用于使用声学印迹分析来估计轮胎磨损的系统和方法与流程

1.本公开总体上涉及轮式车辆上的轮胎的磨损估计。更具体地，如本文所公开的系统、方法和相关算法可收集和分析诸如例如基于物理的振动指标的物理参数以用于对轮式车辆的车胎的胎面深度进行例如改进的估计，所述轮式车辆包括但不限于摩托车、消费类车辆(例如，乘用车和轻型卡车)、商业和越野(otr)车辆。


背景技术：

2.轮胎磨损的预测对于拥有或操作车辆的任何人都是重要工具，特别是在车队管理的背景下。随着对轮胎的使用，通常胎面逐渐地变得更薄，并且整体轮胎性能发生变化。一般而言，当在雨天、雪天等驾驶时，轮胎胎面越薄，驾驶员越容易失去牵引力。
3.另外，不规则胎面磨损可能出于多种原因而发生，这些原因可能引起用户比原本所需的更早地更换轮胎。车辆、驾驶员和各个轮胎全都彼此不同，并且可能导致轮胎以非常不同的速率磨损。例如，用于跑车的高性能轮胎比用于家用轿车的轮胎磨损得更快。然而，各种各样的因素可能导致轮胎比预期的磨损得更早，和/或导致轮胎不规则地磨损并且产生噪声或振动。过早和/或不规则轮胎磨损的两个常见原因是不适当的充气压力和超规格的对准条件。
4.然而，轮胎磨损是复杂模型现象。当前存在利用有限元分析(fea)的准确模型，但是这些模拟通常花费数周才能完成。如果期望模拟在若干不同胎面深度处的磨损率，则这将进一步花费数月进行计算上昂贵的模拟。
5.期望为用户提供关于其轮胎的性能和能力的基本上实时的预测。
6.还期望提供这些服务作为分布式且相对自动化轮胎即服务模型的一部分，而无需手动胎面深度测量(诸如例如将通常由现场工程师和/或用专用装备提供的)。
7.还期望估计轮胎的胎面深度，并且提供此类反馈作为用于其他有用/起作用预测(诸如例如牵引、燃料效率、耐久性等)的模型的输入。准确胎面深度预测是预测许多其他轮胎性能领域的第一步。


技术实现要素：

8.一般而言，如本文所公开的系统和方法的各种实施方案可实现检测到的力学响应，即滚动轮胎的位移、速度和/或加速度。优选地，可以使用数据采集系统(诸如例如安装在轮胎中、轮胎上或者与轮胎相关联的加速度计)直接测量响应。当轮胎在不同道路和表面上滚动时，数据采集系统可以连续地收集数据。
9.如本文所公开的各种实施方案可以更具体地涉及在印迹(也称为“接触斑块”)处和/或在其后缘处的印迹附近测量的屠体动态响应。因此，分析当安装的装置处于印迹中时(例如，其中在装置的安装点的径向外侧的位置处的胎面表面与路面接触)或当装置处于后缘区域中时(即，安装的装置的位置离开路面的地方)的加速度计数据。
10.如本文所公开的轮胎磨损预测方法的示例性实施方案包括经由安装在机动车辆
上的轮胎上的至少一个数据采集装置收集对应于轮胎的动态力学行为的信号。该方法还包括以图形方式构建包括信号的时间和频率内容的频谱，并且实施包括与轮胎的未磨损版本相关联的预定频谱的至少一个模型，以与轮胎的印迹区域的以图形方式构建的频谱进行比较。基于该比较，提取与轮胎的印迹区域相关联的频谱的一个或多个图形特征作为刚度变化的预定义指标。可以基于所提取的一个或多个图形特征来估计轮胎磨损状态，并且基于所估计的轮胎磨损状态来选择性地生成输出信号。
11.在根据上述实施方案的一个示例性方面中，使用声学印迹分析，将与轮胎的未磨损版本相关联的预定频谱与轮胎的印迹区域的以图形方式构建的频谱进行比较。
12.在根据上述实施方案的另一个示例性方面中，所提取的一个或多个图形特征可以包括以下各项中的一项或多项：在印迹区域处识别的高频能量特征；在所述印迹区域的后缘处的信号阻尼特征；以及在印痕区域处的胎面通过频带中的增加的能量特征。
13.在根据上述实施方案的另一示例性方面中，以图形方式构建频谱包括将信号去卷积为各自的时间、频率和振幅内容。例如，可以使用时频短时傅立叶变换(stft)分析。
14.在根据上述实施方案的另一个示例性方面中，可以基于所确定的轮胎类型来选择和检索用于实施的至少一个模型。
15.在如本文所公开的另一个实施方案中，上述方法可以经由用于轮胎磨损预测的系统来实施，该系统包括安装在机动车辆上的轮胎上并且被配置为生成对应于轮胎的动态力学行为的信号的至少一个数据采集装置，以及通信地链接到至少一个数据采集装置以从其接收所生成的信号并且被配置为相应地处理所接收的信号的计算装置。
