选择用于射频调试的轮胎压力监测系统传感器模块的制作方法

1.本公开总体上涉及选择用于射频(rf)调试的轮胎压力监测系统(tpms)传感器模块。


背景技术：

2.轮胎压力监测系统(tpms)在车辆安全和减排中起重要作用。该市场的大部分由直接轮胎压力监测系统服务，其中每个轮胎包含tpms传感器模块。因此，电池供电的传感器模块被组装在轮胎的内部以监测其轮胎压力。传感器模块包含压力传感器、微控制器、射频(rf)发射器和硬币电池单元。
3.主要地，传感器模块测量轮胎压力并使用单向链路将测量数据发射到车辆中的中央单元。由于电池不能改变，传感器模块寿命由电池寿命确定。功率消耗的主要部分由rf发射产生。因此，尽可能地降低rf发射的功耗是一项重要的任务。
4.传感器模块还可以具有低频(lf)接收器，其用于在车辆生产中或在修理车库中(例如，在更换模块或用于维护已经使用的传感器模块的固件更新的情况下)将传感器模块安装到轮胎之后配置tpms传感器模块。通常，诸如车辆电子控制单元(ecu)或配置工具的外部配置单元配置tpms传感器模块。
5.lf信号的一个优点是其短距离，这确保仅一个单个tpms传感器模块足够靠近发射器以接收lf信号。该优点也成为缺点，因为配置单元需要非常靠近tpms传感器模块。这意味着tpms传感器模块需要移动进入到配置单元附近，反之亦然。
6.通常，从传感器模块到车辆的下行链路通信经由rf发射器以315mhz或434mhz实现，而到传感器模块的上行链路通信经由lf接收器以125khz实现。因此，具有两个通信信道的两个通信装置用于车辆和传感器模块之间的双向通信。这增加了整个tpms传感器模块的成本。
7.另一方面，如果用rf接收器替换lf接收器，那么可通过实施用于双向通信的一种rf技术来降低成本。然而，rf信号具有更长的范围，并且与其他tpms传感器模块串扰的风险增加。
8.为了适当地评估每个轮胎，配置单元必须能够单独地与每个tpms传感器模块连接。这意味着，配置单元必须能够检测一个或多个tpms传感器模块并且基于某些标准来选择tpms传感器模块中的一个tpms传感器模块以：(1)与其形成通信链路，使得其可以相应地配置tpms传感器模块，以及(2)随后将从其接收的通信与其他tpms传感器模块区分开。它还意味着配置单元应该定位每个tpms传感器模块，因为它知道哪个tpms传感器模块位于哪个轮胎位置(例如，左前、右后等)。
9.在通信技术从lf变为rf的情况下，必须发现新方法仅与一个所选择的tpms传感器模块通信，即使其他tpms传感器模块接近。因此，可能期望能够检测每个tpms传感器模块并与其选择性地通信的改进的tpms。


技术实现要素：

10.一个或多个实施例提供了一种轮胎压力监测系统(tpms)，其包括tpms传感器模块和通信接口设备。tpms传感器模块具有传感器标识符(id)并且包括：压力传感器，被配置为测量第一轮胎的内部空气压力并且生成第一轮胎压力信息；以及第一射频(rf)收发器，其被配置为发射tpms信号，该tpms信号包括至少传感器id。通信接口设备包括第一天线阵列和第一处理电路，第一天线阵列被配置为接收tpms信号，第一处理电路被配置为对tpms信号执行第一到达角(aoa)测量以确定tpms传感器模块相对于第一天线阵列的第一角方向是否在第一预定角窗口内，其中处理电路还被配置为在tpms传感器模块的第一角方向在第一预定角窗口内的第一条件下与tpms传感器模块建立通信，并且在tpms传感器模块的第一角方向不在第一预定角窗口内的第二条件下不与tpms传感器模块建立通信。
11.一个或多个实施例提供了一种与tpms传感器模块通信的方法，方法包括：由tpms传感器模块发射tpms信号，tpms信号至少包括tpms传感器模块的传感器标识符(id)；由通信接口设备对tpms信号执行到达角(aoa)测量，以确定tpms信号相对于通信接口设备的天线阵列的角方向是否在预定角窗口内；以及由通信接口设备确定是否与tpms传感器模块通信，包括在角方向在预定角窗口内的第一条件下与tpms传感器模块建立通信，并且在角方向不在预定角窗口内的第二条件下不与tpms传感器模块建立通信。
12.一个或多个实施例提供了一种轮胎压力监测系统(tpms)，其包括tpms传感器模块和通信接口设备。通信接口设备包括第一天线阵列和第一射频(rf)收发器，第一rf收发器被配置为根据第一天线切换方案经由第一天线阵列发射第一相移信号，其中第一相移信号中的至少一个第一相移信号包括第一离开角(aod)信息。tpms传感器模块包括：压力传感器，被配置为测量第一轮胎的内部空气压力并生成第一轮胎压力信息；第二rf收发器，被配置为接收第一相移信号；以及处理电路，被配置为使用第一aod信息来对第一相移信号执行第一aod测量，以确定通信接口设备相对于tpms传感器模块的第一角方向，其中处理电路被配置为确定第一角方向是否在第一角窗口内，并且在第一角方向在第一角窗口内的第一条件下向通信接口设备发射响应信号。
13.一个或多个实施例提供了一种与tpms传感器模块通信的方法，方法包括：由通信接口设备根据天线切换方案发射相移信号，其中相移信号中的至少一个相移信号包括第一离开角(aod)信息；由tpms传感器模块对相移信号执行离开角(aod)测量，以确定通信接口设备相对于tpms传感器模块的角方向是否在角窗口内；响应于确定角方向在角窗口内，由tpms传感器模块向通信接口设备发射响应信号；以及响应于确定角方向不在角窗口内，由tpms传感器模块确定不发射响应于相移信号的响应信号。
附图说明
14.本文参考附图描述了实施例。
15.图1图示了根据一个或多个实施例的轮胎压力监测系统(tpms)；
16.图2是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统的示意图；
17.图3是根据一个或多个实施例的使用到达角(aoa)测量值与tpms传感器模块选择性地通信的方法的流程图；
18.图4是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统的示意图；
19.图5是根据一个或多个实施例的使用多个接口设备使用aoa测量值与tpms传感器模块选择性地通信的方法的流程图；
