专利名称：具有指向性天线的轮胎信息监测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮胎信息监测设备，该轮胎信息监测设备从设置在轮胎处的发射器发射与车辆轮胎的气压、温度等相关的轮胎信息，并且通过设置在车辆中部的顶板上并且能够切换指向性(主波束)的天线接收该信息。具体地，本发明涉及一种能够辨识发送轮胎信息的轮胎而不依赖于轮胎的ID信息的设备。
背景技术：
已知的用于监测车辆轮胎气压的设备是一直以如下方式来监测车辆轮胎气压的设备通过设置在各轮胎上的压力传感器中的对应一个检测每个轮胎的气压，从设置在各轮胎上的发射器中的对应一个发送与检测到的每个轮胎气压相关的数据，并通过设置在车舱顶板上的天线接收关于轮胎气压的数据。在该设备中，基于包括在接收数据中的每个轮胎的独一无二的ID来判断接收的气压数据来自哪一个轮胎。但是，如果轮胎在车辆中的位置发生变化，则无法获得轮胎位置与轮胎ID之间的对应关系，从而不能判断接收的气压数据来自安装在预定位置处的哪一个轮胎。因此，每当轮胎位置改变时，轮胎气压监测设备都需要更新轮胎位置与轮胎ID之间的对应关系表。所以，在车主自己改变轮胎位置的情况下这种表的更新很困难。因此，为了解决该问题，在国际公布文献W02006/038557中公开的一种已知技术。 国际公布文献W02006/038557中的该技术通过在从定位在指向性方位角的轮胎发射信息时将指向性方位角切换到各个轮胎位置来判断所接收的信息。除此之外，存在另一种公开技术，其中在将发射天线的指向性定向到每个轮胎位置的方位角的同时从发射天线输出数据请求信号，而只有接收到该信号的轮胎的发射器做出响应以发射关于该轮胎的气压的数据。由于通过使天线的指向性定位在每个轮胎位置的方位角来发射数据请求信号，因此能够判断哪个轮胎发射了所接收的数据。此外，日本专利申请公开文献No. 2007-320410 (JP-A-2007-320410)公开了一种技术，其中接收天线的指向性被切换到各个轮胎位置的方位角，并且存储了包括在从轮胎发射的数据中的每个轮胎的ID与天线的指向性之间的对应关系。由于该技术，如果轮胎的位置发生变化，那么对应关系表就要进行更新以将各个轮胎位置的方位角和轮胎ID更新成最新的数据。因此，更新之后才能基于包括在接收数据中的ID来判断所接收的气压数据来自哪个轮胎。根据在上文提及的国际公布文献W02006/038557和日本专利公开文献 No. 2007-320410 (JP-A-2007-320410)中描述的方法，在接收天线的指向性变化的同时接收数据，并且根据接收天线的指向性来具体判断发出接收数据的轮胎。因此，如果轮胎的位置发生变化，那么轮胎ID与轮胎位置之间的关系就要更新，使得能够具体地判断发射轮胎气压数据的轮胎。然而，设置在每个轮胎上的发射器布置在旋转的轮胎的圆周部分上。例如，由于发射器靠近圆形轮胎的加压空气进气阀布置，因此取决于轮胎的旋转位置，发射器有时可能相对于接收天线被遮住，或者偏振关系可能变成直交的。结果，接收信号的电平与轮胎旋转位置相关地剧烈波动。因此，即使接收天线的指向性定向到正在发射数据的轮胎的方位角并且因此接收到数据，但是在当发射器和接收天线的传播环境最适宜时接收到信号的第一种情况下获得的信号电平与在当其传播环境恶劣时接收到数据的第二种情况下获得的信号电平彼此间有很大的不同。另一方面，在指向性未被定向到轮胎方位角的状态期间接收到发射数据的情况下，所接收到的信号电平低于在所述第一种情况下获得的信号电平，但是有时高于在所述第二中情况下获得接收电平。在前述方法中，在天线指向性的当前方位角不同于实际上正在发射数据的轮胎方位角的情况下，给出更高接收电平的指向性方位角往往被误认为是正在发射数据的轮胎的方位角。具体地，要求附接于轮胎气压传感器的发射器尺寸要非常小，因此发射信号的电平也非常低。而且，由于如上所述发射器所附接的位置受到限制，所以接收信号相对于轮胎旋转角度的电平波动较大。通常，无论使用怎样的频率，接收信号的电平波动脉宽为至少 10dB。特别地，在指向性方位角(主波束)简单地指向轮胎位置的方位角并且仅仅基于接收信号的有无或接收信号的电平之间的量级关系来具体判定方位角的情况下，从定向到所述指向性方位角接收到的信号的电平与从不同于前述指向性方位角的方位角接收到的信号的电平之间的比需要为至少10dB。然而，在诸如轮胎信息监测设备的弱无线电磁波系统所允许的频率(315MHz、 433MHz、125MHz和2. 5GHz)中，在除2. 5GHz频段之外的其它频率，不可能在保持尺寸缩减的同时满足前述特性要求。另外，在使用D/U比相对大的指向波束来具体判定方位角的情况下，如果指向性定向在特定方位角，就不能接收到从设置在指向性未定向到的方位角上的发射器所发射的发射数据。特别地，指向性与发射定时之间的同步性变得必要，而且在天线的指向性定向到该发射器之前不能发射数据。具体判定通信定时在实践当中会给进行间歇发射的无线系统造成很大的问题。另一方面，在使D/U比相对小以使得从天线指向性未定向到的方位角接收的接收信号始终监测轮胎气压的情况下，从指向性未定向到的方位角接收的接收信号的电平介于从指向性定向到的方位角所接收的接收信号的最大电平与最小电平之间。因此，在基于信号电平进行方位角判定的情况下，误判的次数会增加。