16.在根据上述系统的示例性方面中，输出信号可以被提供给显示单元，用于选择性地显示对应于估计的轮胎磨损状态的一个或多个标记。
17.在根据上述系统的另一示例性方面中，输出信号可以被提供给车辆控制单元，用于基于估计的轮胎磨损状态自动干预一个或多个车辆控制属性。
18.在根据上述实施方案的另一示例性方面中，一个或多个数据存储介质可通信地链接到计算装置并且在其上存储有至少一个模型以用于基于所确定的轮胎类型进行选择性检索和实施。
19.除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属的本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在不脱离本发明的精神或本质属性的情况下，本文所公开的发明可以以其他特定形式体现，因此期望各种实施方案在所有方面被认为是例示性的而非限制性的。本说明书中使用的任何标题仅是为了方便，而不是合法或限制性的效果。对于本领域技术人员而言，当结合附图阅读下面的公开内容时，本文所述的实施方案的许多目的、特征和优点将变得十分明显。
附图说明
20.图1是表示如本文所公开的用于胎面深度估计的系统的实施方案的框图。
21.图2是表示如本文所公开的用于胎面深度估计的方法的实施方案的流程图。
22.图3a是表示根据如本文所公开的实施方案的用于未磨损轮胎的包括基于第一物理的声学印迹特征的示例性频谱的图形示意图。
23.图3b是表示对应于图3a的频谱但用于根据如本文所公开的实施方案的磨损轮胎
的示例性频谱的图形示意图。
24.图4a是表示根据如本文所公开的实施方案的用于未磨损轮胎的包括基于第二物理的声学印迹特征的示例性频谱的图形示意图。
25.图4b是表示对应于图4a的频谱但用于根据如本文所公开的实施方案的磨损轮胎的示例性频谱的图形示意图。
具体实施方式
26.总体参考图1至图4b，现在可详细地描述本发明的各种示例性实施方案。在各种附图可描述与其他实施方案共享各种共同元件和特征的实施方案的情况下，类似的元件和特征被赋予相同的附图标号，并且下文可省略其冗余描述。
27.如本文所公开的系统的各种实施方案可包括与多个分布式数据收集器进行功能通信的集中式计算节点(例如，云服务器)以及用于有效地实施至少如本文所公开的轮胎磨损模型的计算节点(例如，与各个用户和/或车辆相关联)。
28.初始参考图1，系统100的示例性实施方案包括计算装置102，该计算装置在车辆上并且被配置为至少获得数据并且将所述数据传输到远程服务器130和/或执行如本文所公开的相关计算。计算装置可以是便携式的或以其他方式模块化的而作为分布式车辆数据收集和控制系统(如图所示)的一部分，或者可以相对于中央车辆数据收集控制系统(未示出)一体地提供。该装置可以包括处理器104和其上驻留有程序逻辑108的存储器106。各种实施方案中的计算装置102可以是车辆电子控制单元(ecu)或其部件，或者可以在性质上是离散的，例如相对于车辆安装件永久地或可拆卸地提供的。
29.一般来讲，如本文所公开的系统100可实现分布在一个或多个车辆上的许多部件，例如但不一定与车队管理实体相关联，并且还可实现经由通信网络与车辆中的每个车辆进行功能通信的中央服务器130或服务器网络。车辆部件通常可包括例如链接到控制器局域网(can)总线网络并由此将信号提供给本地处理单元的一个或多个传感器，诸如例如车身加速度计、陀螺仪、惯性测量单元(imu)、位置传感器诸如全球定位系统(gps)转发器112、轮胎压力监测系统(tpms)传感器发射器118和相关联的车载接收器等。出于例示性目的而不另外限制本发明的范围，所例示的实施方案包括环境温度传感器116、被配置收集例如与车辆相关联的加速数据的车辆速度传感器114和dc电源110。如本文所公开的传感器中的一个或多个可以被集成或以其他方式共同定位在给定的模块化结构中，而不是在结构中是离散和分散的。例如，这里所指的轮胎安装tpms传感器可以被配置为生成与多个轮胎特定状况(例如，加速度、压力、温度)中的每一者对应的输出信号。
30.各种总线接口、协议和相关联的网络在本领域中熟知用于在相应数据源与本地计算装置之间通信，并且本领域技术人员将认识到广泛范围的此类工具和用于实现这些工具的装置。
