидар, датчики с лазерным сканированием, инерциальные датчики (например, подходящий инерциальный измерительный блок), датчики скорости вращения колес, датчики дорожных условий (для непосредственного измерения определенных дорожных условий), датчики дождя, датчики высоты подвески, датчики угла поворота рулевого колеса, датчики крутящего момента рулевого управления, датчики тормозного давления, датчики давления в шинах и/или систему глобального позиционирования или другой датчик определения местоположения транспортного средства или навигационный датчик.

[0031] Система 100 измерения дорожного просвета включает в себя контроллер 110, включающий в себя по меньшей мере один процессор 112, связанный с основной памятью 114, которая хранит набор инструкций 116. Процессор 112 выполнен с возможностью связи с основной памятью 114, доступа к набору инструкций 116 и осуществления набора инструкций 116, чтобы заставлять систему 100 измерения дорожного просвета выполнять любые из способов, процессов и функций, описанных здесь.

[0032] Процессор 112 может быть любым подходящим устройством обработки или набором устройств обработки, таких как, но не ограничиваясь: микропроцессор, платформа на основе микроконтроллера, подходящая интегральная схема или одна или более интегральных схем специального назначения (ASIC). Основная память 114 может быть любым пригодным устройством памяти, таким как, но не ограничиваясь: энергозависимая память (например, RAM, которая может включать в себя энергонезависимую RAM, магнитную RAM, сегнетоэлектрическую RAM и любые другие подходящие формы); энергонезависимая память (например, дисковая память, флэш-память, EPROM, EEPROM, энергонезависимая твердотельная память на основе мемристора и т.д.); неизменяемая память (например, EPROM); или постоянное запоминающее устройство.

[0033] На Фигуре 4 проиллюстрирован примерный вариант осуществления настоящего изобретения. Конкретнее, Фигура 4 иллюстрирует ось 14 транспортного средства между двумя колесами 16 и кузов 12 автомобиля. Кодированный электромагнитный источник 30 закреплен на оси 14, и датчик 31 на основе эффекта Холла закреплен на кузове 12 транспортного средства. Стрелка 32 представляет собой магнитный сигнал от кодированного электромагнитного источника 30. Следует понимать, что стрелка 32 изображена в виде пунктирной стрелки. Причина состоит в том, что сигнал магнитного поля, излучаемый от кодированного электромагнитного источника, представляет собой колебательный сигнал, который продолжает переключаться включение и выключение при заданной частоте. Как проиллюстрировано на Фигуре 4, в дополнение к магнитному сигналу от кодированного электромагнитного источника существуют окружающие магнитные сигналы, представляющие собой локальные возмущения 40, 42, 44. Подобно существующей технологии в системе и способе настоящего изобретения, если источник 30 не расположен близко к датчику 31, ошибка измерения будет вызвана окружающими магнитными полями 40, 42, 44. Причина состоит в том, что магнитное поле, воспринимаемое датчиком 31 на эффекте Холла на кузове 12 транспортного средства, представляет собой совокупность локальных возмущений 40, 42, 44 и кодированного сигнала 32 магнитного поля.

[0034] Однако, так как система измерения дорожного просвета настоящего изобретения включает в себя частотно-кодированный электромагнитный источник, данные, принимаемые от датчиков на эффекте Холла, могут быть отфильтрованы для получения сигнала магнитного поля от электромагнитного источника 30. Конкретнее, с источником 32 магнитного поля, кодированным при определенной известной частоте, данные, принимаемые от датчика 31 на основе эффекта Холла, могут быть подвержены полосовой фильтрации для извлечения данных только на частоте кодированного электромагнитного источника 30, тем самым, удаляя паразитное магнитное содержание, генерируемое окружающими компонентами или окружающей средой.

[0035] Применение полосового фильтра представляет собой процесс, который пропускает частоты в пределах определенного диапазона и подавляет (вызывает затухание) частоты вне этого диапазона так, чтобы уменьшать окружающий шум от данных, собираемых датчиком на основе эффекта Холла. Как показано на Фиг. 4, воспринимаемое магнитное поле представляет собой совокупность локальных возмущений и кодированного магнитного сигнала. В связи с этим кодируется желаемый сигнал; он может быть отфильтрован из общего воспринимаемого магнитного поля.

