СИСТЕМА РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН Российский патент 2024 года по МПК B60C23/06 B60C23/02 B60C23/20 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Изобретение относится к системам раннего предупреждения, обеспечивающим раннее обнаружение неисправностей автомобильных шин.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

При движении наземных транспортных средств внезапные разрывы шин могут привести к несчастным случаям со смертельным исходом, помимо аварий с простыми материальными повреждениями. Прогнозирование проколов шин до того, как они произойдут, может предотвратить многие несчастные случаи.

Проколы шин, которые кажутся водителю внезапными, происходят за секунды или даже минуты до этого в виде повреждения и расслоения структуры шины. Это повреждение структуры вызывает вибрацию-стук с частотой, отличной от собственной частоты вибрации шины. Кроме того, из-за того, что шина приобретает необычную структуру, также происходят изменения внутренней температуры шины.

В заявке номер JP 2007038730 раскрыта система, которая измеряет температуру, вибрацию и форму колес с помощью датчиков на автомобиле и предупреждает, что шина может разорваться, когда эти значения отклоняются от значений в блоке памяти. Однако, даже если шины не повреждены, шины автомобиля могут подвергаться воздействию различных вибраций, температур или деформаций в зависимости от дорожных условий и скорости. Следовательно, в таких случаях система может делать ошибочные определения.

В результате все вышеупомянутые проблемы сделали необходимым внедрение инноваций в соответствующей технической области.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к системе раннего предупреждения, чтобы устранить вышеупомянутые недостатки и внести новые преимущества в соответствующую область техники.

Целью изобретения является создание системы раннего предупреждения для прогнозирования прокола до разрыва, и предупреждения водителя и, если таковой имеется, центрального центра управления.

Другой целью изобретения является создание системы раннего предупреждения о проколе шины с повышенной точностью прогнозирования.

Еще одной целью изобретения является создание системы раннего предупреждения, которая предупреждает о проколе шины, направляет необходимую службу для устранения этой проблемы с помощью правильного вмешательства и облегчает операции по подаче шин в случае прокола.

Еще одна цель изобретения состоит в том, чтобы представить систему раннего предупреждения, которая заблаговременно предупреждает о проколе шины, повышает безопасность автомобиля и движения по автомагистралям и снижает возможные риски аварий.

Еще одна цель изобретения состоит в том, чтобы внедрить систему раннего предупреждения, которая заблаговременно предупреждает о проколе шины и снижает затраты на автомобиль и автопарк за счет предотвращения возможного повреждения.

Для реализации всех целей, упомянутых выше и вытекающих из приведенного ниже подробного описания, в настоящем изобретении представлена система раннего предупреждения для заблаговременного обнаружения дефектов в автомобильных шинах. В соответствии с этим настоящее изобретение включает; сенсорный блок, который имеет датчик температуры, установленный на шине и измеряющий температуру шины, к которой он подключен, датчик давления, установленный на шипе и измеряющий давление в шине, и датчик расстояния, измеряющий расстояние от по меньшей мере одной поверхности шины относительно заданной контрольной точки; процессорный блок, соединенный с датчиком автомобиля и блоком датчиков таким образом, чтобы принимать измерения от указанного датчика автомобиля, измеряющего по меньшей мере один физический фактор, воздействующий на автомобиль, и от указанного блока датчиков; и блок памяти, соединенный с упомянутым процессорным блоком, хранящий математическую модель, построенную одним из методов машинного обучения и/или искусственного обучения с использованием данных измерений, полученных от нескольких шин, и значений физических факторов, связанных с ними, и обеспечивающий выходные данные, относящиеся к состоянию шины, когда измерения, полученные от блока датчиков, и измерения, полученные от блока автомобиля, применяются в качестве входных данных; при этом процессорный блок выполнен с возможностью генерирования сигнала, относящегося к состоянию шины, путем применения измерений, полученных от блока датчиков и блока автомобиля, в упомянутом математическом методе. Таким образом, когда определяется, что вибрация, температура, форма шины и измерения, полученные от датчика давления, близки к характеристикам шины, готовой к проколу, с учетом физических факторов, воздействию которых подвергается автомобиль, определяется, что шина скоро проколется, и обеспечивается предупреждение.