发明内容
本发明提供了一种轮胎信息监测设备，其在接收天线的指向性被改变到每个轮胎安装位置的方位角的情况下，即使当轮胎正在旋转时，仍然能够防止关于对已经发送接收数据的轮胎的识别的误判。本发明的第一方面涉及一种轮胎信息监测设备，所述轮胎信息监测设备通过从针对车辆的多个轮胎各自设置的多个发射器中的对应一个发射器间歇地发射所检测的关于每个轮胎的信息并通过附接于所述车辆的天线接收所述信息来监测每个轮胎的状态。所述轮胎信息监测设备包括指向性控制装置，所述指向性控制装置用于控制所述天线的指向性方位角，使得在所述信息的发射持续时间期间重复地执行多个周期的所述指向性方位角的改变，在所述指向性方位角的改变中，实现所述天线的最大增益的所述指向性方位角被
5切换到每个轮胎位置的方位角；采样装置，所述采样装置用于分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对由所述指向性控制装置控制的所述天线所接收到的值进行采样；累计装置，所述累计装置用于将所述采样装置采样的多个值分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角分类成多个组，并且分别累计针对每个组的各值；以及方位角判定装置，所述方位角判定装置用于将如下的组的所述指向性方位角所示的轮胎位置判定为配备有正在发射所述信息的发射器的轮胎位置该组的由所述累计装置累计的值是多个组中的由所述累计装置累计的各值中的最大值。对于切换天线的指向性方位角的控制，有不连续地改变实现最大接收灵敏度的方位角的方法、和连续地改变实现最大接收灵敏度的方位角并在天线的方位角指向任一个轮胎位置时对所接收的信号的电平进行采样的方法。对于后一种方法来说，天线的指向性方位角最终实质上是不连续切换的。因此，本发明的上述方面也包括这种方式的指向性切换控制。在本发明的上述方面，例如，在从天线的角度来讲要监测的轮胎存在于四个方位角的情况下，当天线的指向性方位角定向到任意一个轮胎位置时，对所接收信号的电平进行采样。然后，分别针对四个方位角中的每一个，将采样值分类成多个组，并在分别针对每个组的一组信息的发射持续时间(一个数据包的持续时间)内的对采样值的接收电平进行积分。因此，如果假设切换到四个指向性方位角的动作为指向性切换控制的一个周期，那么在一条信息的发射持续时间期间进行多个周期的指向性切换控制。该控制周期的数量越大，属于每个指向性方位角的采样数据的数量就越多，并且因此方位角判定准确性相应地提尚。在一组信息的预定发射持续时间期间，即使天线的指向性方位角固定到信息发射的方位角上，接收电平也会随着轮胎的旋转而波动。此外，在天线的指向性方位角与正在发射信号的轮胎位置不一致时天线接收到信息的情况下，接收电平也会随着轮胎的旋转而波动。当轮胎正在旋转时，分别在每个指向性方位角上获得的一组采样值提供了在当天线的指向性方位角固定到每个轮胎的指向性方位角时天线接收到信号的情况下接收电平的随时间变化的特性曲线的轨迹。就从某一轮胎发射的信号而言，分别在每个指向性方位角上获得的多组采样值提供了四条接收电平的随时间变化的特性曲线。如果将在一条信息的发射持续时间期间的四条接收电平的随时间变化的特性曲线进行比较，则可以看出无论轮胎是否正在旋转或者不管正在发射信号的轮胎的角位置如何，当在与正在发射信号的轮胎位置相一致的指向性方位角上接收信号时所获得的接收电平的随时间变化的特性曲线在四条曲线中是在最高位置延伸的。因此，在其它指向性方位角上获得的三条接收电平的随时间变化的特性曲线位于上述曲线的下方。这四条接收电平的随时间变化的特性曲线不互相交叉，而是彼此平行。在一条信息的发射持续时间期间指向性方位角变化的周期数越多，采样值的数量也越多，因此能够更准确地描绘接收电平的随时间变化的特性曲线。为此，分别在每个指向性方位角上采样的接收电平的累计值提供了在对应的一个指向性方位角上的接收电平的平均值。这样，由于如上所述四条接收电平的随时间变化的特性曲线一直彼此平行而不互相交叉，所以能够将具有最大接收电平累计值的组的指向性方位角判定为发射信号的方位