20.图6是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统的示意图；
21.图7是根据一个或多个实施例的使用多个接口设备使用出发角(aod)测量值与tpms传感器模块选择性地通信的方法的流程图；以及
22.图8是根据一个或多个实施例的接口设备的示意性框图。
具体实施方式
23.在下文中，阐述了细节以提供对示例性实施例的更透彻的解释。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其他实例中，以框图形式或以示意图而不是详细地示出公知的结构和设备，以避免模糊实施例。另外，除非另有特别说明，否则下文描述的不同实施例的特征可以彼此组合。
24.此外，等同或相似的元件或具有等同或相似功能的元件在以下描述中用等同或相似的附图标记表示。由于在附图中给予相同或功能等同的元件相同的附图标记，因此可以省略对具有相同附图标记的元件的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元件提供的描述是可相互交换的。
25.在这方面，方向术语，例如“顶部”、“底部”、“下方”、“上方”、“前面”、“后面”、“背向”、“前导”、“尾随”等，可以参考所描述的附图的取向来使用。因为实施例的部分可以以多个不同的取向定位，所以方向术语用于说明的目的。应当理解，在不脱离由权利要求限定的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义。权利要求中使用的方向术语可以帮助定义一个元件与另一个元件或特征的空间或位置关系，而不限于特定取向。例如，可以参考另一元件或特征来描述横向、竖直和重叠的空间或位置关系，而不限于设备作为整体的特定取向。
26.应当理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
27.在本文描述或附图中示出的实施例中，任何直接电连接或耦合(即，没有附加中间元件的任何连接或耦合)也可以通过间接连接或耦合(即，具有一个或多个附加中间元件的连接或耦合，反之亦然)来实现，只要连接或耦合的一般目的(例如，发射某种信号或发射某种信息)基本上被维持即可。可以组合来自不同实施例的特征以形成进一步的实施例。例如，关于一个实施例描述的变化或修改也可以适用于其他实施例，除非有相反的说明。
28.在不脱离本文描述的实施例的方面的情况下，本文可以使用术语“基本上”和“大约”来考虑在工业中被认为可接受的小的制造公差(例如，在5％内)。例如，具有近似电阻值的电阻器实际上可以具有在该近似电阻值的5％的范围内的电阻。
29.在本发明中，包含序数(例如“第一”、“第二”等)的表达可以修改各种元件。然而，这些元件不受上述表达式的限制。例如，上述表达不限制元素的顺序和/或重要性。以上表达仅用于区分元件与其它元件的目的。举例来说，第一框及第二框指示不同框，但两者均为框。对于进一步的示例，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，
并且类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
30.实施例涉及传感器和传感器系统，并且涉及获得关于传感器和传感器系统的信息。传感器可以指将待测量的物理量转换成电信号(例如，电流信号或电压信号)的部件。物理量可以例如包括磁场(例如，地球的磁场)、电场、压力、加速度、温度、力、电流或电压，但不限于此。如本文所述，传感器设备可以是角度传感器、线性位置传感器、速度传感器、运动传感器、压力传感器、加速度传感器、温度传感器、磁场传感器等。
31.磁场传感器例如包括测量磁场的一个或多个特性(例如，磁场通量密度的量、场强、场角度、场方向、场取向等)的一个或多个磁场传感器元件。对应于检测和/或测量生成磁场的元件(例如，磁体、载流导体(例如，导线)、地球或其他磁场源)的磁场模式。
32.传感器电路可以被称为信号处理电路和/或信号调节电路，其以原始测量数据的形式从压力场传感器元件接收信号(即，传感器信号)。传感器电路可以包括将来自压力传感器的模拟信号转换为数字信号的模数转换器(adc)。传感器电路还可以包括对数字信号执行一些处理(例如，以准备用于发射的轮胎压力信息)的数字信号处理器(dsp)。因此，传感器封装包括经由信号处理和/或调节来调节和放大压力传感器的小信号的电路。
33.如本文所用，信号调节是指操纵模拟信号，使得信号满足下一级的要求以进行进一步处理。信号调节可以包括从模拟(例如，经由模数转换器)转换为数字、放大、滤波、转换、偏置、范围匹配、隔离以及使传感器输出适合于调节之后的处理所需的任何其他过程。
34.根据一个或多个实施例，压力传感器和传感器电路都被容纳(即，被集成)在同一芯片封装(例如，塑料密封封装，诸如引线封装或无引线封装，或表面安装器件(smd)封装)中。该芯片封装也被称为传感器封装。传感器封装可以与其他部件组合以形成传感器模块、传感器设备等。
35.如本文所使用的，传感器设备可以指包括如上所述的传感器和传感器电路的设备。传感器设备可以被集成在单个半导体管芯(例如，硅管芯或芯片)上，但是在其他实施例中，多个管芯可以用于实现传感器设备。因此，传感器和传感器电路设置在同一半导体管芯上或同一封装中的多个管芯上。例如，传感器可以在一个管芯上并且传感器电路在另一个管芯上，使得它们在封装内彼此电连接。在这种情况下，管芯可以由相同或不同的半导体材料构成，例如gaas和si，或者传感器可以溅射到不是半导体的陶瓷或玻璃片。
36.图1示出了根据一个或多个实施例的轮胎压力监测系统。轮胎压力监测系统包括整体式tpms传感器模块100和被配置为与tpms传感器模块100通信的通信接口设备110。tpms传感器模块100是安装在轮胎内部的直接tpms传感器。tpms传感器模块100包括压力传感器11、微控制器单元(mcu)12、射频(rf)收发器13、可选的加速度传感器14、可选的温度传感器15、adc16、电池17和天线18。
