专利名称：无线测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在远程装置中通过无线通信从连接到一种设备(例如车辆)中元件的传感器接收测量值。
背景技术：
远程接收车辆信息在现有技术中是已知的。美国专利5,442,553、5,758,300、6,295,492、6,604,033、6,611,740、6,636,790和美国已公开的申请2003/0171111都描述了传送车辆元件的信息，而且教导了通过车辆中的中央处理器或数据收集模块来完成。美国专利5,732,074描述了车辆数据到远程计算机的通信，而且公开了通过已知的数据网络协议，例如CAN(控制器局域网络)，进行该通信。美国专利6,263,268教导了根据使用位于车辆上的服务器的请求，向客户端发送车辆数据。
因此，目前，用户必须依赖中间机制，例如中央处理器或CAN通信，以从一种例如车辆的设备上的传感器获得(retrieve)数据。所以，存在对使数据能够从传感器到远程用户直接通信的发明的需要。
发明内容
本发明包括用于远在观察测量的系统，所述系统包括连接到无线通信装置的第一处理器；传感器；和至少一个包括第二处理器的测量装置，对所述第二处理器编程，以(1)从所述传感器接收输入并且(2)与所述第一处理器进行无线通信。对所述第一处理器编程，以通过所述无线通信装置从所述测量装置获得测量值。
图1A提供了本发明的总体概况；图1B提供了可以连接到传感器的测量装置的详细视图；图2描述了用于本发明的一些实施例的数据分组的结构；图3描述了在测量装置中执行的程序指令的流程；图4描述了在从测量装置接收数据的远程装置中执行的程序指令的流程。
具体实施例方式
系统概述图1A提供了本发明的总体概况。远程装置100通常包括处理器102、包括RAM(随机存取存储器)104和ROM(只读存储器)105的存储器103、以及RF调制解调器106。在大多数实施例中，远程装置100还包括用户接口110，其包括显示器112和输入单元114。远程装置100还包括网络插口116，通过该插口进行网络通信，包括无线通信。在一些实施例中，远程装置100可以是个人膝上型或桌上型计算机，诸如个人数字助理或支持JavaTM的装置的手持计算机、蜂窝电话、或本领域技术人员所知道的其它计算装置。与这些装置一起使用的各种显示器和输入单元是本领域所熟知的，并可以用于本发明。
RF调制解调器106被远程装置100用于实现无线通信，有时通过采用本领域技术人员所熟悉的多种标准和技术中的任何一个的无线网络118实现，这些标准和技术包括但不限于蓝牙、IEEE802.11、蜂窝网络、或任何其它本领域技术人员已知的无线传输形式。
从ROM 105或某些外部介质装载到RAM 104中的软件指令是处理器102可执行的，用于配置和获得来自连接到至少一个传感器122a、122b、...、122n的至少一个测量装置120a、120b、...、120n的数据。远程装置100或直接地或通过无线网络118与测量装置120a、120b、...、120n进行通信。
传感器122包括仪表或转换器。在尤其是车辆的设备中的仪表和转换器是本领域技术人员熟知的。例如，可以使用仪表和/或转换器来测量车辆速度、或车辆元件123的压力或温度，其中传感器122连接到该车辆元件123或相反适当地位于最接近车辆元件123的位置。
图1B中详细示出了测量装置120。测量信号处理装置124使测量装置120能够通过直接的无线连接或通过无线网络118与RF调制解调器106进行通信。在一些实施例中，测量信号处理装置124与每一个测量装置120a、120b、...、120n分离并可以互换，而在其它实施例中，测量信号处理装置124是测量装置120的固定部分。测量信号处理装置124进一步包括测量处理器126以及包括RAM 128和ROM 130的存储器127。从ROM 130装载到RAM 128中的软件指令是处理器可执行的，用于记录、配置信息并发送信息到远程装置100。