Отличительной чертой возможного варианта осуществления изобретения является то, что указанными факторами являются по меньшей мере один из следующих факторов: скорость, температура, ускорение, направление ускорения и вибрация, а блок датчиков автомобиля содержит датчики для обнаружения соответствующих факторов. Таким образом, уменьшается вероятность того, что вибрация, температура, форма шин и изменения давления, вызванные неровностями на дороге, по которой движется автомобиль, высокая температура окружающей среды, ускорение или прохождение поворотов автомобиля ошибочно воспринимаются как аномалии и, таким образом, пользователю поступают ложные предупреждения.

Отличительной особенностью другого возможного варианта осуществления изобретения является то, что для каждой шины предусмотрено устройство отслеживания шины в виде по меньшей мере одного устройства. Таким образом, шины разных типов можно отслеживать независимо друг от друга. Проблема, что модели сравнивают данные о вибрации предыдущих технических решений друг с другом из-за использования «шин разных марок или шин с разным сроком службы (глубиной протектора)», преодолевается с помощью соответствующего решения, которое должно быть применено к каждой шине, и точная работа системы раннего предупреждения обеспечивается также при использовании шин разных типов и рисунков.

Отличительной особенностью еще одного возможного варианта осуществления изобретения является то, что устройство отслеживания шины содержит пользовательский интерфейс, предусмотренный в автомобиле, чтобы гарантировать, что сигнал, относящийся к форме шины, предоставляется пользователю и/или в центр управления.

Отличительной чертой еще одного возможного варианта осуществления изобретения является то, что по меньшей мере одно из устройств отслеживания шины содержит модуль определения местоположения, соединенный с процессорным блоком для определения местоположения автомобиля.

Отличительной особенностью еще одного возможного варианта осуществления изобретения является то, что устройство отслеживания шины содержит блок связи для передачи данных на сервер.

Отличительной чертой еще одного возможного варианта осуществления изобретения является то, что указанный блок связи выполнен с возможностью подключения к сотовой сети.

Отличительной особенностью еще одного возможного варианта осуществления изобретения является то, что блок памяти сконфигурирован так, чтобы иметь информацию о шинах в зависимости от типа шин, а процессорный блок выполнен с возможностью отправки на сервер информации о местоположении и шинах, чтобы сервер мог направить техническую службу в текущее местоположение, когда сигнал, относящийся к шине, указывал на аномалию. Таким образом, гарантируется, что в место автомобиля будет направлена техническая служба для замены шин до прокола шины, и время простоя автомобиля будет сокращено, и будут предотвращены возможные задержки доставки и сроков доставки.

Отличительной чертой еще одного возможного варианта осуществления изобретения является то, что процессорный блок выполнен с возможностью выдачи предупредительного сигнала в случае, если сигнал, который он выдает в отношении формы шины, указывает на аномалию.

Отличительной особенностью еще одного возможного варианта осуществления изобретения является то, что процессорный блок выполнен с возможностью сохранения в блоке памяти измерений, полученных им от блока датчиков и блока автомобиля, и обновления математической модели с учетом этих данных.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 представлен типичный вид системы раннего предупреждения. На фиг. 2 представлен типичный вид системы отслеживания шины. Подробное раскрытие настоящего изобретения

В этом подробном описании изобретение описано с неограничивающими примерами только для лучшего понимания предмета.

Изобретение по существу относится к системе (10) раннего предупреждения, обнаруживающей аномалии с учетом текущих измерений, полученных от шин, с помощью математической модели, построенной методами машинного обучения и/или регенеративных нейронных сетей или искусственных нейронных сетей на основе предыдущих данных от наземных транспортных средств (400) и размеров самого автомобиля (400), а также предупреждения водителя перед проколом шины.

Как показано на фиг. 1, изобретение включает в себя устройства (100) отслеживания шины, связанные с шинами. Устройство (100) отслеживания шины включает в себя датчик (131) температуры, расположенный на шине, который измеряет температуру относящейся к нему шины, датчик (132) вибрации, который измеряет вибрацию шины, датчик (133) давления, предусмотренный на шине, который измеряет давление в шине, и датчик (134) расстояния, который измеряет расстояние по меньшей мере от одной поверхности шины относительно заданной контрольной точки. Устройство (100) отслеживания шины включает в себя процессорный блок (110), связанный с сенсорным блоком для приема измерений.