37.特别地，加速度传感器14可以是单轴加速度计或多轴加速度计，其用于测量由汽车运动生成的加速度(例如，用于运动检测)和/或测量地球重力场。在后一种情况下，由于轮胎旋转，测量地球重力场产生具有1g幅度的正弦信号。换句话说，当加速度传感器围绕轴线旋转时(即，当轮胎围绕其轴线旋转时)，从移动通过地球的加速度传感器的运动产生正弦信号。该正弦信号被称为+/-1g信号。该+/-1g信号可以用于计算tpms传感器模块相对于车轮轴线的角位置。
38.压力传感器11可以被并入作为典型半导体技术的一部分，并且可以是微机电系统
(mems)压力传感器。因此，压力传感器11可以使tpms传感器模块100能够帮助监测轮胎压力。压力传感器11、加速度传感器14和温度传感器15各自测量对应的物理量并且以电信号的形式向adc16提供模拟传感器信息，adc16在向mcu 12提供数字传感器信息之前将模拟信号转换成数字信号。
39.因此，压力传感器11电连接到mcu 12并且被配置为测量轮胎的内部空气压力。tpms传感器模块100还可以包括加速度传感器14，其电连接到mcu 12并且被配置为检测和/或测量轮胎的加速度(例如，用于检测车辆的运动或生成用于感测轮胎的旋转方向的+/-1g信号)。tpms传感器模块100还可以包括温度传感器15，其电连接到mcu 12并且被配置为检测和/或测量轮胎的内部温度，其可以用于补偿一个或多个压力传感器测量值。例如，测量的温度可以用于校正传感器信号的斜率和偏移的温度依赖性。
40.进一步提供电源17(例如，电池单元)以向tpms传感器模块100及其部件供电。
41.mcu 12从压力传感器11接收测量值形式的轮胎压力信息，并处理该信息。mcu 12可以存储轮胎压力信息和/或为rf收发器13准备轮胎压力信息。mcu 12还可以从加速度传感器14接收加速度信息并且从温度传感器15接收温度信息。rf收发器13从mcu 12接收用于发射的所收集数据。
42.耦合到天线18的rf收发器13被配置为经由天线18与诸如车辆电子控制单元(ecu)或应答器的接口设备110通信。虽然不限于此，但是rf收发器13可以是被配置为发射和接收蓝牙信号的蓝牙低功耗(ble)收发器。因此，tpms传感器模块100是ble设备，其除了当由唤醒信号(例如，蓝牙唤醒信号)激活或唤醒时之外保持处于低功率状态(例如，睡眠模式)，并且经由用于数据通信的rf数据通信链路连接到另一个蓝牙设备。功率状态由mcu 12控制。
43.rf收发器13与mcu 12一起用于根据由接口设备110执行的到达角(aoa)测量或由mcu 12执行的离开角(aod)测量的结果来与接口设备110建立rf数据通信链路。
44.对于针对aod的那些方法，mcu 12可以处于睡眠模式，直到它经由其收发器13从接口设备110接收唤醒信号，例如通告信道(advertising channel)上的信号。唤醒信号可以是(例如)通告信号或可以触发mcu 12从低功率状态(例如休眠模式)唤醒的任何其它信号。当mcu 12接收到唤醒信号时，mcu 12唤醒到正常功率模式并且还进入通告发现模式。在通告发现模式期间，mcu 12和接口设备110基于下面要讨论的某些标准来确定它们是否要连接并且由此建立用于双向数据通信的rf(蓝牙)数据通信链路。如果确定要建立rf数据通信链路，则进行rf数据通信链路，并且mcu 12进入连接模式，在连接模式期间，启用与接口设备110的双向数据通信。在通信完成之后，断开rf数据通信链路，并且mcu 12再次进入睡眠模式。另一方面，如果确定不建立rf数据通信链路，则mcu 12重新进入睡眠模式而不与接口设备110建立rf数据通信链路。
45.对于针对aoa的那些方法，mcu 12可以处于睡眠模式，直到它决定唤醒并尝试与接口设备110建立连接(例如，双向通信信道)。mcu 12可以例如基于检测到的压力变化、测量到的加速度超过加速度阈值、通过以预定间隔发生的定期内部唤醒或响应于rf唤醒信号来决定周期性地唤醒以发射唤醒信号。tpms传感器模块100尝试与接口设备110建立连接的间隔可以被称为通告模式。在通告模式期间，tpms传感器模块100可以向接口设备110发射唤醒信号并且等待来自其的响应。mcu 12基于从接口设备110接收的响应信号确定是否建立用于与接口设备110进行双向数据通信的rf数据通信链路。
46.应当注意，在通告信道与rf数据通信链路之间存在区别。通告信道用于发射唤醒信号(例如，通告分组(advertising packets))和可以交换的发现信息，以便确定是否建立rf数据通信链路。它具有不适于发射大量数据的有限带宽。rf数据通信链路是在连接模式中用于交换数据分组的数据信道，数据分组包括诸如配置信息和传感器数据的大量数据。
47.rf收发器13被配置为将传感器数据(例如，压力传感器数据、加速度传感器数据、温度传感器数据、加速度传感器数据)或其他反馈信息，包括从传感器数据导出的反馈信息(例如，速度/速率数据、轮胎旋转周期数据、轮胎负载数据等)发射到接口设备110。rf收发器13与mcu 12一起还用于根据由接口设备110执行的到达角(aoa)测量或由mcu 12执行的离开角(aod)测量的结果来与接口设备110建立rf数据通信链路。
48.因此，rf收发器13电连接到mcu 12并且被配置为将携带传感器数据和/或反馈信息的rf信号发射到接口设备110。rf信号可以由收发器13自主地或响应于mcu 12从接口设备110接收以信息、唤醒信号、唤醒信号、确认或命令形式的数据而发射，其中此数据由rf收发器13接收。
49.在一个实施例中，使用aoa测量，接口设备110被配置为经由一个或多个rf信号检测一个或多个tpms传感器模块，并且基于满足预定标准来选择tpms传感器模块中的一个tpms传感器模块以用于与其建立通信链路。一旦在接口设备110与所选择的tpms传感器模块之间建立通信链路，接口设备110就可以将配置信息、命令和其他数据发送到所选择的tpms传感器模块。它还可以从所选择的tpms传感器模块接收传感器数据和其他数据。
50.在另一个实施例中，使用aod测量，tpms传感器模块100被配置为确定其是否满足用于建立rf数据通信链路的某些标准，并且如果满足，则相应地响应接口设备110以便建立rf数据通信链路。
51.接口设备110可以是被集成在车辆的车身中的ecu或车辆外部的应答器，例如在生产线中或在汽车修理店处使用。作为应答器，接口设备可以是设置工具、诊断和测试工具或任何其他rf收发器。接口设备110被配置为与每个tpms传感器模块100接口连接以用于其定位以及与其通信。