本发明的第二方面涉及一种轮胎信息监测设备，所述轮胎信息监测设备通过从针对车辆的多个轮胎各自设置的多个发射器中的对应一个发射器间歇地发射所检测到的关于每个轮胎的信息并通过附接于所述车辆的天线接收所述信息来监测每个轮胎的状态。所述轮胎信息监测设备包括指向性控制装置，所述指向性控制装置用于控制所述天线的指向性方位角，使得在所述信息的发射持续时间期间重复地执行多个周期的所述指向性方位角的改变，在所述指向性方位角的改变中，实现所述天线的最大增益的所述指向性方位角被切换到每个轮胎位置的方位角；采样装置，所述采样装置用于分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对由所述指向性控制装置控制的所述天线所接收到的值进行采样；最大值事件数计数装置，所述最大值事件数计数装置用于在每个周期的所述指向性方位角的改变中从多个所述指向性方位角中确定具有由所述采样装置采样的最大值的所述指向性方位角，并且分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对具有所述最大值的事件数进行计数；以及方位角判定装置，所述方位角判定装置用于将如下的指向性方位角所示的轮胎位置判定为配备有正在发射所述信息的发射器的轮胎位置在多个所述指向性方位角中，该指向性方位角的由所述最大值事件数计数装置计数的事件数是最大的。和在第一方面中一样，在第二方面，指向性方位角的改变包括不连续改变指向性方位角的方法和连续地改变方位角的方法。在第二方面，在一条信息的发射持续时间期间进行的每一个周期的指向性控制中，所述设备都判定例如四个方位角中具有最大的接收信号接收电平的方位角。然后，在一条信息的发射持续时间期间，分别针对四个方位角中的每一个计数具有最大接收电平的事件的数量。在四个方位角中，具有最大接收电平的事件数的方位角被具体判定为正在发射信息的轮胎所在位置的方位角。在本发明的第一和第二方面中，如果轮胎的旋转速度提高，则可以提高在发射持续时间期间改变指向性方位角的周期的数量。换而言之，周期越短，位置判定的准确度越高。在上述方面中，改变指向性方位角意味着在各个指向性方位角上获得的上述接收电平的随时间变化的特性曲线随着时间的流逝顺序地从一个曲线切换到另一个曲线，每次都进行采样。因此，判定最大值的周期越短，会使四条接收电平的随时间变化的特性曲线中的切换的范围越小。因此，当在每个采样周期采样到延迟的接收信号电平时，可导致采样值之间的量值关系与用于各个指向性方位角的接收电平的随时间变化的特性曲线之间的竖向位置关系一致。因此，在该发射持续时间内给出最大值的指向性方位角示出正在发射信号的轮胎的位置。于是，在一条信息的发射持续时间期间具有最大值的事件数最大的指向性方位角被判定为正在发射信号的轮胎位置的指向性方位角。顺带地，在上述说明中，对于每一个周期的指向性方位角的改变，重新开始判定最大值的发射持续时间。然而，在此应当指出，例如，对于每两个周期的指向性方位角的改变， 重新开始的时间间隔等同于将改变的周期延长两倍。因此，在每η个周期内判定最大值等同于在每一个为上述周期η倍长的延长周期内判定最大值。因此，本发明的上述方面包括在每η个周期内判定最大值。另外，在第一和第二方面中，在所述发射持续时间期间进行的所述指向性方位角的改变的周期数可大于或等于20。如果周期数大于或等于20，则能够更加容易地区分当指向性方位角被切换到正在发射信息的轮胎时获得的接收电平值与在其它时候获得的接收电平值。另外，当轮胎正在旋转时信号的接收电平与指向性方位角之间的关系发生颠倒，并且这取决于轮胎的旋转速度。因此，在所述发射持续时间期间指向性方位角的改变的周期数可以随着轮胎旋转速度的增大而增大。在本发明的前述方面中，所述发射持续时间可以为15毫秒。在前述方面中，即使轮胎正在旋转，仍然在一条信息的发射持续时间期间反复进行多个周期的天线指向性方位角的改变，并且对当指向性方位角定向到任意一个轮胎位置时接收到的信号电平进行采样。然后，在所述发射持续时间期间，分别针对每个指向性累计接收电平。此外，在一条信息的发射持续时间期间在每个周期的指向性切换控制中，分别针对每个指向性方位角，计数具有最大接收电平的事件的数量。然后，在各个指向性方位角中，具有最大接收电平的事件数最大的指向性方位角被判定为正在发射信息的轮胎的方位角。这样，由于基于对一条信息发射持续时间期间的信号电平进行平均而获得的值来判定轮胎的方位角，因此不管轮胎的旋转如何都能够防止对方位角的误判。