Упомянутый в данном документе датчик (131) температуры может быть такого типа, который обнаруживает инфракрасные световые лучи, испускаемые шиной, и соответствующим образом определяет температуру. В возможном варианте осуществления изобретения датчик (131) температуры может быть размещен внутри шины и может включать в себя, например, генератор энергии, содержащий пьезоэлектрический материал, для зарядки аккумулятора путем преобразования в энергию противодействующей силы, приложенной к шине от земли.

Датчик (132) вибрации представляет собой тип датчика, который измеряет, генерируя сигналы в соответствии с амплитудой и частотой вибраций в шине. Датчик (133) давления также является датчиком, выполненным с возможностью измерения мгновенного давления в шине, с которой он связан, как это хорошо известно в данной области техники. В возможном варианте осуществления изобретения датчик шины также может быть процессором, который позволяет определять давление в соответствии с количеством циклов вращения шины косвенным (пассивным) методом TPMS, который может быть получен от бортового компьютера (ECU).

Датчик (134) расстояния определяет расстояние по меньшей мере одной поверхности шины от контрольной точки. Например, может иметься датчик (134) расстояния, расположенный на кузове автомобиля (400) и обращенный к шине, и он может обнаруживать ненормальное вздутие, расслоение, рассыпание, углубление на поверхности шины. Может быть предусмотрено более одного датчика (134) расстояния, обращенных к разным поверхностям шины.

Процессорный блок (110) также связан с блоком (210) датчиков автомобиля. Блок (210) датчиков автомобиля представляет собой блок, содержащий датчики, измеряющие различные физические факторы, воздействующие на автомобиль. Упомянутыми факторами могут быть температура, вибрация, скорость, ускорение, направление ускорения и так далее. Блок (210) датчиков автомобиля может быть непосредственно связан с процессорным блоком (110) или может быть связан с ним посредством устройства (200) обработки информации о автомобиле, известном в данной области как ECU. Блок (210) датчиков автомобиля может содержать датчик (131) температуры, который измеряет окружающую автомобиль температуру, датчик (132) вибрации, который измеряет вибрацию кузова автомобиля, акселерометры, гироскопы и так далее, которые обнаруживают ускорение и направление ускорения автомобиля. Когда скорость, ускорение, направление ускорения автомобиля определены, обнаруживается, что автомобиль находится в повороте, останавливается, замедляется и так далее, поэтому предотвращается определение повышения температуры, обычною для шин в повороте, как аномалии. Это также исключит всякую разницу, которая может возникнуть, когда автомобиль неподвижен.

Устройство (100) отслеживания шин также включает в себя блок (120) памяти, связанный с процессорным блоком (110) для чтения и записи. Блок (120) памяти содержит математическую модель, которая создается одним из методов машинного обучения и/или регенеративных искусственных нейронных сетей или искусственных нейронных сетей с использованием измерений, ранее снятых с шин, и измерений физических факторов, воздействующих на автомобиль, когда производятся эти измерения, и он принимает измерения, полученные от блока датчиков, и измерения, полученные от блока (210) датчиков автомобиля, в качестве входных данных и выдает выходные данные, относящиеся к форме шины. Упомянутые методы машинного обучения являются по крайней мере одним из методов «Рекуррентной нейронной сети» (RNN), методов «Нейронных сетей для обработки сигналов» (NNSP) и методов «Машинного обучения для обработки сигналов» (MLSP), методов машинного обучения и методов с участием искусственной нейронной сети. Измерения, полученные ранее, могут быть измерениями, полученными путем тестирования шин в контролируемых условиях, или измерениями, полученными от автомобилей, в настоящее время использующих систему согласно изобретению.

Процессорный блок (110) применяет измерения, полученные от сенсорного блока и сенсорного блока (210) автомобиля, к математической модели и формирует сигнал о состоянии шины. Устройство (100) отслеживания шин связано с пользовательским интерфейсом (150). Частоту дискретизации нужно отрегулировать так, чтобы она была оптимальной в соответствии с количеством оборотов шины в секунду, и нужно выбрать таким образом, чтобы точно зарегистрировать возникновение аномалии. Если сигнал, выдаваемый процессорным блоком (110) относительно состояния шины, указывает на аномалию, которая может указывать на прокол шины, процессорный блок (ПО) выдает предупреждение, которое должно быть представлено на пользовательский интерфейс (150). Предупреждение может быть звуковым, визуальным и вибрационным. Пользовательский интерфейс (150) может быть экраном в автомобиле, мобильным телефоном пользователя, генераторами вибрации, расположенными на рулевом колесе, или такими уведомлениями, как электронная почта, сообщение, предупреждение в центральной системе.