52.接口设备110包括用于发射唤醒信号和配置信息以及用于接收传感器数据、发现信息和/或定位数据的rf收发器1。接口设备110包括处理单元2，处理单元2包括用于处理传感器数据、发现信息和/或定位数据并且用于进行aoa测量以选择tpms传感器模块中的一个tpms传感器模块用于数据通信的一个处理器。接口设备110还包括用于存储经处理的传感器数据或其他信息(例如，轮胎信息)的存储器单元3。应当理解，虽然示例可以指使用蓝牙低能量(ble)信号进行通信，但是可以替代地使用其他类型的rf信号。
53.接口设备110可以被配置为接收传感器数据并从传感器数据(例如，接触片数据、接触片持续时间数据、速度/速率数据、轮胎旋转数据、轮胎负载数据)导出信息，或者可以直接从rf收发器13(即，从tpms传感器模块100)接收一个或多个这样的信息。
54.另外，接口设备110可以被配置为接收定位数据并确定每个tpms传感器模块100的车轮位置。定位数据可以包括由接口设备用于选择位于与其建立rf数据通信链路的目标角窗口或范围中的tpms传感器模块的aoa信息。
55.如上所述，tpms传感器模块100可以包括加速度传感器14，其电连接到mcu 12并且被配置为检测和/或测量轮胎的离心加速度和/或轮胎的切向加速度，并且生成加速度传感
器数据。加速度传感器数据可以用于检测车辆的运动，计算车辆速度或速率(m/s)，计算轮胎旋转周期(s或ms)，计算轮胎的轮胎磨损，计算行驶距离(km)，确定与车轮的旋转相对应的tpms传感器模块100的旋转方向，并且最终确定tpms传感器模块100位于车轴的哪一侧(例如，左侧或右侧)。
56.如上所述，加速度传感器14可以是集成在单个芯片上的加速度计，并且具有用于生成+/-1g信号的至少一个灵敏度轴。加速度计还可以包括用于生成另一+/-1g信号的第二灵敏度轴。mcu 12可以被配置为接收两个+/-1g信号，并且确定其间的相移。
57.进而，mcu 12可以被配置为基于相移和定位算法(即，指示tpms传感器模块100所在的车辆侧)生成tpms传感器模块100的定位信息，或者可以将相移信息作为定位信息发射到接口设备110或定位模块(例如，图2中的定位模块312)，然后接口设备110或定位模块基于相移信息和定位算法进行车辆侧确定。最后，tpms传感器模块可以经由接口设备110被完全定位(即，左前、右前等)。
58.tpms传感器模块100还包括接收器路径，该接收器路径包括rf收发器13和mcu 12。接收器路径可以用于从接口设备110接收通信数据。通信数据可以包括但不限于配置信息、编程信息(例如，用于刷新固件代码)或tpms传感器模块100的控制信息。rf收发器13可以解调接收到的通信信号并将数据提供给mcu 12。
59.mcu 12还包括被配置为在其中存储信息的存储器19。存储器19还可以被设置在mcu 12外部，并且替代地电耦合到mcu 12。例如，存储器19可以用于存储每个轮胎的轮胎信息，诸如轮胎类型、轮胎尺寸(例如，直径)、轮胎里程或轮胎磨损中的至少一项。轮胎信息可以针对每个轮胎单独提供，并且可以包括轮胎品牌、轮胎尺寸、轮胎材料、轮胎刚度参数、轮胎胎面信息、轮胎季节信息(例如，冬季或夏季轮胎)和其他轮胎特性。存储器19还可以存储表示轮胎的里程和/或轮胎的磨损的数值。这些数值可以由mcu 12例如根据加速度传感器数据来计算。
60.备选地，接口设备110可以存储一条或多条轮胎信息，并且可以例如根据加速度传感器数据和轮胎信息计算表示轮胎的里程和/或轮胎的磨损的数值，并且可以将数值存储在接口设备110处的存储器中。
61.mcu 12包括至少一个处理电路(例如，信号处理器)，其从压力传感器11、加速度传感器14和温度传感器15接收包括各种传感器数据的传感器信号，并且对其执行信号处理和/或调节。例如，至少一个处理电路可以将原始传感器测量值转换成传感器值(例如，轮胎压力值、加速度值和温度值)。另外，如本文所述，mcu 12的至少一个处理电路可以计算以下一项或多项：接触印迹数据、接触印迹持续时间数据、速度/速率数据、轮胎旋转数据、轮胎磨损数据和轮胎负载数据。
62.mcu 12还可以经由控制信号来控制传感器设备中的一个或多个。例如，mcu 12可以提示一个或多个传感器设备进行测量或者可以请求存储在存储器19中的信息。
63.为了使mcu 12计算车辆速度和行驶距离，存储在存储器19中的轮胎直径信息可以与加速度传感器数据一起使用。
64.备选地，mcu 12可以将传感器数据输出到rf收发器13以用于发射到接口设备110。
65.实施例涉及选择一个tpms传感器模块用于rf数据通信，即使其他tpms传感器模块在rf信号的范围内。选择方案基于用作区分不同tpms传感器模块以便对tpms传感器模块中
的一个tpms传感器模块进行选择的基础的方向信息。如果tpms传感器模块位于距接口设备110的特定角方向上，则tpms传感器模块被选择或响应于所接收的唤醒信号。
66.备选地，使用多于仅一个接口设备110，不仅可以使用tpms传感器模块的角方向而且可以使用tpms传感器模块的实际位置作为选择标准。在这种情况下，实际位置可以例如经由三角测量从由两个接口设备110测量的方向信息确定。
67.方向信息可以通过以下两种方法之一获得：由接口设备110执行的aoa测量或由tpms传感器模块执行的aod测量。这些方法的优点在于它们还可以用在具有更高范围的频带中，诸如在蓝牙频带中。因此，它们将使得能够从当前lf接收器设置切换到蓝牙低功耗。此外，蓝牙不限于短距离，因此也可以由车辆的中央单元本身(即，车辆ecu)使用。例如，在不使用所公开的方向信息和选择方案的情况下，蓝牙低功耗通信将遭受与在rf通信范围内但不是目标的其他非预期tpms传感器模块(例如，位于其他车辆中的tpms传感器模块)通信的风险。