从以下参照附图对优选实施方式的描述中，本发明的前述以及其它目的、特征和优点将变得清楚，附图中相同的附图标记用于指示相同的元件，附图中图1是本发明第一实施方式的设备的配置图；图2是第一实施方式中的发射器的构造图；图3是第一实施方式中的接收器的构造图；图4是示出第一实施方式的设备的配置与天线的指向性方位角之间的关系的示意图；图5是示出第一实施方式的设备的指向性方位角切换控制的示意图；图6A是示出相对于轮胎旋转角度的RSSI的变化的特性图；图6B是示出发射器单元在轮胎上的安装位置的示例的图；图6C示出RSSI的随时间变化的特性的示例；图7是示出在天线指向性被改变的情况下RSSI随时间变化的特性图，用于说明本发明第一实施方式和第二实施方式的操作；图8是示出在第一实施方式的设备中如何在不同指向性下对RSSI进行采样的示意图；图9是通过模拟在第一实施方式中在每个信息发射持续时间切换指向性方位角的次数与分别针对各指向性方位角的RSSI的采样值的累计值之间的关系而获得的特性图；图10是示出在第一实施方式中在每个信息发射持续时间多次改变指向性方位角的情况下分别针对不同指向性方位角的RSSI的采样值的累计值上的差别的示意图；图11是示出在第一实施方式的设备由计算机系统构造而成的情况下通过CPU执行的处理程序的流程图；图12是示出在本发明的第二实施方式的设备由计算机系统构造而成的情况下通过CPU执行的处理程序的流程图；以及图13是通过模拟在第二实施方式的设备中在每个信息发射持续时间切换指向性方位角的次数与分别针对各指向性方位角计数的事件(在该事件中，对应的其中一个指向性方位角在其中一个控制周期中具有最大采样值)的累计数量之间的关系而获得的特性图。
具体实施例方式下文将参照附图描述本发明的
具体实施方式
。然而，本发明并不局限于下述实施方式。如图1所示，第一实施方式的轮胎气压监测系统(轮胎信息监测设备)包括分别设置在轮胎300-1至300-4 (在下文中，当无需区分各个轮胎时，统称为轮胎300)上的发射器200-1至200-4 (在下文中，当无需区分各个单元时，统称为发射器200)以及设置在车身上的接收器单元100。每个轮胎300设置有一个发射器单元200。发射器单元200中的每个固定于对应的其中一个轮胎的轮胎内部(例如，车轮)，并与该对应的轮胎一起成整体地旋转。此外，接收器单元100靠近车身顶板部分的中央设置。如图2所示，每个发射器单元200包括执行各种控制的控制电路M。输出对应于该对应轮胎300的轮胎气压的信号的压力传感器25连接于控制电路24。传感器25的输出信号被输入控制电路M。基于传感器25的输出，检测对应轮胎300的轮胎气压。在该例中，控制电路M产生发射信号并将产生的发射信号输出到调制电路23，该发射信号包括表示检测到的气压的信息和表示用于区别宿主发射器单元200与其它发射器单元200的唯一识别代码ID。调制电路23调制信号并将调制的信号输出到发射电路22。发射电路22将调制波叠加在具有预定频率(例如，几百MHz的RF波段)的载波上，并将如此形成的波输出到发射天线21，发射天线21发送该信号。如图3所示，接收器单元100具有指向性可控的接收天线11 ；执行频率向基本频带的变换的接收电路12 ；解调基本频带信号的解调电路13 ；执行各种控制的控制电路16(指向性控制装置)；通过由控制电路16进行的控制来切换天线指向性的切换电路17(指向性控制装置)；对接收电路12的输出电平进行采样并记录采样值的记录电路 14(采样装置)；以及基于采样值判定接收信号来自哪个方位角的计算电路15(累计装置、 最大值事件计数装置、以及方位角判定装置)。解调电路13在控制电路16的控制下解调信号，重构与每个轮胎相关的信息和与该轮胎的唯一识别代码ID有关的信息，并在显示部分(未示出)上显示该信息。另一方面，通过记录电路14在由控制电路16指定的定时对由接收电路12检测到的接收信号强度指示(RSSI)的电平进行采样，并顺序地对其进行记录。计算电路15基于预先设定的计算程序进行计算，然后基于计算结果具体判定从发射器单元200发送的发射波的方向。在本实施方式的轮胎气压监测系统中，每个发射器单元200输入压力传感器25的输出信号，并以预先设定的预定时间间隔(例如，1分钟等)检测宿主轮胎300的轮胎气压。 然后，在检测完成之后，系统产生包括与宿主轮胎的气压相关的信息和表示宿主轮胎的唯一识别代码ID的信息的发射信号，将该发射信号叠加在预定的电磁载波上然后将其从发射天线21发射到发射器单元200外。发射器单元200检测轮胎气压的时间间隔和发出发射信号的时间间隔可以彼此相等，只要发射器单元200之间的发射定时错开即可。在每个发射器单元200中发射时间间隔可以在预定的时长内随机地变化使得来自于不同发射器单元200的发射信号不会彼此冲突。