31.应注意，图1中所表示的实施方案不限制如本文所公开的系统或方法的范围，且在另选实施方案中，模型134中的一者或一者以上可在车载计算装置102(例如，电子控制单元)处而非在服务器级处本地实施。例如，模型134可以在服务器级随时间生成和训练，并下载到车载计算装置102以用于本地执行如本文所公开的一个或多个步骤或操作。
32.在其他另选实施方案中，各种传感器112、114、116、118中的一个或多个可以被配
置为直接与远程服务器130通信，或者经由由车辆的用户携带的移动计算装置(未示出)而不是经由车载计算装置102与远程服务器130通信。
33.该系统100可包括附加分布式程序逻辑(诸如例如驻留在车队管理服务器或其他用户计算装置140上)，或驻留于车辆的或与其驾驶员(未示出)相关联的用于进行实时通知(例如，经由视觉和/或音频指示器)的装置的用户界面，其中车队管理装置在一些实施方案中经由通信网络功能性地链接到车载装置。系统编程信息可例如由驾驶员在车辆上提供或从车队管理器提供。
34.除非另有说明，否则本文所使用的术语“用户界面”可以包括任何输入-输出模块，用户装置通过该输入-输出模块来促进相对于如本文所公开的服务器和/或装置的用户交互，所述服务器和/或装置包括但不限于下载的或以其他方式驻留的程序应用；网络浏览器；网络门户，诸如单独的网页或共同定义托管网站的那些网页；等。用户界面还可以在按钮和显示部分的上下文中关于个人移动计算装置进行描述，按钮和显示部分可以相对于例如触摸屏独立地布置或以其他方式相互关联，并且还可以包括音频和/或视觉输入/输出功能，即使没有明确的用户交互。
35.在实施方案中，车辆和轮胎传感器112、114、116、118还被提供有唯一标识符，其中车载装置处理器104可在从同一车辆上的相应传感器提供的信号之间进行区分，并且进一步在某些实施方案中，其中中央服务器130和/或车队维护监督器客户端装置140可在从多个车辆上的轮胎101和相关联的车辆和/或轮胎传感器提供的信号之间进行区分。换句话讲，在各种实施方案中，出于车载或远程/下游数据存储和用于如本文所公开的计算的具体实施的目的，传感器输出值可与特定轮胎101、特定车辆和/或特定轮胎-车辆系统相关联。车载装置处理器104可与托管服务器130直接地通信，如图1所示，或者另选地，驾驶员的移动装置或安装在卡车上的计算装置可被配置为接收车载装置输出数据并且将其进行处理/传输到托管服务器130和/或车队管理服务器/装置140。
36.从特定车辆和/或轮胎传感器112、114、116、118接收的信号可存储在车载装置存储器106中，或者存储在功能性地链接到车载装置处理器104的等同数据存储网络中，以根据需要进行选择性检索来用于根据本文所公开的方法的计算。如本文所用，“数据存储网络”一般可指被配置为存储数据并且使得能够从其选择性地检索数据的个别、集中式或分布式逻辑和/或物理实体，并且可包括(例如但不限于)存储器、查找表、文件、寄存器、数据库等。在一些实施方案中，来自各种传感器112、114、116、118的原始数据信号可基本上实时从车辆传送到服务器130。另选地，特别是根据高频率数据的连续数据传输中固有的低效率，数据可例如被编译、编码和/或汇总，以用于经由适当的通信网络从车辆到远程服务器130的更高效的(例如，基于周期性时间或另选地基于所定义的事件的)传输。
37.车辆数据和/或轮胎数据一旦经由通信网络传输到托管服务器130，就可存储在例如与其相关联的数据库132中。服务器130可包括本文所公开的一个或多个算法模型134或以其他方式与所述一个或多个算法模型134相关联，以用于选择性地检索和处理车辆数据和/或轮胎数据作为适当的输入。模型134可至少部分地经由执行处理器来实施，从而使得能够选择性地检索车辆数据和/或轮胎数据，并且还使得能够进行电子通信，以输入来自与服务器130关联地存储的数据库、查找表等的任何附加的数据或算法。
38.该系统100可包括附加分布式程序逻辑(诸如例如驻留在车队管理服务器或其他