68.图2是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统200的示意图。tpms传感器模块通信系统200使用aoa测量值来选择用于通信的tpms传感器模块。tpms传感器模块通信系统200包括接口设备110，其包括用于发射和接收rf信号的天线阵列112。在发现和选择阶段期间，天线阵列112的天线用于检测一个或多个tpms传感器模块并选择tpms传感器模块中相对于天线阵列112位于特定角范围或角窗口中的一个tpms传感器模块以用于连接通信阶段。为此，接口设备110使用天线阵列112来测量关于每个tpms传感器模块的角信息。
69.tpms传感器模块通信系统200还包括多个tpms传感器模块100a-100d，多个tpms传感器模块100a-100d各自被分配有唯一标识符id1、id2、id3和id4。在这种情况下，tpms传感器模块100a-100d被布置在相应的轮胎101a-101d内部，但是也可以被布置在生产线中的轮胎外部。每个tpms传感器模块100a-100d相对于天线阵列12以不同的角方向(角度)布置。因此，每个tpms传感器模块100a-100d相对于天线阵列12位于不同的角范围或窗口中。作为tpms传感器模块100a-100d的每个唯一角方向的结果，接口设备110能够基于它们的角位置单独地选择每一个用于与其建立rf数据通信链路，并且还能够确保没有其他tpms传感器模块被无意地触发。
70.接口设备110被配置为通过经由天线阵列112执行aoa测量来选择tpms传感器模块100a-100d中的一个tpms传感器模块。接口设备110最初可以发送唤醒信号以启动选择过程。唤醒信号可以是对附近的那些tpms传感器模块100a-100d发射至少包含其相应唯一id的tpms信号的请求。因此，唤醒信号触发tpms传感器模块100a-100d从低功率状态唤醒以便发射其id。可选地，来自tpms传感器模块100a-100d的发射还可以包含或跟随有恒定载波(cw)。如果必须提高aoa测量的准确度，则可以使用该载波，或者在一些通信协议(诸如ble)下甚至可以是强制的。
71.在接口设备110发射唤醒信号的备选方案中，每个tpms传感器模块100a-100d(在与接口设备110断开连接时)可以被配置为周期性地从其低功率状态唤醒以发射其tpms信号及其传感器id。在这种情况下，接口设备110可以监测在相对于天线阵列12的预定角窗口中发射的tpms信号，并且当从监测的预定角窗口接收到tpms信号时，发射包括寻址到特定tpms传感器模块的一个或多个消息的响应信号。通过将tpms传感器模块的传感器id包括在消息的报头中，将消息寻址到特定tpms传感器模块。接口设备110忽略在该监测的预定角窗
口之外接收的所有其他tpms信号。
72.接收寻址到其的消息(即，包含其传感器id)的tpms传感器模块还被配置为处理消息的有效载荷。接收未寻址到其的消息(即，包含不同的传感器id)的那些tpms传感器模块还被配置为忽略消息的有效载荷或以其他方式丢弃消息。
73.由于天线阵列12的每个天线具有到相应tpms传感器模块的不同距离，因此每个天线将在不同时间从tpms传感器模块接收tpms信号。这进而导致可以由接口设备110测量的天线之间的相移。结果，用于aoa测量的tpms信号通常可以被称为相移信号。以这种方式，对于每个tpms信号，可以由接口设备110获得源自与相应tpms传感器模块100a-100d的行进距离的差异的天线之间的相移。特别地，接口设备110可以针对每个tpms信号(即，针对每个tpms传感器模块100a-100d)生成相移曲线，并且基于相移曲线来确定rf信号源的方向(即，传入rf信号的角方向)。通过将接收信号的该角方向信息链接到在来自tpms传感器模块的相同接收信号中接收的传感器id，可以识别角方向并将其链接到每个传感器id(即，每个tpms传感器模块100a-100d)。因此，接口设备110可以根据其相应tpms信号的测量相移来明确地计算每个tpms传感器模块100a-100d的角方向。
74.接口设备110通过将所有tpms传感器模块的所确定的角方向与预定角窗口进行比较来确定哪个tpms传感器模块(即，哪个传感器id)从预定角窗口发射tpms信号。备选地，接口设备110可以直接将相移分布与预定义的一组相移范围进行比较(即，天线1与2之间的测量相移在预定义的相移范围内，天线2与3之间的测量相移在另一预定义的相移范围内，等等)。如果相应天线对之间的所有测量相移在其相应的预定义相移范围内，则可以推断出tpms信号所源自的tpms传感器模块的角方向在预定角窗口内。另一方面，如果相应的天线对之间的一个或多个测量的相移不在其相应的预定义相移范围内，则可以推断出tpms信号所源自的tpms传感器模块的角方向不在预定角窗口内。
75.接口设备110选择角方向满足预定角窗口的tpms传感器模块并与其建立rf数据通信链路。例如，接口设备发射寻址到所选择的tpms传感器模块的传感器id的一个或多个消息。在该示例中，接口设备110已经确定具有id3的tpms传感器模块110c已经满足角窗口标准并且将寻址消息发射到tpms传感器模块100c。寻址的消息可以包括对来自所选tpms传感器模块100c的数据(例如，传感器数据和/或诊断数据)的请求。
76.通过接收经由传感器id寻址到所选择的tpms传感器模块的rf信号，建立rf数据通信链路，并且所选择的tpms传感器模块能够执行与接口设备110的双向数据通信。尚未被选择用于通信的其他tpms传感器模块重新进入它们可以等待下一个唤醒信号的低功率状态。
77.接口设备110可以改变预定角窗口以便与不同的tpms传感器模块通信。如果接口设备110是车辆ecu，则车辆ecu可以编程有每个车轮的相对角窗口信息。因此，车辆ecu可以通过调整预定角窗口以对应于以特定车轮区域(左前、右前、左后、右后等)为目标的车辆的特定区域来选择与哪个tpms传感器模块通信。实现为车辆外部的工具的接口设备110可以执行类似的功能。
78.备选地，预定角窗口可以保持固定，并且tpms传感器模块可以横向移动经过接口设备，使得每个tpms传感器模块最终移动到预定角窗口中以由接口设备110选择。
79.在测量和分析来自每个tpms传感器模块100a-100d的tpms信号的备选方案中，借助于相移器，天线阵列112的角接收窗口可以由接口设备110配置，使得只有从角方向到达