另一方面，在接收器单元100中，如图4所示，接收天线11构造成使得其指向性方位角能够被改变从而在各个轮胎300——即，轮胎FR (右前轮胎)300-1、轮胎FL (左前轮胎)300-2、轮胎RL (左后轮胎)300-3、和轮胎RR (右后轮胎)300-4——的安装位置的方位角中的每一个方位角上获得最大增益。具体地，接收器单元100判定获得最大增益的各个轮胎300的安装位置的方位角的顺序，并根据方位角的次序顺次地改变接收天线11的指向性方位角。例如，接收器单元100以以下轮胎300的安装位置的方位角顺序改变接收天线 11的最大增益的指向性方位角即，以轮胎FR 300-1、轮胎FL 300-2、轮胎RL 300-3和轮胎RR 300-4的顺序。接收天线11的指向性通过由控制电路16控制的切换电路17进行顺次地切换。下面，将描述轮胎安装位置识别技术。图5示出了在获得本发明中使用的接收天线11的最大增益的指向性方位角被设定到轮胎FR 300-1的方位角时获得的指向性图案。 尽管该图仅示出了在轮胎FR 300-1的情况下的指向性图案，但是对于轮胎FL 300-2、轮胎 RL 300-3和轮胎RR 300-4的情况指向性图案基本上相同，而只是用于各个轮胎的主波束的指向性方位角有所不同。图6A示出了当轮胎300旋转时获得的RSSI (接收信号强度指示，以dB为单位) 的示例。发射器单元200在轮胎300上的附接位置在图6B中示出。图6C示出了在用于发射来自发射器单元的一条信息的发射时间T为T 15毫秒的情况下，当车辆以IOOkm每小时的速度行驶时RSSI (以dB为单位)随时间变化的特性的示例。在该图中，实线示出了在获得最大增益的天线11的指向性设定到发射信号的轮胎300的安装位置的情况下获得的 RSSI的随时间变化的特性，并且虚线示出了在天线11的指向性设定到与发射信号的轮胎 300的安装位置的方位角相反(180° )的方位角的情况下获得的RSSI的随时间变化的特性。可以看出在两种情况下，在发射时间T内存在20dB或更大的波动。在轮胎FR 300-1正在发射信号的情况下，RSSI与指向性之间的关系变成如下所述。也就是说，b<c<a的关系成立，其中“a”为在天线11的实现其最大增益的指向性被控制到轮胎FR 300-1的方位角上的情况下的灵敏度；“b”为在指向性方位角被控制到与轮胎FR 300-1的方位角相反、即成180°的轮胎RL 300-3的方位角上的情况下的灵敏度； 以及“C”为在天线11的实现其最大增益的指向性被控制到轮胎FL 300-2的方位角上和轮胎RR 300-4的方位角上的情况下的灵敏度，假设轮胎FL 300-2的方位角和轮胎RR 300-4 的方位角彼此相等。因此，当天线11的实现其最大增益的指向性以轮胎FR 300-1的方位角、轮胎FL 300-2的方位角、轮胎RL 300-3的方位角、和轮胎RR 300-4的方位角的顺序变化时，来自轮胎FR 300-1的信号的RSSI如图7中所示。在一条信息的发射持续时间T的间隔E中，如果实现天线11的最大增益的指向性方位角以轮胎FR 300-1的方位角、轮胎FL 300-2的方位角、轮胎RL 300-3的方位角和轮胎RR 300-4的方位角的顺序顺次地变化，那么来自轮胎FR 300-1的信号的RSSI取图7中的点P1、P2、P3和P4处所示的值。在该实施方式中，由于点Pl处的电平<点P4处的电平， 因此最大RSSI为当指向性处在轮胎RR 300-4的方位角上时接收到的接收电平P4。也就是说，当基于最大RSSI判定轮胎300的方位角时，尽管实际上正在发射信号的轮胎300为轮胎FR 300-1，但是往往误判成正在发射信号的轮胎300为轮胎RR 300-4。轮胎300的旋转速度越大，这种误判的可能性越高，因为轮胎300的旋转速度越大，RSSI的时间差异越大。下面，如在图7中的间隔F中示出的，在一条信息的发射持续时间T期间，如果获得天线11的最大增益的指向性变化的一个周期缩短到T/4，那么一个指向性控制周期被重复执行4次，也就是说，执行了四个控制周期。此时，在每个时间间隔T/4中，在天线11的实现最大增益的四个指向性方位角上接收到的信号电平被顺次地采样，并针对每个指向性方位角进行分组。如图 7 所示，RSSI 以点 FR1、FL1、RL1、RR1、FR2、FL2、RL2、RR2、. . ·、FR4、
FL4、RL4、RR4的顺序变化。于是，点FR的组的采样值为点FRl、FR2.....FR4处的值，点
FL的组的采样值为点FLU FL2.....FL4处的值，点RL的组的采样值为点RLU RL2.....