Система (10) раннего предупреждения включает в себя модуль (160) определения местоположения. Модуль (160) определения местоположения определяет текущее местоположение автомобиля. С помощью этой информации о местоположении в случае возникновения аномалии, если она подтверждается водителем или центральной системой через пользовательский интерфейс, включенный в систему, в ближайший блок управления отправляется автоматическое уведомление, и специалист обеспечивает решение проблемы в кратчайшие сроки и самым безопасным способом.

Устройство (100) отслеживания шины также включает в себя блок (140) связи. Указанный блок (140) связи обеспечивает осуществление процессорным блоком (110) беспроводной связи. Блок (140) связи может быть выполнен с возможностью связи по одному из протоколов беспроводной связи малого радиуса действия, чтобы обеспечить связь процессорного блока (110) с такими устройствами, как мобильный телефон пользователя. Блок (140) связи может также включать в себя аппаратные средства процессорного блока (110) для связи с сервером (310) путем подключения к сети (300) связи. Указанное аппаратное обеспечение может быть сконфигурировано для подключения к сотовой сети или к глобальной сети, такой как Интернет.

В возможном варианте осуществления изобретения для каждой шины предусмотрено одно устройство (100) отслеживания шины. В блоке (120) памяти каждого устройства (100) отслеживания шин содержится подробная информация о шине, с которой оно связано. Информация о шинах включает информацию о марке, модели, размере, типе и так далее.

Процессорный блок (110) может обеспечивать, что полученные измерения будут записаны в блок (120) памяти и отправлены на сервер (310). Процессорный блок (110) может отправлять информацию о местоположении и информацию о шинах на сервер (310), если он обнаруживает аномалию. Сервер (310) также может обеспечивать направление технической службой шины, соответствующей информации о шине, в местоположение согласно полученной информации. Таким образом, снижается как риск аварий, так и время простоя автомобилей.

Процессорный блок (110) динамически обновляет математическую модель в соответствии с данными измерений других автомобилей, которые он получает от сервера (310), и в соответствии с измерениями в автомобиле, в котором он находится.

В возможном варианте осуществления изобретения может быть создана математическая модель для получения различных выходных данных в соответствии с вариантами шин. Варианты шин относятся к физическим различиям, таким как разные рисунки шин, их изготовление из разных материалов и разные размеры. Эталонные измерения выполняются для каждого варианта шин, и на основе этих эталонных измерений могут быть созданы модель или модели. Когда в качестве входных данных вводят тип шины на автомобиле, отслеживание шины выполняется с помощью математической модели, созданной в соответствии с типом шины. Например, базовые тины шин могут вызывать большую вибрацию по своей природе. Получение информации о шинах в качестве входных данных может быть выполнено с помощью системы, такой TR №2020/03097.

Объем защиты изобретения указан в прилагаемой формуле изобретения и не может быть ограничен тем, что описано в данном подробном описании с целью иллюстрации. Потому что ясно, что специалист в данной области техники может представить аналогичные варианты осуществления в свете того, что было объяснено выше, не отклоняясь от основной темы изобретения.