[0036] Следует понимать, что, как проиллюстрировано на Фигуре 4, кузов автомобиля наклонен так, что одна сторона кузова автомобиля выше, чем другая сторона кузова автомобиля. В связи с этим дорожный просвет изменен во множестве направлений. В отличие от существующих систем, которые могут включать в себя множество датчиков для определения изменения дорожного просвета в различных направлениях, система измерения дорожного просвета настоящего изобретения представляет собой многоосевую систему. Многоосевое измерение приводит к магнитным компонентам, которые могут быть разложены на расстояние и в случае зависимой подвески (неразрезные оси) на абсолютное расстояние и вращение. Следствием многоосевого измерения является необходимость в одном наборе датчиков для областей применения неразрезной оси.

[0037] Следует понимать, что, как показано на Фигурах 4 и 5, кузов 12 транспортного средства наклонен, и датчик 31 на эффекте Холла воспринимает магнитные поля, излучаемые кодированным сигналом 32 и локальными возмущениями 40, 42, 44 во всех направлениях. Конкретнее, как показано на Фигуре 3, воспринимаемое магнитное поле, обозначенное стрелками 34а, 34b, представляет собой совокупность локальных возмущений и кодированного магнитного сигнала 32. Желаемый сигнал кодируется и может быть отфильтрован из общего воспринимаемого магнитного поля, как представлено стрелками 32a и 32b на Фигуре 4. Система измерения дорожного просвета настоящего изобретения представляет собой многоосевую систему, и данные магнитного поля, принимаемые датчиком на эффекте Холла, также могут быть отфильтрованы для извлечения величины магнитного поля вдоль соответствующих осей. Многоосевое измерение может четко выделять вращения из изменения расстояния. Это уменьшает сложность, позволяя использовать один набор датчиков для областей применения неразрезной оси.

[0038] Более того, многоосевое измерение может использоваться для измерения изменений расстояния в горизонтальном направлении (когда дорожный просвет будет рассматриваться в вертикальном направлении), причем изменения расстояний по горизонтали будут показателями нежелательного режима работы транспортного средства, например, колебание колес в вертикальной плоскости или повреждение компонентов подвески. В связи с этим многоосевая система измерения дорожного просвета может использоваться для выявления этих состояний.

[0039] Фигура 3 иллюстрирует блок-схему примерного процесса или способа 200 работы системы измерения дорожного просвета настоящего изобретения. В различных вариантах осуществления процесс 200 представлен набором инструкций, хранящихся в одном или более устройствах памяти и выполняемых одним или более процессорами (такими как описанные выше со ссылкой на Фигуру 2). Хотя процесс 200 описан со ссылкой на блок-схему, показанную на Фигуре 3, могут быть использованы многие другие процессы осуществления действий, связанных с процессом 200. Например, порядок некоторых из проиллюстрированных блоков может быть изменен, некоторые из проиллюстрированных блоков могут быть необязательными, или некоторые из проиллюстрированных блоков могут не использоваться.

[0040] При работе этого варианта осуществления система измерения дорожного просвета определяет частоту кодирования для электромагнитного источника, как обозначено блоком 202. Конкретнее, для учета окружающего шума помеховых магнитных полей из среды, окружающей транспортное средство, кодированный электромагнитный источник настоящего изобретения кодируется для вывода магнитного сигнала, основываясь на желаемой частоте, что обеспечивает магнитный сигнал базового уровня для считывания датчиками на основе эффекта Холла. Данные воспринимаемого магнитного поля от датчика на основе эффекта Холла могут быть отфильтрованы для извлечения кодированного сигнала магнитного поля и для проведения различия между желаемым магнитным сигналом и окружающим шумом из окружающей среды. Следует понимать, что определенная частота кодирования может изменяться в зависимости от желаемой скорости измерения. Более того, кодирование магнитного источника при указанной частоте позволяет использование множества электромагнитных источников на одном транспортном средстве, когда каждый из электромагнитных источников кодируется с уникальной частотой, исключая возможные перекрестные помехи между системами. Наконец, один магнитный источник может быть кодирован с помощью нескольких частот, повышенная сложность затрудняет вредоносной/внешней системе измерения выделять дорожный просвет без точного знания частот кодирования (например, два транспортных средства, оборудованных этой системой, движущихся или припаркованных близко друг к другу).