RL4处的值，点RR的组的采样值为点RR1、RR2.....RR4处的值。在每个指向性方位角上
获得的这些采样值准确地循着在该指向性方位角上接收的RSSI的随时间波动的特性曲线的轨迹。因此，如果在一条信息的发射持续时间T期间累积这种采样值，那么由具有最大累积值的组指示的指向性方位角就是要找的轮胎300的方位角。在该例中，由于在每个指向性方位角上的一组采样点准确地循着RSSI的随时间变化的特性曲线中的对应的一个的轨迹，所以能够准确地将实现RSSI的最大平均值的指向性方位角判定为正在发射信号的轮胎300的方位角。图8示出了在切换天线11的实现其最大增益的指向性的控制中在发射持续时间 T期间的采样定时。然而，当天线11的实现最大增益的指向性被切换到没有在发射信号的轮胎FL 300-2、轮胎RL 300-3和轮胎RR 300-4中的任何一个的方位角时获得的特性由虚线U示出。天线11的指向性以短于发射持续时间T的时间间隔顺次地扫描，即顺次地改变。然后，利用计算电路，针对每个可实现最大增益的天线11的指向性方位角累计RSSI的值(以dB为单位)，将这些累计值进行比较，并且实际上实现最高累计值水平的指向性方位角被认定为发射器200所设置的位置的方位角。在图8中，RSSI的变化特性仅通过两条线、即实线D和虚线U示出，实线D用于天线11的实现其最大增益的指向性方位角与正在发射信号的轮胎300的方位角一致的情况， 虚线U用于天线11的实现其最大增益的指向性方位角与正在发射信号的轮胎300的方位角不一致的情况。假设实现最大增益但是与正在发射信号的轮胎300的方位角不一致的天线11的三个指向性方位角具有相同的灵敏度。确切地，获得如图7中所示的特性。在设置在轮胎FR 300-1上的发射器200-1正发射信号的发射持续时间T内，按轮胎FR 300-1的方位角、轮胎FL 300-2的方位角、轮胎RL 300-3的方位角和轮胎RR 300-4的方位角的顺序切换天线11的实现其最大增益的指向性方位角的控制被看作是单个周期。图7示出了在控制执行四个周期的情况下RSSI的随时间变化的特性。图9示出了在一条信息的发射持续时间T期间切换天线11的实现其最大增益的指向性方位角的次数与分别针对各个指向性方位角的RSSI的采样值的累计值之间的关系。在图9中，四个连续的采样点对应于一个周期的切换天线11的实现其最大增益的指向性方位角的控制。因此，80个采样点对应于20个周期的指向性切换控制。在大约20个周期时，针对不同指向性方位角的累计值之间的差别减小。然而，此后，累计值之间的差别增大到大得足以具体判定发射器200所在的位置的方位角的大小。图10示出了在顺次地将天线11的指向性方位角切换到各个发射器200所在位置的指向性方位角中的每一个的周期执行100次的情况下在天线11的各个指向性方位角上获得的采样值的累计值。在该实
11施方式中，在指向性方位角切换到发射信号的方位角的情况下获得的累计值与在指向性方位角切换到没有发射信号的方位角的情况下获得的累计值之间的差值为大约40dB (图9中示出)。累计值之间的差值的大小使得能够准确地判定正在发射信号的发射器200所在位置的方位角。执行天线11的实现其最大增益的指向性方位角的切换的次数、即执行累计的次数能够任意设定，并且能够通过考虑轮胎气压监测系统的与方位角识别精确度、用于采样的装置的成本等有关的各种要求来适当地设定。构成本实施方式的接收器单元100的控制电路16和计算电路15被构造成CPU及类似装置。在图11中示出了 CPU的处理程序。顺带地，图11中所示的处理程序可以一直执行，或者也可以在接收到预定电平或更高电平的信号时才起动。特别地，可以在其中任意一个轮胎300输出信号的定时起动该处理程序。在步骤100，CPU假设天线11面对四个轮胎300的方位角中的一个，并进行对RSSI 的采样。接着在步骤102，CPU分别累计各个指向性方位角的采样值作为累计值H(FR)、 H(FL)^H(RL)和HO )。接着在步骤104，CPU判断发射持续时间T是否结束。如果发射持续时间T尚未结束(在步骤104为否)，程序进行到步骤105，在步骤105，CPU控制切换电路17以将指向性方位角移位至轮胎300的下一个方位角。在步骤105之后，程序返回到步骤100。于是，重复执行步骤100到步骤105的循环，直至在步骤104判定发射持续时间T 已经结束。如果在步骤104判定发射持续时间T已经结束，那么程序进行到步骤106，在步骤106，CPU从累计值H(FR)、H(FL)、H(RL)和H(RR)中判定最大的值。然后，CPU具体地将累计值H在所有累计值中为最大的天线11的指向性方位角判定为正在发射信号的轮胎300 的方位角。此外，每个轮胎300构造成发射其轮胎ID。因此，在下面的步骤110，CPU更新存储有轮胎300的轮胎ID与所在位置之间关系的表。由于表以这种方式进行更新，所以从那时起能够通过轮胎ID具体判定轮胎300的位置。因此，能够容易地识别异常轮胎。在使用轮胎ID的情况下，CPU可以在任意更新定时更新指示轮胎300的轮胎ID与所在位置之间的这种关系的表。此外，该轮胎气压监测系统能够始终检测来自轮胎300的信号的发射方位角，也就是说，即使在车辆正在行驶时也能够检测。因此，该系统能够识别正在发射信号的轮胎300，而无需使用轮胎ID。根据本发明第二实施方式的轮胎气压监测系统的设备构造与第一方式的相同。因此，下文将不再描述与前述实施方式中的组成元件相同的组成元件。返回参考图7，将描述第二实施方式的操作。在图7中，在间隔F中的每一段持续时间T/4中，判定四个采样值中的最大值。