[发明专利]使用毫米波长雷达的包括内部充气高度和接地印迹传感器的车辆轮胎组件

说明书

本发明提供了一种轮胎组件(T；T’)，该轮胎组件包括轮胎(TR)和至少部分地设置在该轮胎(TR)的轮胎室(C)内的轮胎高度和接地印迹传感器(100；100’)。该传感器(100；100’)包括雷达源(160)，该雷达源可操作为将120千兆赫(GHz)至240GHz范围内的毫米波雷达波朝向该轮胎(TR)的内表面(ISF)引导。该传感器(100；100’)还包括雷达接受器(170)，该雷达接受器可操作为在接收到反射雷达波时生成信号。该处理器(106；106’；136；136’；112；112’)可操作为基于以下至少一项确定该雷达源(160)与目标(TG)之间的距离：(i)飞行时间；(ii)频率相移。该传感器(100；100’)包括天线(104；104’)，该天线用于将数据传输到该轮胎室(C)外部的系统。该处理器(106；106’；136；136’；112；112’)任选地确定该轮胎接地印迹(CP；CP’)的尺寸和/或可生成该轮胎接地印迹(CP；CP’)的图像用于进行图像图案匹配以确定该轮胎(TR)的充气和/或负载状态。

背景技术

本公开的主题广义地涉及车辆轮胎组件的领域，该车辆轮胎组件包括内部充气高度和接地印迹传感器，该内部充气高度和接地印迹传感器操作以生成与相关联轮胎组件的充气高度相关和/或与相关联轮胎组件的胎面与道路或支撑轮胎组件的其他支撑表面之间限定的接地印迹相关的信号、数据、信息和/或其他输出。此类传感器使用预定频率和波长和/或在预定频率和波长范围内的毫米波雷达技术。包括此类毫米波长雷达充气高度和接地印迹传感器的轮胎组件以及包括此类轮胎组件中的一个或多个轮胎组件的车辆系统也包括在内。

应当理解，本公开的主题可能特别适合与车辆结合使用，包括机动车辆诸如汽车、卡车和公共汽车，并且还包括非机动车辆诸如拖车等，并且本公开的主题将具体参考此类车辆进行详细讨论。然而，具体地应理解，本主题的传感器的应用和使用并不旨在以任何方式限于本文公开的仅为示例性的具体示例。

通常已知包括一个或多个传感器在轮胎主体内部和/或作为轮胎组件的一部分，诸如连接到车轮并且位于充气轮胎的气室中。此类传感器包括光学传感器、超声波传感器和其他非接触式距离传感器。在许多情况下，由于各种不同的原因，诸如低分辨率、缓慢更新和/或刷新率、因轮胎室内部的状况而导致的无效性以及其他缺陷诸如无法导出现代车辆控制系统中使用所需的数据，此类系统被认为是次优的。

一个此类先前系统在轮胎室内部使用超宽带雷达传感器。传感器使用雷达波来感测轮胎下方土壤的状况，感测轮胎印痕和/或感测轮胎外胎的偏转。超宽带雷达波被认为在根据分辨率、刷新率、电子干扰等提供的数据的类型、质量和速度方面存在缺陷。此外，一个此类先前系统使用滑环来安装传感器，使得传感器连续竖直向下朝向轮胎滚动的表面取向，并且由于多种已知缺陷，这种滑环系统对于许多应用是不期望的。

其他已知的传感器嵌入轮胎的外胎中，诸如嵌入胎面区域或胎侧中。这些传感器对某些应用可能有效，但要求轮胎本身被制造成具有传感器或被修改为包括传感器，这增加了轮胎的成本并防止永久性地嵌入轮胎外胎中的传感器的重新使用。这些系统通常也缺乏电力源，并且需要连接到车身或悬架的固定射频询问器来为传感器通电并激活传感器。

还有其他系统依赖于轮胎气室外部的传感器的放置，诸如车辆悬架或车身上的传感器的放置。此类系统试图从轮胎外胎外部感知轮胎内部的状况，这会降低系统的有效性并限制所提供信息的类型和质量。

尽管有这些常规轮胎传感器和本领域已知的其他传感器，但据信仍需要解决上述和/或其他挑战，同时提供可比或改进的性能、易于制造、降低的制造成本和/或以其他方式推进轮胎组件和传感器的技术。

发明内容