用户计算装置140上)，或驻留于车辆的或与其驾驶员(未示出)相关联的用于进行实时通知(例如，经由视觉和/或音频指示器)的装置的用户界面，其中车队管理装置140在一些实施方案中经由通信网络功能性地链接到车载装置102。系统编程信息可例如由驾驶员在车辆上提供或从车队管理器提供。
39.现在可以描述如图2所示的示例性方法200，用于基于给定轮胎的相关物理参数来预测轮胎磨损。在如下的特定实施方案中，基于物理的振动指标在声学印迹分析的背景下被开发和实施。
40.方法200开始于收集对应于力学响应(例如，滚动轮胎的位移、速度和/或加速度)的信号(步骤210)。如前所述，数据收集级可实现常规的数据采集装置，诸如加速计，其安装在轮胎上并生成对应于动态力学响应的信号。当轮胎在不同道路和表面上滚动时，数据采集装置可以连续地收集数据。
41.如上所述，从数据采集装置收集的信号可以例如在驻留在车辆上的电子控制单元处被本地处理，或者例如在云服务器节点处被远程处理。该系统还可以预先存储或以其他方式使得可访问对应于多个轮胎中的每一个的信息，该多个轮胎的类型与所讨论的轮胎相似，甚至包括所讨论的轮胎。这种信息可以例如包括所讨论的轮胎类型的初始磨损值和/或预期磨损率，这两种情况中的任一种都可以用作随后和经验发展的磨损状态或磨损率的基线或比较点。
42.在本实施方案中，特别感兴趣的与屠体相关的动态响应可以在印迹处和接近印迹处(例如在其后缘处)被测量。因此，分析当安装的装置处于印迹中时或当装置处于后缘区域中时的加速度计数据。如本文所使用的，术语“印迹区域”可以(除非另外具体说明)描述印迹本身并且还包括其前缘和后缘。因此，与根据本文所公开的技术生成的刚度变化相关的某些特征可以例如包括刚好在印迹的后缘之后测量的响应，但是为了例示性目的被描述为在印迹区域中。
43.为此，例如可以使用时频短时傅立叶变换(stft)分析来将信号去卷积为包括其时间、频率和幅度分量的频谱(步骤220)。
44.在轮胎磨损导致更硬的胎面花纹块的原理下进行，各种声学印迹模型230可以被开发和实施以用于在分析的stft谱中识别和实施指示由于磨损引起的刚度变化的限定特征。特征可以被预定义并且可恢复地存储以用于系统实现。此外或在另选地，如本文中所公开的系统可(例如)经配置以将所测量能量的特定时域及/或频域特性自动界定及分类成群组或类别，所述群组或类别接着可相对于共同条件(即，刚度)而相关或以其它方式识别。本领域技术人员可以理解，可以根据需要修改本领域已知的多种机器学习技术，以实现本文公开的步骤，例如，对与刚度特征相关联的信号特性进行分类。通过使用声学印迹模型比较磨损轮胎和类似类型或与其相关的新(未磨损)轮胎的相应频谱(步骤240)，可以提取这些图形特征作为轮胎磨损指示器(步骤250)。
45.如上所述，可以优选地进行信号的变换以提供时间-频率域分析。参照图3a(表示“新的”轮胎)和图3b(表示“磨损的”轮胎)，可以经由相应频谱的比较来识别时间效果，以提取基于动态物理的声学印迹特征。进一步参照图4a(表示“新的”轮胎)和图4b(表示“磨损的”轮胎)，后共振效应同样可以经由相应频谱的比较来识别。特征或“轮胎磨损指示器”的一个示例可以在去卷积响应中出现，作为磨损轮胎的印迹处的高频能量含量的增加量，例
如相对于与其比较的新轮胎的频谱中的印迹部分。在另一示例中，相对较高的阻尼效果可以从正好在后缘处的印迹之后的去卷积响应中提取。在另一示例中，相对较高的能量效果可以从磨损轮胎的印迹处的胎面通过频带中的去卷积响应中提取。可以理解的是，各种附加的和/或另选的特征可以被识别为与给定轮胎或轮胎类型的刚度变化相关，并且因此能够被开发和实施为如本文所公开的轮胎磨损模型的一部分或以其他方式在轮胎磨损模型的范围内。
46.在一个实施方案中，待识别和提取的相关模型和/或相关联的指示器的选择可以例如基于轮胎的类型来预定。
47.在步骤260中，如本文所公开的一个或多个提取的效果可以在用于估计当前轮胎磨损状态的模型/算法中实施。磨损模型134可被实施在车辆处，以用于经由车载系统进行处理，或者轮胎数据和/或车辆数据可被处理来将代表性数据提供给托管服务器以用于远程磨损估计。
48.对应于估计的轮胎磨损状态的输出信号可以可选地被生成到显示单元，用于向用户显示标记(步骤271)。标记可以例如涉及剩余轮胎胎面的估计量、作为持续时间或百分比的剩余的估计寿命等。标记可以是警报的形式，例如本质上被颜色编码以指示轮胎磨损状态，在用户界面上具有或不具有特定字母数字指示器。