[0041] Используя выбранную частоту кодирования, система измерения дорожного просвета настраивает электромагнитный источник для вывода сигнала магнитного поля, который колеблется при желаемой(ых) частоте(ах) кодирования, как обозначено блоком 204. Как описано выше, система измерения дорожного просвета настоящего изобретения включает в себя один или более датчиков на основе эффекта Холла для измерения любых магнитных полей, окружающих датчик. В вариантах осуществления, описанных в этом описании, электромагнитный источник закреплен на оси транспортного средства, и один или более датчиков на основе эффекта Холла закреплены на нижней стороне кузова транспортного средства. Следует понимать, что в определенных альтернативных вариантах осуществления датчики на эффекте Холла могут быть закреплены на оси, и электромагнитный источник может быть закреплен на кузове транспортного средства.

[0042] После вывода магнитного поля при заданной частоте процесс 200 включает в себя этап, на котором принимают данные о показаниях напряженности магнитного поля с датчиков на основе эффекта Холла, как обозначено блоком 206. Как описано выше, эти данные от датчиков на основе эффекта Холла включает в себя общее воспринимаемое магнитное поле, которое представляет собой совокупность кодированного магнитного сигнала и любых окружающих магнитных полей, например, от других локальных возмущений. Для получения точного измерения дорожного просвета данные от датчика на основе эффекта Холла должны быть отфильтрованы для извлечения только кодированного магнитного сигнала из кодированного электромагнитного источника.

[0043] Система измерения дорожного просвета настоящего изобретения использует полосовую фильтрацию для извлечения амплитуды кодированного магнитного сигнала, как обозначено блоком 208. То есть система настоящего изобретения использует полосовой фильтр для данных датчиков для обеспечения извлечения в реальном времени амплитуды магнитного поля, генерируемого электромагнитом, из общего воспринимаемого магнитного поля, которое может включать в себя возмущения из-за других магнитных полей, генерируемых другими компонентами транспортного средства или сигналом окружающей среды. Полосовые фильтры обычно выводят сигнал или сигналы в пределах частоты полосы пропускания, в связи с этим должен быть завершен дополнительный этап обработки для определения амплитуды сигналов при частоте полосы пропускания. В одном варианте осуществления полосовой фильтр может быть выполнен с возможностью вывода амплитуды сигнала при частоте полосы пропускания напрямую без необходимости в дополнительном этапе обработки сигнала. В некоторых вариантах осуществления после получения кодированного магнитного сигнала из различных точек удаления, система настоящего изобретения определяет блоки физического расстояния для желаемого измерения дорожного просвета, как обозначено блоком 210. Конкретнее, система настоящего изобретения использует несколько известных точек удаления между источником поля и датчиком для соотнесения напряженности поля и физического расстояния. Получающаяся модель далее может быть использована для получения измерений расстояний напрямую от отфильтрованного датчика на основе эффекта Холла.

[0044] Используя эти блоки физического расстояния, система настоящего изобретения может быть выполнена с возможностью получения желаемых измерений расстояний дорожного просвета напрямую из данных датчика на основе эффекта Холла, как обозначено блоком 212.

[0045] Фигура 6 изображает график воспринимаемых исходных данных магнитометра от датчика на основе эффекта Холла с течением времени и отфильтрованных данных полосы пропускания от датчика на основе эффекта Холла с течением времени для примерного варианта осуществления. В этом примерном варианте осуществления электромагнитный источник создает магнитное поле, которое колеблется между включением и выключением при частоте 3,5 Гц. В этом примерном варианте осуществления электромагнитный источник проходит несколько точек удаления от датчика на основе эффекта Холла, как обозначено на верхней части графиков.