的tpms信号可以在角接收窗口内被接收。因此，从天线阵列112的角接收窗口外部到达的tpms信号将不会被接收和/或滤除。以这种方式，只有一个tpms传感器模块可以满足角接收窗口要求，并且接口设备110被配置为选择其tpms信号在天线阵列112的角接收窗口内被接收的tpms传感器模块。
80.总之，tpms传感器模块100发射跟随有载波(例如，恒定音调扩展)的通告分组。通告分组包含载波的持续时间。接口设备110接收通告分组和载波。在接收载波时，接口设备110通过其天线切换并测量它们之间的相位差以确定到达角，然后将到达角与预定角窗口进行比较以确定是否与tpms传感器模块100建立数据通信链路。
81.图3是根据一个或多个实施例的使用aoa测量值与tpms传感器模块选择性地通信的方法300的流程图。方法300包括tpms传感器模块在tpms信号中发射其id以及可选的进一步数据(操作305)。接口设备110接收id并确定发射tpms信号的角方向(操作310)。接口设备110将tpms信号的发射路径的所确定的角方向与预定义的角窗口或范围进行比较(操作315)，并且确定是否与tpms传感器模块通信(是或否)。如果所确定的角方向在预定义角窗口内(是)，则接口设备110用tpms寻址消息进行响应，所述tpms寻址消息以具有选定id的tpms传感器模块为目标(操作320)。寻址的消息可以包括对来自所选tpms传感器模块的数据(例如，传感器数据和/或诊断数据)的请求。如果所确定的角方向不在预定角窗口内(否)，则接口设备110不响应位于预定角窗口之外的tpms传感器模块(操作325)。在没有从接口设备接收到响应的预定时间段(即，超时时段)之后，tpms传感器模块返回到低功率状态。
82.图4是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统400的示意图。与系统200类似，tpms传感器模块通信系统400使用aoa测量结果。它还可以用于根据期望的实现来执行aod测量。然而，tpms传感器模块通信系统400包括多个接口设备，包括第一接口设备110a和第二接口设备110b，以执行通信选择。接口设备110a、110b中的一个接口设备可以被配置为从设备，而另一个可以被配置为最终进行选择的主设备。或者，两个接口110a、110b都是从设备，并且可以提供与两个接口设备110a、110b通信并进行选择的可选的主控制器120。
83.每个接口设备110a、110b从tpms传感器模块100a-100d接收tpms信号并且确定每个tpms信号的角方向。主设备收集每个tpms信号的角方向信息，并且基于在两个接口设备110a、110b处测量的角方向和接口设备110a、110b相对于彼此的已知布置来确定对应tpms传感器模块的绝对位置(包括角度和距离)。例如，接口设备110a、110b的位置可以是固定的，其间具有固定距离d。具体地，主设备使用在每个接口设备110a、110b处测量的角方向信息和接口设备110a、110b之间的预定义距离d对对应tpms传感器模块的绝对位置进行三角测量。
84.主设备被配置为确定每个tpms传感器模块的位置并且选择tpms传感器模块的位于预定区域中或简单地最接近特定点的传感器id。预定区域可以由表示接口设备110a、110b的两个角窗口的角锥的交点限定。最后，主设备触发接口设备中的一个接口设备以发射寻址到具有选定id的tpms传感器模块的一个或多个消息。在这种情况下，发现tpms传感器模块100b位于由预定角窗口和预定距离范围限定的预定区域中并且被选择用于通信。
85.对于该方法，为了促进定位，接口设备110a、110b还可以在将信息发送到主设备之
前已经预选择位于某个预定角窗口中的tpms传感器模块。换句话说，每个接口设备110a、110b可以根据它们彼此的选择位置预配置有不同的角窗口，并且识别被确定为在其预定角窗口内的对应tpms传感器模块。然后，每个接口设备110a、110b将该tpms传感器模块报告给主设备(即，报告给接口设备110a、110b中的任一个或主控制器120)以供进一步处理和选择。
86.图5是根据一个或多个实施例的使用多个接口设备使用aoa测量值与tpms传感器模块选择性地通信的方法500的流程图。方法500包括tpms传感器模块在tpms信号中发射其id以及可选的进一步数据(操作505)。n个接口设备中的每个接口设备接收具有id的tpms信号，并且每个接口设备确定发射tpms信号的相应角方向(操作510-1、510-2、
……
、510-n)。被指定为主设备的接口设备1从每个其他接口设备收集所确定的角方向，并确定tpms传感器模块的位置(操作515)。被指定为主设备的接口设备1将所确定的位置与预定义区域(例如，由预定义角窗口和预定义距离窗口定义)进行比较，并且确定所确定的位置是否在预定义区域内(操作520)，以便确定是否与tpms传感器模块通信(是或否)。如果所确定的位置在预定义区域内(是)，则接口设备1利用以目标为具有所选择的id的tpms寻址消息进行响应(操作525)。寻址的消息可以包括对来自所选tpms传感器模块的数据(例如，传感器数据和/或诊断数据)的请求。如果所确定的位置不在预定义区域内(否)，则接口设备不响应位于预定义区域之外的tpms传感器模块(操作530)。在没有从接口设备接收到响应的预定时间段(即，超时时段)之后，tpms传感器模块返回到低功率状态。
87.图6是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统600的示意图。tpms传感器模块通信系统600使用aod测量结果来选择用于通信的tpms传感器模块。tpms传感器模块通信系统600包括接口设备110，其包括用于发射和接收rf信号的天线阵列112。
88.在发现和选择阶段期间，天线阵列112的天线用于根据天线切换方案发射相移信号(即，通告或检测信号)。相移信号包括接口设备110的标识符(id)，使得如果tpms传感器模块基于aod测量确定要与该接口设备110建立通信，则tpms传感器模块可以用寻址到该id的消息进行响应。
89.特别地，由于彼此的空间分离，天线阵列112的每个天线位于距tpms传感器模块不同的距离处。这适用于每个tpms传感器模块100a-100d。与阵列112的相应天线的行进距离的差异导致从一个天线发射的每个唤醒信号相对于由其他天线发射的唤醒信号具有不同的相移。tpms传感器模块的mcu 12可以检测天线之间的这些相移，以确定接口设备110的角方向。