49.对应于所估计的轮胎磨损状态的输出信号可以可选地被生成到例如与车辆相关联的控制单元(步骤272)，使得某些车辆操作可以被校正或者以其他方式考虑轮胎磨损的变化。
50.在一个实施方案中，方法200可涉及将轮胎磨损估计作为输入提供给模型以用于预测在一个或多个未来时间点的磨损值，其中这样的预测值可以与相应的阈值进行比较。例如，与预测的轮胎磨损状态(例如，在给定距离、时间等下的预测的胎面深度)相对应的反馈信号可经由界面被提供给与车辆本身相关联的车载装置102，或者被提供给与用户相关联的移动装置，该移动装置诸如例如与被配置为提供应当或者不久将需要更换轮胎的警报或者通知/建议的用户界面集成在一起。在本公开的范围内并且基于经预测的轮胎磨损(包括例如轮胎旋转、对准、充气等)，可预测和实施其他轮胎相关阈值事件以用于警报和/或干预。系统100可基于关于预先确定的参数的各个阈值、阈值组和/或非阈值算法比较来生成此类警报和/或干预建议。
51.轮胎磨损状态(例如，胎面深度)可例如与某些车辆数据一起作为输入被提供到牵引模型，该牵引模型可被配置为提供相应轮胎的估计的牵引状态或一个或多个牵引特性。牵引模型可包括物理部分、过程或系统的“数字孪生”虚拟表示，其中数字数据和物理数据配对并与学习系统诸如例如人工神经网络组合。可在相应资产的整个生命周期中提供来自特定轮胎、车辆或轮胎-车辆系统的真实车辆数据和/或轮胎数据来生成车辆轮胎的虚拟表示以用于估计轮胎牵引力，其中所估计的轮胎牵引力与对应的测量的或确定的实际轮胎牵引力的后续比较可优选地被实现为在服务器级执行的机器学习算法的反馈。
52.在各种实施方案中，牵引模型可利用如关于许多轮胎-车辆系统所收集的来自先前测试的结果(包括例如停止距离测试结果、轮胎牵引力测试结果等)以及输入参数(例如，轮胎胎面、充气压力、路面特性、车辆速度和加速度、滑移速率和角度、法向力、制动压力和负载)的值的相关联的组合，其中可针对给定一组当前车辆数据和轮胎数据输入有效地预
测轮胎牵引力输出。
53.在一个实施方案中，来自该牵引模型的输出可以被并入主动安全系统中。如本文所用的术语“主动安全系统”可优选地涵盖本领域技术人员通常已知的此类系统，包括但不限于以下示例，诸如防撞系统、高级驾驶员辅助系统(adas)、防抱死制动系统(abs)等，此类系统可被配置为利用牵引模型输出信息来实现最佳性能。例如，防撞系统通常被配置为采取退避行动，诸如自动地接合主车辆的制动器以避免或缓解与目标车辆的潜在碰撞，并且非常期望关于轮胎的牵引能力以及因此轮胎-车辆系统的制动能力的增强信息。
54.在另一个实施方案中，共乘自主车队可使用来自牵引模型的输出数据来在恶劣天气期间禁用或以其他方式选择性地免于使用胎面深度低的车辆，或者有可能限制该车辆的最大速度。
55.在各种实施方案中，该方法还可涉及将当前磨损值相对于阈值进行比较，以确定轮胎是否(或何时)需要干预，诸如例如更换。该方法可另选地或进一步地包括预测在一个或多个未来时间点的磨损值，其中这种预测值可与各自的阈值比较。如例如在图1中所表示的，对应于预测的轮胎磨损状态(例如，在给定距离、时间等下的预测胎面深度)的反馈信号可以经由接口120被提供给与车辆本身相关联的车载装置102，或者被提供给与用户相关联的移动装置140，该移动装置诸如例如与被配置为提供应当或者不久将需要更换轮胎的警报或者通知/推荐的用户界面集成在一起。
56.作为另一示例，自主车辆车队可包括具有不同最小轮胎磨损状态(例如胎面深度)值的许多车辆，其中车队管理系统可被配置为禁用降至低于最小阈值的车辆的部署。车队管理系统还可以实现对应于车轮位置的不同最小胎面状态值。该系统可相应地被配置为根据与车辆相关联的多个轮胎中的每个轮胎的最小轮胎胎面值起作用，或者在实施方案中，可计算多个轮胎的聚合的胎面状态以用于与最小阈值进行比较。
57.在各种实施方案中，该方法还可包括即使在未检测到阈值违反的情况下的数据流式传输，其中估计及/或预测的磨损值可实时显示在本地用户界面及/或(例如，与车队管理服务器相关联的)远程显示器上。