然后，对于天线11的实现其最大增益的指向性方位角中的每个方位角，在一条信息的发射持续时间T期间累计或计算具有最大值的事件的数量。当发射持续时间T结束时，将具有最大值的事件数的计数最大的指向性方位角具体地判定为信号发射的方位角。在图12中示出了由构成接收器单元100的CPU执行的程序。在步骤200，CPU对接收的信号进行采样。在于步骤202处判定持续时间Τ/η结束之前，CPU重复地执行步骤 200到步骤204的过程以分别为天线11的实现其最大增益的指向性方位角中的每一个方位角存储采样值。在此应当指出，上述持续时间Τ/η中η为整数，并且Τ/η为指向性切换控制的一个周期的时间。如果在步骤202判定指向性切换控制的一个周期Τ/η已经结束，则程序进行到步骤206，在步骤206判定在该周期Τ/η中具有最大值的、天线11的实现其最大增益的指向性方位角。然后，分别为每个指向性方位角存储具有最大值的事件数，作为累计事件数 H (FR)、H (FL)、H (RL)和 H (RR)。接着，在步骤208，CPU判断发射持续时间T是否已经过去。如果发射持续时间T 还没有过去，那么程序返回到步骤204，以重复上述过程。然后，在步骤206分别为每个指向性累计具有最大值的累计事件数。如果在步骤208判定发射持续时间T已经过去，则CPU 在步骤210从累计事件数H(FR)、H(FL)、H(RL)和H(RR)中判定出最大计数。然后，在步骤 212，将具有最大计数的、天线11的实现其最大增益的指向性方位角具体判定为正在发射信号的方位角。此外，每个轮胎300构造成发射其轮胎ID。因此，在步骤214，CPU更新存储有轮胎300的轮胎ID与所在位置之间关系的表。由于表以这种方式进行更新，所以从那时起能够通过轮胎ID具体判定轮胎300的位置。因此，能够容易地识别异常轮胎。在该实施方式中，如果周期Τ/η相对于轮胎300的旋转速度变长，则天线11的实现其最大增益且具有最大RSSI的指向性方位角与正在发射信号的轮胎300的方位角不一致的可能性增大。特别地，如果每单位时间的RSSI的变化量变大，则如上所述RSSI与指向性方位角之间的关系颠倒。因此期望，轮胎300的旋转速度越快，使指向性切换控制的周期 Τ/η越短，或者轮胎300的旋转速度越大，使Τ/η中的数字η越大。同样在该实施方式中，在使用轮胎ID的情况下，CPU可以在任意更新定时更新指示轮胎300的轮胎ID与所在位置之间的上述关系的表。此外，该轮胎气压监控系统能够始终检测来自轮胎300的发射信号的方位角，也就是说，即使当车辆正在行驶时也能够检测。 因此，该系统能够判断正在发射信号的轮胎300，而无需使用轮胎ID。图13示出了在一条信息的发射持续时间T期间切换天线11的实现其最大增益的指向性的次数与在其中一个上述控制周期内分别针对每个指向性方位角计数的事件(在该事件中，对应的其中一个指向性方位角具有最大值)的累计数量之间的关系。四个连续的采样点对应于切换天线11的实现其最大增益的指向性的控制的一个周期。因此，80个采样点对应于20个周期的指向性切换控制。当周期数等于或大于20时，不同指向性方位角上的累计事件数之间的差别增至到大得足以具体地判定正在发射信号的发射器200所在位置的方位角的大小。尽管本文没有详细描述指向性可切换的天线11的构造，但是能够使用例如在日本专利申请公开文献No. 2001-24431 (JP-A-2001-24431)中描述的指向性可切换的天线。尽管在前述实施方式中，轮胎气压监测系统从所有轮胎300都接收轮胎信息，但是也可以采用仅接收预先判定的任意轮胎的轮胎信息的构造。尽管已经参照本发明的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明并不局限于所述实施方式或构造。相反，本发明意在含盖各种改型及等同配置。另外，尽管以多种示例性组合及构造示出了所公开的本发明的各种元件，但是包括或多或少的元件或者包括仅一个元件的其它组合及构造也落在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种轮胎信息监测设备，所述轮胎信息监测设备通过从针对车辆的多个轮胎各自设置的多个发射器中的对应一个发射器间歇地发射所检测的关于每个轮胎的信息并通过附接于所述车辆的天线接收所述信息来监测每个轮胎的状态，其特征在于包括指向性控制装置，所述指向性控制装置用于控制所述天线的指向性方位角，使得在所述信息的发射持续时间期间重复地执行多个周期的所述指向性方位角的改变，在所述指向性方位角的改变中，实现所述天线的最大增益的所述指向性方位角被切换到每个轮胎位置的方位角；采样装置，所述采样装置用于分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对由所述指向性控制装置控制的所述天线所接收到的值进行采样；累计装置，所述累计装置用于将所述采样装置采样的多个值分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角分类成多个组，并且分别累计针对每个组的各值；以及方位角判定装置，所述方位角判定装置用于将如下的组的所述指向性方位角所示的轮胎位置判定为配备有正在发射所述信息的发射器的轮胎位置该组的由所述累计装置累计的值是多个组中的由所述累计装置累计的各值中的最大值。
2.如权利要求1所述的轮胎信息监测设备，其中，在所述发射持续时间期间进行的所述指向性方位角的改变的周期数大于或等于20。