90.在发射相移信号(即，通告或检测信号)期间，接口设备110在天线阵列112的不同天线之间切换，以发射相应的唤醒信号。当接口设备110从一个天线切换到另一个天线以发射唤醒信号时，由于信号的行进距离的差异，两个发射信号之间发生相移。一个或多个唤醒信号(例如，通告信号中的第一者)包含可含有关于天线切换方案的信息(例如，所使用的天线的数目、其空间布置及切换时间)的一个或多个消息。mcu 12被配置为使用该信息来评估输入唤醒信号的相移，以确定接口设备110的角方向。一个或多个消息还可以定义用于mcu12的预定义角窗口以用于评估接口设备110的角方向。一个或多个消息还可以包括对来自tpms传感器模块的数据(例如，传感器数据和/或诊断数据)的请求。另外，如果需要，接口设备110还可以通过载波扩展唤醒信号，以便提高测量精度。
91.每当接口设备110切换到另一天线时，在由tpms传感器模块接收的通告信号中生成相移。因此，用于aod测量的通告信号通常可以被称为相移信号。tpms传感器模块100在其天线18处接收相移信号，并且mcu 12测量这些相移。最后，利用关于切换方案和天线布置的信息，mcu 12可以明确地确定接口设备110的角方向。如果通过执行比较，mcu 12确定该角方向与某个预定角窗口匹配(即，在该角窗口内)，则mcu 12通过例如经由寻址到接口设备110的id的消息发射所请求的数据(例如，传感器和/或诊断数据)来响应接口设备110。否则，如果角方向与预定义角窗口不匹配，则mcu 12不对唤醒信号作出反应并且返回到低功率状态。
92.在该示例中，tpms传感器模块100c确定接口设备110的测量角方向在预定义角窗口内，并且用tpms数据信号响应唤醒信号。其他tpms传感器模块100a、100b和100d各自确定接口设备110根据其位置的相应测量角方向不在预定义角窗口内。因此，它们不将响应发射回接口设备110。
93.总之，接口设备110发射跟随有载波(例如，恒定音调扩展)的通告分组。在发射载波时，接口设备110通过其天线切换。通告分组包含载波的持续时间以及天线切换信息，例如，定义执行从一个天线到下一个天线的切换的切换间隔(例如，每2μs)。tpms传感器模块100接收通告分组并且提取关于载波的持续时间和天线的切换间隔的信息。基于该信息，tpms传感器模块100确定源自天线之间的切换的相移。根据这些相移，结合关于天线的布置的信息(其在通告分组中被预先确定和固定或编码)，tpms传感器模块100可以确定离开角，并且然后随后将离开角与预定角窗口进行比较以确定是否与接口设备110建立数据通信链路。
94.类似于图4中所示的布置，aod测量方法可以通过使用多个接口设备110来扩展。在这种情况下，每个接口设备110a、110b还与它们的通告信号一起发送唯一的角范围(即，相应的预定角窗口)。tpms传感器模块100将使用唯一角范围来比较测量的相移。具体地，tpms传感器模块对每个接口设备110a、110b执行单独的分析，包括将其测量的角方向与对应通告信号中限定的相应预定义角窗口进行比较。例如，mcu 12将接口设备110a的测量角方向与第一预定角窗口进行比较，并且将接口设备110b的测量角方向与不同于第一预定角窗口的第二预定角窗口进行比较。tpms传感器模块然后仅在其确定所有接口设备110a、110b(即，所有测量的角方向)在其相应的预定义角窗口内时才响应接口设备110a、110b。
95.图7是根据一个或多个实施例的使用多个接口设备使用aod测量值与tpms传感器模块选择性地通信的方法700的流程图。方法700包括多个接口设备1、2、
…
、n发射aod信息(例如，接口设备id、相应的预定义角窗口和天线切换方案，诸如所使用的天线的数量、它们的空间布置和切换时间)以及可选的唤醒信号中的其他数据(操作705-1、705-2、
……
、705-n)。tpms传感器模块接收唤醒信号并在其上执行aod测量以确定多个接口设备1、2、
…
、n中的每一个接口设备的角方向(操作710)。tpms传感器模块将每个确定的角方向与相应的预定义角窗口进行比较，以确定每个确定的角方向是否在其相应的预定义角窗口内(操作715)。如果是，则tpms传感器模块通过例如发射所请求的数据来响应接口设备1、2、
…
、n中的至少一个接口设备(操作720)。如果否，则tpms传感器模块不对接口设备1、2、
…
、n中的任一个做出响应并且返回到低功率状态(操作725)。
96.图8是根据一个或多个实施例的接口设备110的示意性框图。图8中所示的接口设
备110表示图1中所示的接口设备110的一个可能实施方案。接口设备110包括相控阵天线112，其被解构为示出可以用于上述基于aoa或aod的选择方法的阵列的各个天线即天线1
…
天线n。天线1发送或接收rf信号rf1，天线n发送或接收rf信号rfn。
97.接口设备110还包括rf开关113、包括锁相环(pll)115和本地振荡器116(例如，晶体振荡器)的rf收发器114、aoa估计器117和中央处理单元(cpu)118。rf收发器114、aoa估计器117和cpu118构成接口设备110的处理电路，该处理电路处理接收到的tpms信号并建立与tpms传感器模块的通信，该tpms传感器模块相对于其角方向与期望的角窗口匹配。
98.本地振荡器116为pll115提供输入频率。pll115从输入频率生成输出频率，其中这两个频率之间的比率被精确地定义。如果rf收发器114处于发射模式，则pll输出频率被用作用于发射的载波频率。如果收发器114处于接收模式，则pll输出频率与从经由rf开关113选择的天线接收的信号混合，以便下变频接收信号的频率以生成基带信号(即，相位信号)。
99.对于aoa测量，rf开关113执行天线的时间复用切换，以将时间复用相移应用于接收到的tpms信号。具体地，rf开关113根据预定的天线切换方案在天线之间切换，以在tpms信号中引起相移。也就是说，由tpms传感器信号发射的tpms信号在选定天线处相对于其在其他天线处的接收发生相移。多个相移被引起并被测量。