虽然本发明在此对车辆使用进行了描述，但是应当理解，本发明绝不限于这种使用，其可以与多种设备一起使用，无论是静止的还是移动的设备。另外，在一个实施例中，元件123可以得到诊断或分析测试，以帮助分离出问题。远程装置100可以包括基于从测量装置120接收的数据诊断元件123状态的软件程序。举一个简单的例子，技工或技术员可能希望对气缸执行压缩试验。测量装置120和传感器122放置在气缸中，用于诊断元件123状态的软件程序将分析从测量装置120接收的压力读数，以确定气缸性能是否处于可接受的范围内。
数据分组结构图2显示了有效数据分组200的结构，该分组可以用于某些实施例中，以能够在远程装置100和测量装置120之间进行通信。
字节字段202的数量指示了有效数据分组200包含的数据的字节数。
命令数字段204指示了命令的类型，即在有效数据分组200中发送的数据的类型。例如，在一个实施例中，如果有效数据分组200包含来自测量装置120的信息的标准广播，那么命令数是100；如果有效数据分组200包含从远程装置100发送到测量装置120的建立命令，那么命令数是200，如下面参考图4所描述的。
数据字段206包含正在有效数据分组200中发送的实际数据。在一些情况下，该数据包括从远程装置100发送到测量装置120的建立命令，即配置信息。在其它情况下，数据字段206代表测量装置120确定的从传感器122取得的读数。数据字段206可以包含传感器122输出的原始数据和/或测量装置120确定的读数。参考下面根据表1给出的例子，如果传感器122是已输出两伏的压力传感器，那么测量装置120就可以确定传感器122已经提供了八PSI的读数，两伏的输出和八PSI的读数都可以包括在数据字段206中。
校验和字段208包含用于验证有效数据分组200完整性的校验和，使用校验和验证数据分组是本领域所熟知的。在一个实施例中，校验和字段208是代表命令数字段204和数据字段206的字节和的补码。
测量装置处理流程图3描述了测量装置120的功能。在步骤300中，测量装置120被启动。在一些实施例中，当车辆发动机发动时启动该步骤。在其它实施例中，当从远程装置100接收到信号时，就启动测量装置120a、120b、...、120n中的一个、一些或全部。
接着，在步骤302，初始化测量装置120。作为该初始化的一部分，初始化测量信号处理装置124，以能够与RF调制解调器106进行通信。该步骤包括测量装置120或者通过装载测量装置120的存储器127中存储的信息，或者通过建立命令从远程装置100接收配置指令，将配置信息装载到RAM 128中。测量装置120的配置信息包括待配置的测量值的类型(例如速度、压力、温度等)。配置信息通常包括至少一个尺度函数(scaling function)，如下面关于步骤306讨论的。配置信息通常还包括测量装置120从传感器122接收的信号类型(例如，数字或模拟信号的类型)的标识。
应当理解，一些配置信息可以通过对测量装置120进行校准来获得，以在存储器127中存储。这样的校准可以通过捕获来自传感器122的输出并将这些输出与元件123的已知状态相关联来进行。例如，校准可包括将来自传感器122的电压输出和元件123的温度相关联。另外，本领域技术人员将认识到，执行多次这样的校准能够建立尺度函数，如下面关于步骤306描述的。
返回图3，接着，在步骤304，传感器122向测量装置120提供一个或多个输入。这些输入可以采用本领域技术人员已知的多种格式中的任何一种，例如已知的模拟或数字信号。在传感器122是车辆的仪表或转换器的实施例中，传感器122典型地提供在大约4毫安和大约20毫安之间或0伏到大约5伏之间的模拟信号。
接着，在步骤306，执行存储器127包含的软件指令的测量处理器126对传感器122输入的数据进行格式化，用于传送到远程装置100。该格式化可以包括多个不同的步骤。如果传感器122输入的数据采用模拟或其它格式，那么测量处理器126使用模数转换或其它本领域技术人员熟知的转换方法将数据转换成数字格式。另外，在步骤306，将任何所需要的尺度函数应用于所述的数据。该尺度函数将传感器122的原始输出转换成代表从传感器122读取的测量值的适当换算的测量单位。测量处理器126使用的特定尺度函数取决于被读取输出的传感器122的种类；即正如本领域技术人员理解的，不同的尺度函数适合于不同种类的仪表和/或转换器。通常尺度函数是线性的，但绝不总是这样。