58.在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有规定，否则以下术语至少具有本文明确相关联的含义。下面标识的含义不一定限制术语，而是仅为术语提供例示性示例。“一个”、“一种”和“所述”的含义可包括复数指代，并且“在...中”的含义可包括“在...中”和“在...上”。如本文所用，短语“在一个实施方案中”不一定是指相同的实施方案，尽管它可以是相同的实施方案。
59.结合本文所公开的实施方案描述的各种例示性逻辑块、模块和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地示出硬件和软件的这种可互换性，上文已在其功能方面总体描述了各种例示性部件、块、模块和步骤。此类功能是被实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。所描述的功能可针对每个特定应用以不同方式实现，但是此类实现决策不应被解释为导致脱离本公开的范围。
60.结合本文所公开的实施方案描述的各种例示性逻辑块和模块可由机器实现或执行，该机器诸如通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、离散栅极或晶体管逻辑、离散硬件部件或它们的被设计成执行本文所述的功能的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是在另选方案中，处理
器可以是控制器、微控制器或状态机、它们的组合等。处理器也可被实现为计算装置的组合，例如dsp和微处理器的组合、多个微处理器的组合、与dsp核结合的一个或多个微处理器的组合或任何其他此类配置的组合。
61.结合本文所公开的实施方案描述的方法、过程或算法的步骤可直接体现在硬件中、由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可驻留在ram存储器、闪存存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移除磁盘、cd-rom或本领域已知的任何其他形式的计算机可读介质中。示例性计算机可读介质可耦接到处理器，使得处理器可从存储器/存储介质读取信息并将信息写入到存储器/存储介质。在另选方案中，介质可集成到处理器。处理器和介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在另选方案中，处理器和介质可作为分立部件驻留在用户终端中。
62.除非另外特别说明或在所使用的上下文内以其他方式理解，否则本文所用的条件语言(诸如“可以”、“可能”、“可”、“例如”等)通常旨在传达某些实施方案包括某些特征、元件和/或状态，而其他实施方案不包括某些特征、元件和/或状态。因此，此类条件语言通常不旨在暗示特征、元素和/或状态对于一个或多个实施方案以任何方式是必需的，或者一个或多个实施方案有必要包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或状态是否包括在任何特定实施方案中或者是否将在任何特定实施方案中执行的逻辑。
63.虽然本文通常可针对车队管理系统并更具体地是自主车辆车队或商业卡车应用的轮胎磨损估计来描述本发明的某些优选实施方案，但是本发明明确地绝不受限于此，并且除非另外说明，否则如本文所用的术语“车辆”可指汽车、卡车或它们的可包括一个或多个轮胎并因此要求轮胎磨损的准确的估计或预测以及以例如直接车辆控制调整的形式进行的潜在的禁用、更换或干预的任何等同物(无论是自推进的还是其他形式的)。
64.除非另外说明，否则如本文所用的术语“用户”可指驾驶员、乘客、机修工、技术人员、车队管理人员或可能例如与具有用于提供如本文所公开的特征和步骤的用户界面的装置相关联的任何其他人或实体。
65.出于说明和描述的目的已提供了先前的详细描述。因此，尽管已描述了新的和有用的发明的具体实施方案，但并不旨在将这些参考理解为是对本发明范围的限制，除非如以下权利要求所述。

技术特征：