ССЫЛОЧНЫЕ НОМЕРА на Фиг. 1, Фиг. 2

10 Система раннего предупреждения

100 Устройство отслеживания шины

110 Процессорный блок

120 Блок памяти

130 Блок датчиков шин

131 Датчик температуры

132 Датчик вибрации

133 Датчик давления

134 Датчик расстояния 140 Блок связи

150 Пользовательский интерфейс

160 Модуль определения местоположения

200 Устройство обработки информации об автомобиле

210 Блок датчиков автомобиля

300 Сеть связи

310 Сервер

400 Автомобиль

410 Шина

Система содержит устройство (100) отслеживания шины, которое включает в себя блок датчиков с датчиком (131) температуры, установленным на шине и измеряющим температуру шины, к которой он подключен, датчик (132) вибрации, датчик (133) давления, расположенный на шине и измеряющий давление в шине, и датчик (134) расстояния, измеряющий расстояние по меньшей мере от одной поверхности шины относительно заданной контрольной точки; процессорный блок (110), соединенный с датчиком автомобиля и блоком датчиков таким образом, чтобы получать измерения от указанного датчика автомобиля, измеряющего по меньшей мере один физический фактор, воздействию которого подвергается автомобиль (400), и от указанного блока датчиков; и блок (120) памяти, соединенный с указанным процессорным блоком (110), хранящий математическую модель, построенную одним из способов машинного обучения и/или искусственного обучения с использованием данных измерений, полученных от нескольких шин, и значений физических факторов, связанных с ними, и предоставление выходных данных, связанных с состоянием шины, когда измерения, полученные от блока датчиков, и измерения, полученные от блока автомобиля, применяются в качестве входных данных; при этом процессорный блок (100) выполнен с возможностью генерирования сигнала, относящегося к состоянию шины, путем применения измерений, полученных от сенсорного блока и блока автомобиля, в указанном математическом методе. Технический результат – повышение безопасности автомобиля. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система (10) раннего предупреждения для заблаговременного обнаружения дефектов шин автомобилей, отличающаяся тем, что система содержит: устройство (100) отслеживания шины, содержащее блок датчиков, который имеет датчик (131) температуры, установленный на шине и измеряющий температуру шины, к которой он подключен, датчик (132) вибрации, датчик (133) давления, предусмотренный на шине и измеряющий давление шины, и датчик (134) расстояния, измеряющий расстояние по меньшей мере от одной поверхности шины по отношению к заданной контрольной точке; процессорный блок (110), соединенный с датчиком автомобиля и блоком датчиков таким образом, чтобы получать измерения от указанного датчика автомобиля, измеряющего по меньшей мере один физический фактор, воздействию которого подвергается автомобиль (400), и от указанного блока датчиков; и блок (120) памяти, соединенный с указанным процессорным блоком (110), хранящий математическую модель, построенную одним из способов машинного обучения и/или искусственного обучения с использованием данных измерений, взятых от нескольких шин, и значений физических факторов, связанных с ними, и предоставление выходных данных, связанных с состоянием шины, когда измерения, полученные от блока датчиков, и измерения, полученные от блока автомобиля, применяются в качестве входных данных; что процессорный блок (110) выполнен с возможностью генерирования сигнала, относящегося к состоянию шины, путем применения измерений, полученных от сенсорного блока и блока автомобиля, в указанном математическом методе, причем по меньшей мере одно устройство (100) отслеживания шины содержит модуль (160) определения местоположения, соединенный с процессорным блоком (110), для определения местоположения автомобиля, устройство (100) отслеживания шины содержит блок (140) связи для передачи данных на сервер (310), указанный блок (140) связи выполнен с возможностью подключения к сотовой сети (300), блок (120) памяти выполнен с возможностью получения информации о шине в зависимости от типа шины, а процессорный блок (110) выполнен с возможностью отправки на сервер (310) информации о местоположении и шине для обеспечения сервером технического обслуживания в текущем местоположении, когда сигнал, относящийся к шине, указывает на аномалию, система содержит сервер (310), причем указанный сервер (310) выполнен с возможностью направления сервисной службы в местоположение, связанное с полученной информацией о местоположении, чтобы доставить шину, которая соответствует информации.

2. Система (10) раннего предупреждения по п. 1, отличающаяся тем, что указанными факторами являются по меньшей мере один из следующих факторов: скорость, температура, ускорение, направление ускорения и вибрация, а блок (210) датчиков автомобиля содержит датчики для обнаружения сопутствующих факторов.

3. Система (10) раннего предупреждения по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (100) отслеживания шины представлено в виде но меньшей мере одного устройства для каждой шины.

4. Система (10) раннего предупреждения по п. 1, отличающаяся тем, что устройство (100) отслеживания шины содержит пользовательский интерфейс (150), предусмотренный в автомобиле, чтобы обеспечить, что сигнал, относящийся к форме шины, предоставляется пользователю и/или в блок управления.

5. Система (10) раннего предупреждения по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно из устройств (100) отслеживания шины содержит модуль (160) определения местоположения, соединенный с процессорным блоком (110), для определения местоположения автомобиля.

6. Система (10) раннего предупреждения по п. 1, отличающаяся тем, что процессорный блок (110) выполнен с возможностью генерирования предупредительного сигнала в случае, если сигнал, который он генерирует в отношении формы шины, указывает на аномалию.

7. Система (10) раннего предупреждения по п. 1, отличающаяся тем, что процессорный блок (110) выполнен с возможностью сохранения измерений, которые он получает от блока датчиков и блока (210) автомобиля, в блок (120) памяти и обновления математической модели с учетом этих данных.