[0046] На первом этапе измеряется базовый уровень, когда электромагнит был выключен. Как проиллюстрировано на Фигуре 6, исходное показание магнитометра, когда электромагнит был выключен, составляет 515 мкТл. Отфильтрованный сигнал указывает на то, что амплитуда сигнала при 3,5 Гц составляет 0 мкТл. Это показывает, что когда электромагнит выключен, отфильтрованное показание также составляет 0.

[0047] На втором этапе источник был перемещен на второе расстояние 25 см от датчика. Исходное показание магнитометра, когда электромагнит находится на расстоянии 25 см от датчика на основе эффекта Холла, колеблется между 515 мкТл и приблизительно 517 мкТл. Отфильтрованный сигнал указывает на то, что амплитуда магнитного поля, колеблющегося при 3,5 Гц, составляет 2 мкТл. Как описано выше, показание амплитуды может быть преобразовано в блоки физического расстояния для определения дорожного просвета.

[0048] На третьем этапе источник был перемещен на третье расстояние 5 см от датчика. Исходное показание магнитометра, когда электромагнит находится на расстоянии 5 см от датчика на основе эффекта Холла, колеблется между приблизительно 515 мкТл и 560 мкТл. Отфильтрованный сигнал показывает, что амплитуда магнитного поля при 3,53 Гц составляет около 60 мкТл. Как описано выше, амплитуда отфильтрованного сигнала при заданной частоте (в этом случае 3,5 Гц) может быть преобразована в блоки физического расстояния для определения дорожного просвета. Следует понимать, что напряженность магнитного поля больше на расстоянии 5 см, чем на расстоянии 15см, как описано выше.

[0049] В конечном прямоугольном блоке в конце графиков расстояние между электромагнитным источником и датчиком на основе эффекта Холла удерживается постоянным, и вводятся различные возмущения. Эти возмущения представляют собой окружающий шум от локальных источников. Возмущения вводятся, когда датчик на эффекте Холла и электромагнитный источник находятся в 10 см друг от друга. Как проиллюстрировано на Фигуре 6, необработанные данные магнитометра включает в себя скачки и паразитные изменения амплитуды, которые указывают на то, что датчик на основе эффекта Холла воспринимает увеличенную напряженность магнитного поля в этот период времени. Однако отфильтрованные данные не включают в себя соответствующие скачки. Отфильтрованные данные остаются неизменными при 3,5 Гц, что указывает на то, что электромагнитный источник неподвижен. Соответственно, пока возмущение не колеблется при частоте кодирования, отфильтрованный сигнал не должен регистрировать изменение напряженности поля. Если электромагнитный источник не был кодирован, паразитные скачки в необработанных данных датчика на эффекте Холла будут ошибочно восприниматься как изменения дорожного просвета.

[0050] Любые описания процесса или блоки на Фигурах следует понимать как представляющие модули, сегменты или части кода, который включают в себя одну или более выполняемых инструкций для осуществления определенных логических функций или этапов в процессе, и альтернативные реализации включены в объем охраны вариантов осуществления, описанных здесь, в которых функции могут быть выполнены в порядке, отличающемся от показанного или обсуждаемого порядка, включая по существу одновременный или обратный порядок в зависимости от заложенной функциональности, как должно быть понятно специалисту в области техники.

[0051] Вышеописанные варианты осуществления и особенно любые «предпочтительные» варианты осуществления представляют собой возможные примеры вариантов осуществления и изложены всего лишь для ясного понимания принципов изобретения. Многочисленные изменения и модификации могут быть выполнены для вышеописанного(ых) варианта(ов) осуществления, по существу не отходя от сущности и принципов технологий, описанных в настоящем документе. Все модификации должны быть включены в настоящем документе в объем охраны этого изобретения и защищены следующей далее формулой изобретения.