3.如权利要求1所述的轮胎信息监测设备，其中，在所述发射持续时间期间进行的所述指向性方位角的改变的周期数随着所述轮胎的旋转速度增大而增大。
4.如权利要求1至3中任一项所述的轮胎信息监测设备，其中，所述发射持续时间为 15毫秒。
5.一种轮胎信息监测设备，所述轮胎信息监测设备通过从针对车辆的多个轮胎各自设置的多个发射器中的对应一个发射器间歇地发射所检测到的关于每个轮胎的信息并通过附接于所述车辆的天线接收所述信息来监测每个轮胎的状态，其特征在于包括指向性控制装置，所述指向性控制装置用于控制所述天线的指向性方位角，使得在所述信息的发射持续时间期间重复地执行多个周期的所述指向性方位角的改变，在所述指向性方位角的改变中，实现所述天线的最大增益的所述指向性方位角被切换到每个轮胎位置的方位角；采样装置，所述采样装置用于分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对由所述指向性控制装置控制的所述天线所接收到的值进行采样；最大值事件数计数装置，所述最大值事件数计数装置用于在每个周期的所述指向性方位角的改变中从多个所述指向性方位角中确定具有由所述采样装置采样的最大值的所述指向性方位角，并且分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对具有所述最大值的事件数进行计数；以及方位角判定装置，所述方位角判定装置用于将如下的指向性方位角所示的轮胎位置判定为配备有正在发射所述信息的发射器的轮胎位置在多个所述指向性方位角中，该指向性方位角的由所述最大值事件数计数装置计数的事件数是最大的。
6.如权利要求5所述的轮胎信息监测设备，其中，在所述发射持续时间期间进行的所述指向性方位角的改变的周期数大于或等于20。
7.如权利要求5所述的轮胎信息监测设备，其中，在所述发射持续时间期间进行的所述指向性方位角的改变的周期数随着所述轮胎的旋转速度增大而增大。
8.如权利要求5至7中任一项所述的轮胎信息监测设备，其中，所述发射持续时间为 15毫秒。
9.一种监测每个轮胎的状态的轮胎信息监测设备，其特征在于包括针对车辆的多个轮胎分别设置的多个发射器，每个发射器间歇地发射所检测的关于多个轮胎中的对应一个轮胎的信息；天线，所述天线附接于所述车辆并接收由所述发射器发射的所述信息； 指向性控制装置，所述指向性控制装置用于控制所述天线的指向性方位角，使得在所述信息的发射持续时间期间重复地执行多个周期的所述指向性方位角的改变，在所述指向性方位角的改变中，实现所述天线的最大增益的所述指向性方位角被切换到每个轮胎位置的方位角；采样装置，所述采样装置用于分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对由所述指向性控制装置控制的所述天线所接收到的值进行采样；累计装置，所述累计装置用于将所述采样装置采样的多个值分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角分类成多个组，并且分别累计针对每个组的各值；以及方位角判定装置，所述方位角判定装置用于将如下的组的所述指向性方位角所示的轮胎位置判定为配备有正在发射所述信息的发射器的轮胎位置该组的由所述累计装置累计的值是多个组中的由所述累计装置累计的各值中的最大值。
10.一种监测每个轮胎的状态的轮胎信息监测设备，其特征在于包括针对车辆的多个轮胎分别设置的多个发射器，每个发射器间歇地发射所检测的关于多个轮胎中的对应一个轮胎的信息；天线，所述天线附接于所述车辆并接收由所述发射器发射的所述信息； 指向性控制装置，所述指向性控制装置用于控制所述天线的指向性方位角，使得在所述信息的发射持续时间期间重复地执行多个周期的所述指向性方位角的改变，在所述指向性方位角的改变中，实现所述天线的最大增益的所述指向性方位角被切换到每个轮胎位置的方位角；采样装置，所述采样装置用于分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对由所述指向性控制装置控制的所述天线所接收到的值进行采样；最大值事件数计数装置，所述最大值事件数计数装置用于在每个周期的所述指向性方位角的改变中从多个所述指向性方位角中确定具有由所述采样装置采样的最大值的所述指向性方位角，并且分别针对被切换到每个轮胎位置的方位角的每个所述指向性方位角对具有所述最大值的事件数进行计数；以及方位角判定装置，所述方位角判定装置用于将如下的指向性方位角所示的轮胎位置判定为配备有正在发射所述信息的发射器的轮胎位置在多个所述指向性方位角中，该指向性方位角的由所述最大值事件数计数装置计数的事件数是最大的。
全文摘要
在发射持续时间(T)期间反复地进行多个周期的指向性方位角的改变，在所述指向性方位角改变中，实现天线(11)的最大增益的天线(11)的指向性方位角被切换到轮胎(300)的方位角。分别针对进行了切换的每个指向性方位角对指向性方位角受到控制的天线(11)的输出值进行采样。分别针对每个指向性方位角对采样值进行分组，并分别针对每个组累计这些采样值。累计值最大的组的指向性方位角所指示的轮胎(300)位置被判定为配备有正在发射所述信息的发射器(200)的轮胎(300)所在的位置。
文档编号B60C23/04GK102378699SQ201080014802
公开日2012年3月14日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年4月8日
发明者井手信宏, 村松润哉, 渡边俊明, 罗胜郁 申请人:丰田自动车株式会社