100.rf开关113用作天线与rf收发器114之间的接口，仅从根据天线切换方案当前选择的天线向rf收发器114转发接收到的信号。cpu118将控制信号发射到rf开关113以控制其天线切换以选择性地将天线耦合到rf收发器114以及从rf收发器114去耦合。rf开关113被配置为一次一个地将天线阵列112的多个天线顺序地连接到rf收发器114，以基于由cpu118控制的天线切换方案来接收tpms信号。
101.rf收发器114从所选择的天线接收tpms信号并且使用pll115来生成相位信号。本地振荡器116生成参考信号并将参考信号输入到pll115。pll115基于从所选天线接收的tpms信号和参考信号两者来生成相位信号。相位信号具有与所选天线相关联的相移。特别地，所得到的混频信号是低频信号，其然后可以由adc采样以确定载波相对于pll115的相位。
102.pll115将相位信号发射到aoa估计器117。aoa估计器是处理器或处理电路，其包括用于对相位信号进行采样的adc以及当rf开关113在天线之间切换并确定tpms信号从其发出的角方向时评估相位信号的相位跳变(即，相移)的一个或多个处理器。例如，aoa估计器117可以为每个tpms信号生成相移曲线，并且基于对应的相移曲线来确定rf信号源的角方向(即，传入rf信号的角方向)。aoa估计器117向cpu118提供测量的角方向。cpu118通过将角方向与预定角窗口进行比较来评估角方向。如果cpu118确定所测量的角方向在预定角窗口内，则cpu118准备包括目标tpms传感器模块的传感器id和待发射的有效载荷的寻址消息，并且将寻址消息提供给rf收发器114以供天线中的一个发射。当发射时，不发生天线切换，并且选择一个天线(例如，天线1)来发射rf信号。
103.iq采样可以用于确定载波相对于pll115的相位。在这种情况下，生成两个信号。第一个(i信号)源于将接收信号与pll直接混频；第二个(q信号)源于将接收信号与也源于pll但移位90
°
的信号混频。从pll115提供的参考信号可以理想地与载波频率相同。在混频和低通滤波之后，如果pll频率理想地匹配载波频率，则所得到的i和q信号是恒定的，即，振荡部分被去除。aoa估计器117然后可以对i和q信号进行采样，并且确定载波相对于pll的相位
(其对于所有天线是相同的)，其等于arctan(q/i)。
104.对于aod测量，aoa估计器117被禁用，并且rf开关113执行天线的时间复用切换，以应用唤醒信号的时间复用相移。具体地，rf开关113根据预确定的天线切换方案在天线之间切换，以在唤醒信号中引起相移。cpu 118还可以向rf收发器114提供aod信息(例如，接口设备id和天线切换方案，诸如所使用的天线的数量、它们的空间布置和切换时间)和可选的另外的数据以用于唤醒信号中的发射。再次，cpu 118经由发射到其的控制信号来控制rf开关113的切换方案。rf开关113被配置为基于由cpu118控制的用于发射唤醒信号(即，相移信号)的天线切换方案，一次一个地将天线阵列112的多个天线顺序地连接到rf收发器114。
105.尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是清楚的是，这些方面还表示对应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装置的对应块或项目或特征的描述。方法步骤中的一些或全部可以由(或使用)硬件设备(例如，微处理器、可编程计算机或电子电路)执行。在一些实施例中，方法步骤中的某个或多个方法步骤可以由此设备执行。
106.还应当注意，说明书或权利要求中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的每个相应动作的装置的设备来实现。此外，应当理解，说明书或权利要求中公开的多个动作或功能的公开可以不被解释为在特定顺序内。因此，多个动作或功能的公开将不将这些限制为特定顺序，除非这些动作或功能出于技术原因是不可互换的。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或可以分成多个子动作。除非明确排除，否则可以包括这样的子动作并且是该单个动作的公开的一部分。
107.本发明中所描述的技术可以至少部分地以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。例如，所描述的技术的各个方面可以在一个或多个处理器内实现，包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程逻辑阵列(fpga)、可编程逻辑控制器(plc)或任何其他等效的集成或分立逻辑电路以及这些组件的任何组合。术语“处理器”或“处理电路装置”通常可以指任何前述逻辑电路装置，单独或与其他逻辑电路装置组合，或任何其他等效电路装置。包括硬件的控制单元还可以执行本公开的一种或多种技术。控制单元可以使用电信号和数字算法来执行其接收、分析和控制功能，其还可以包括校正功能。此类硬件、软件和固件可以实施于同一设备内或单独设备内以支持本发明中所描述的各种技术。
108.本公开的一个或多个方面可以实现为非暂态计算机可读记录介质，其上记录有体现用于指示处理器执行方法/算法的方法/算法的程序。因此，非暂态计算机可读记录介质可以具有存储在其上的电子可读控制信号，其与可编程计算机系统协作(或能够协作)，使得执行相应的方法/算法。非暂态计算机可读记录介质可以是例如ram、rom、prom、eprom、eeprom、闪存或电子存储器设备。
109.尽管已经公开了各种实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行将实现本文公开的概念的一些优点的各种改变和修改。对于本领域技术人员将显而易见的是，可以适当地替换执行相同功能的其他部件。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。应当提到的是，参考特定附图解释的特征可以与其他附图的特征组合，即使在未明确提到的那些中。对总体发明构思的这种修改旨在由所附权利要求及其合法等同物覆盖。