Группа изобретений относится к системе измерения дорожного просвета. Транспортное средство имеет систему измерения дорожного просвета, содержащую электромагнитный источник, магнитометр и контроллер. Электромагнитный источник выполнен с возможностью формирования магнитного поля при заданной частоте. Магнитометр выполнен с возможностью измерения напряженности магнитного поля. Контроллер выполнен с возможностью фильтрации измерений магнитометра при заданной частоте для извлечения отклонения напряженности магнитного поля, связанного с электромагнитным источником, и определения изменения дорожного просвета кузова транспортного средства. Достигается повышение точности определения изменения дорожного просвета кузова транспортного средства. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета, содержащую:

- электромагнитный источник, выполненный с возможностью формирования магнитного поля при заданной частоте;

- магнитометр, выполненный с возможностью измерения напряженности магнитного поля; и

- контроллер, выполненный с возможностью фильтрации измерений магнитометра при заданной частоте для извлечения отклонения напряженности магнитного поля, связанного с электромагнитным источником, и определения изменения дорожного просвета кузова транспортного средства.

2. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 1, в которой магнитометр представляет собой датчик на основе эффекта Холла.

3. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 2, в которой датчик на основе эффекта Холла способен к восприятию многоосевого магнитного поля.

4. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 1, причем контроллер использует отфильтрованные измерения, чтобы определить единицы физического расстояния для измерений дорожного просвета.

5. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 4, причем контроллер использует упомянутые определенные единицы физического расстояния для получения желаемых измерений расстояний дорожного просвета напрямую из измерений посредством магнитометра.

6. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 1, причем электромагнитный источник способен к высоким скоростям переключения.

7. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 1, причем извлечение отклонения напряженности магнитного поля, связанного с электромагнитным источником, представляет собой извлечение в реальном времени.

8. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 1, причем контроллер использует упомянутый определенный дорожный просвет для приведения в действие системы активной подвески транспортного средства.

9. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 1, причем контроллер выполнен с возможностью определения частоты электромагнитного источника.

10. Транспортное средство, имеющее систему измерения дорожного просвета по п. 1, причем контроллер выполнен с возможностью разложения многоосевого показания для данных магнитного поля относительно каждой оси.

11. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства, содержащий этапы, на которых:

- конфигурируют электромагнитный источник транспортного средства для формирования сигнала магнитного поля при заданной частоте;

- принимают от магнитометра транспортного средства измерения магнитного поля;

- фильтруют измерения для извлечения отклонений напряженности магнитного поля, связанного с заданной частотой; и

- определяют изменение дорожного просвета кузова транспортного средства на основании отклонений напряженности магнитного поля.

12. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 1, в котором магнитометр представляет собой датчик на основе эффекта Холла.

13. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 12, в котором датчик на основе эффекта Холла способен к восприятию многоосевого магнитного поля.

14. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 11, дополнительно содержащий этап, на котором используют с помощью контроллера измерения для определения единиц физического расстояния для измерений дорожного просвета.

15. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 14, дополнительно содержащий этап, на котором используют с помощью контроллера упомянутые определенные единицы физического расстояния для получения желаемых измерений расстояний дорожного просвета напрямую из отклонений напряженности магнитного поля, измеренного магнитометром.

16. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 11, в котором электромагнитный источник способен к высоким скоростям переключения.

17. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 11, в котором извлечение отклонений напряженности магнитного поля, связанного с заданной частотой, представляет собой извлечение в реальном времени.

18. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 11, дополнительно содержащий этап, на котором используют с помощью контроллера упомянутый определенный дорожный просвет для приведения в действие системы активной подвески транспортного средства.

19. Способ измерения дорожного просвета для транспортного средства по п. 11, дополнительно содержащий этап, на котором конфигурируют контроллер для определения частоты электромагнитного источника.

20. Транспортное средство, содержащее:

- первый электромагнитный источник, ассоциированный с первой осью транспортного средства, выполненный с возможностью формирования первого магнитного поля при первой частоте;

- второй электромагнитный источник, ассоциированный со второй осью транспортного средства, выполненный с возможностью формирования второго магнитного поля при второй частоте, причем вторая частота отличается от первой частоты;

- магнитометр, выполненный с возможностью измерения общего магнитного поля вблизи транспортного средства;

- контроллер, выполненный с возможностью:

фильтровать, при первой и второй частотах, измерения общего магнитного поля для определения первого отклонения напряженности первого магнитного поля и второго отклонения напряженности второго магнитного поля; и

определять изменение дорожного просвета кузова транспортного средства на основании отклонений напряженности первого и второго магнитных полей.