1.一种轮胎磨损预测方法(200)，所述方法包括：经由安装在机动车辆的轮胎上的至少一个数据采集装置收集对应于所述轮胎的动态力学行为的信号(210)；以图形方式构建包括所述信号的时间和频率内容的频谱(220)；实施包括与所述轮胎的未磨损版本相关联的预定频谱的至少一个模型，以用于与所述轮胎的印迹区域的以图形方式所构建的频谱进行比较(230)；基于所述比较来提取与所述轮胎的所述印迹区域相关联的所述频谱的一个或多个图形特征作为刚度变化的预定义指标(250)；基于所提取的一个或多个图形特征来估计轮胎磨损状态(260)；以及基于所估计的轮胎磨损状态来选择性地生成输出信号(271,272)。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用声学印迹分析将与所述轮胎的未磨损版本相关联的所述预定频谱与所述轮胎的所述印迹区域的以图形方式所构建的频谱进行比较(240)。3.根据权利要求1所述的方法，其中所提取的一个或多个图形特征包括以下各项中的一项或多项：在所述印迹区域处识别的高频能量特征；在所述印迹区域的后缘处的信号阻尼特征；和在所述印痕区域处的胎面通过频带中的增加的能量特征。4.根据权利要求1所述的方法，其中以图形方式构建所述频谱包括将所述信号去卷积为各自的时间、频率和振幅内容。5.根据权利要求4所述的方法，其中通过短时傅里叶变换分析对所述信号进行去卷积。6.根据权利要求1所述的方法，其中基于所确定的轮胎类型来选择和检索所述至少一个模型以进行实施。7.一种用于轮胎磨损预测的系统(100)，所述系统包括：至少一个数据采集装置(112,114,116,118)，所述至少一个数据采集装置安装在机动车辆上的轮胎上，并且被配置为生成对应于所述轮胎的动态力学行为的信号；和计算装置(102,130,140)，所述计算装置通信地链接到所述至少一个数据采集装置以从其接收所生成的信号，其中所述计算装置还被配置为引导根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤的执行。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述输出信号被提供给显示单元，用于选择性地显示对应于所估计的轮胎磨损状态的一个或多个标记。9.根据权利要求7所述的系统，其中所述输出信号被提供给车辆控制单元，用于基于所估计的轮胎磨损状态自动干预一个或多个车辆控制属性。10.根据权利要求7所述的系统，还包括一个或多个数据存储介质(106,132)，所述一个或多个数据存储介质通信地链接到所述计算装置并且在其上存储有用于基于所确定的轮胎类型来选择性地检索和实施的所述至少一个模型。11.一种用于安装在机动车辆上的计算装置(102)，所述计算装置在安装在所述机动车辆上时通信地链接到至少一个轮胎安装数据采集装置(118)，并且还被配置为引导根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤的执行。
12.根据权利要求11所述的计算装置，其中由此选择性地生成的所述输出信号被提供给显示单元，用于选择性地显示对应于所估计的轮胎磨损状态的一个或多个标记。13.根据权利要求11所述的计算装置，其中由此选择性地生成的所述输出信号被提供给车辆控制单元，用于基于所估计的轮胎磨损状态自动干预一个或多个车辆控制属性。

技术总结
本文公开了用于基于声学印迹分析来估计轮胎磨损的系统和方法。安装在轮胎上的传感器提供对应于轮胎的动态力学行为的信号，并且计算装置以图形方式构建包括信号的时间和频率内容的频谱，并且实施包括与轮胎的未磨损版本相关联的预定频谱的模型，用于与轮胎的印迹区域的以图形方式构建的频谱进行比较。基于该比较，提取与轮胎的印迹区域相关联的频谱的图形特征作为刚度变化的预定义指标，其中基于所提取的图形特征来估计轮胎磨损状态。示例性图形特征可包括在印迹区域处的高频能量特征、在印迹区域的后缘处的信号阻尼特征、在印迹区域处的胎面通过频带中的增加的能量特征等。的胎面通过频带中的增加的能量特征等。的胎面通过频带中的增加的能量特征等。


技术研发人员：优素福
受保护的技术使用者：普利司通美国轮胎运营有限责任公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/9/16