1.1选题背景及意义

如今我们中国已经步入了第十三个五年计划，国家经济发展不断加速，一条条交通线也在不断地完工，交通网络越来越发达，人民收入越来越高，也使得汽车持有量越来越大。科技在发展，汽车在提速，但随之而来的就是汽车能耗提高、安全性下降等等问题。这其中，有很大一部分原因都来源于，汽车工况与地面路况的唯一连接：轮胎。根据调查数据来看，我国有近七成的高速公路意外交通事故起因是爆胎^[1]，其中车速超过120km/h的车辆一旦出现前轮爆胎，其事故死亡率为100%^[2]。国外也不例外，美国汽车工程师协会曾做过统计，美国每年有超26万起交通事故是由轮胎故障引起的，其中由于轮胎欠压、渗漏及胎温过高导致的故障占75%^[1,3]。

现今的汽车大多采用充气轮胎，可若是一旦胎压过高极易引起爆胎，而轮胎欠压不仅会增加油耗，而且在长时间的高速行驶状态下，容易产生热量使得轮胎温度急剧升高，甚至会产生胎体驻波，最终也可能导致爆胎。此时车轮胎压监测系统（TPMS）显得至关重要，它能够在我们进行驾车行驶时，实时监测汽车轮胎压力，确保其维持在正常压力范围，一旦异常及时自动发出警报，避免发生故障致使悲剧。这不仅对于社会来说可以减少交通事故量，能源消耗量，而且对于我们个人来说也是在汽车行驶过程中经济性、安全性、平稳性的一大重要保障。

然而，如今的车轮胎压监测系统（TPMS）功能较为单一，无法满足汽车未来更多功能（如汽车轮胎自动充放气等）的使用的条件。本文将会选用车轮胎压监测系统（TPMS）中最为重要的传感器作为研究对象，尝试结合无线网组技术，在单片机上设计新的功能接口与相应的模块程序，并将其与选用传感器组合，设计出一种能够适用于更多功能(如汽车轮胎自动充放气等)的新式无线组网TPMS传感器方案。

1.2国内外现状分析

车轮胎压监测系统（TPMS）是当今三大汽车安全行驶系统之一，通过实时监控胎压状态，异常即时报警，在轮胎故障层面保障了使用者汽车的行驶经济性、安全性、平稳性。目前我们所知的可以监测轮胎胎压的方案可分为：1.直接式胎压监测2.间接式胎压监测。前者通过安装在每个轮胎里的气压监测传感器，无论汽车停车或行车状态都进行实时地动态监测，若有异常即时报警以确保行车安全的目的。而后者更为的复杂，通过测量许多其他与胎压有关的量，如ABS轮速信号等，建立其与胎压的关系模型，间接估计判断轮胎气压状态以保证达到监测车轮胎压的目的。

国内外对于车轮胎压监测系统（TPMS）的研究力度都相当大，也有了相当不菲的收获。

发达国家如英国、德国等上世纪就开始了对车轮胎压监测系统（TPMS）的研究。1981年，英国Lucas公司研制出了现代TPMS的雏形：基于车轮内部传感器和报警装置的直接式轮胎胎压监测系统^[4]。之后不久，C.P.K公司和Marketing公司也相继开发出由传感器、信号发生器和接收器三部分组成的自家产品^[5]。直到德国Doduco公司在1984年研制出了Primacs式的直接式胎压监测系统，它增加了温度监测的功能，与现代的系统更加的接近了^[6]。2000年以后，陆续有数家公司研制出了类似的系统，代表着车轮胎压监测系统（TPMS）的研究取得显著成果，开始实现产业化，现今市场上已有相当成熟的车轮胎压监测系统（TPMS）产品了。

虽然中国在这方面的研究起步相对比较晚，但在中国科学院自动化研究所、同济大学、东北大学、燕山大学等高校研究所的努力下也有可喜的捷报。以中国科学院自动化研究所为例，他们开发出了一种可用来识别轮胎胎压故障的观测器。这种观测器通过分析汽车驱动力和轮胎转速的数据，估算轮胎与路面摩擦系数的实时变化情况，建立了一个动态轮胎与路面的摩擦力模型，最后对胎压做出判断，从而实现对轮胎胎压的监测^[7]。

然而，迄今为止并未出现一种能够适用于更多功能(如汽车轮胎自动充放气等)的新式无线组网TPMS传感器方案，这也是本报告的开题原因。