为了给出一个在步骤306中执行的处理的例子，假设传感器122是能够提供从0伏到5伏范围内的输出的压力传感器，该输出代表从0PSI到20PSI(磅每平方英寸)范围内的压力读数。下面的表1表示了测量装置120在此情况下使用的尺度函数，以基于传感器122的电压输出确定传感器122提供的压力读数。
表1传感器输出(伏)压力读数(PSI)0 01 42 83 124 165 20应该清楚，在该例子中，尺度函数可以用等式P＝4v表示，其中P代表测量装置120确定的以PSI为单位的传感器122的压力读数，v代表以伏为单位的传感器122的输出。
测量处理器126可以被编程，以将尺度函数应用于传感器122输出的数据。可选地，正如本领域技术人员理解的，测量处理器126可以被编程，以使用如上面表1的表来对例如压力读数的测量读数内插值。例如，如果传感器122输出2.25伏，那么测量处理器126就确定在表1的传感器输出栏中，2是最接近2.25的数，因此报告的压力读数P等于对8的比率与2.25对2的比率相同的数，即测量装置120报告的压力读数是9PSI。
接着，在步骤308，来自传感器122的已经转换成数字格式或其它格式的数据输入作为构造的分组阵列存储在测量装置120的存储器中。构造的分组是已知的，并且本领域技术人员认识到，在本发明的情况中，可以使用多种不同构造的分组格式。参考在一些实施例中使用的有效数据分组200讨论下面一些步骤。
接着，在步骤310，测量信号处理装置124将在步骤308中建立的一个或多个数据分组发送到RF调制解调器106。
接着，在步骤312，测量处理器126检查有效数据分组200的命令字段204，以查看是否已从远程装置100接收到有效的建立命令。如果还没有接收到建立命令，或者如果接收的命令无效，那么控制返回步骤304。如果已经接收到有效的建立命令，那么控制继续步骤314。
在步骤314，该过程解析建立命令，并将数据字段206包含的建立数据存储在存储器127中。建立命令通常包含识别连接到测量装置120的传感器122的种类的信息和传感器122提供作为输入的信号的类型(例如，模拟或数字)。本领域技术人员将认识到，建立数据可以采用多种不同方式编码到数据字段206中。例如，当有效数据分组200用于发送建立命令时，数据字段206可以包括两个字节，其中第一个字节包含指示连接到测量装置120的传感器122的种类的代码，第二个字节指示传感器122输出到测量装置120的信号的类型(例如，模拟或数字)。当然，其它数据，例如尺度函数，也可以包括在数据字段206中。
在步骤314之后，控制返回步骤302。当测量装置120关闭时，终止参考图3描述的处理过程。当测量装置120从远程装置100接收到关闭的指令时也可以终止，或者当例如关掉车辆发动机时也可以终止。
远程装置处理流程参考图4来描述远程装置100的功能。在步骤400，启动在远程装置100上运行的软件应用程序。接着，在步骤402，初始化远程装置100中与RF调制解调器106连接的网络插口连接116。在一些实施例中，在步骤402，预编程的配置信息(例如上面关于步骤302描述的配置信息)被发送到测量装置120a、120b、...、120n中的至少一个。然后，控制同时继续步骤404和410。步骤404-408和410-428分别作为第一和第二并行处理运行，直到软件应用程序如下面关于步骤430描述地被终止。
第一并行处理在步骤404开始，其中该处理等候来自测量装置120的数据。当接收到数据时，控制继续步骤406，其中该处理确定是否已经接收到有效数据分组200，即所接收的数据是否符合有效数据分组200的格式。尤其是，如上所述地使用校验和字段208来验证所接收的数据。如果所接收的数据不是采用有效数据分组200的格式，那么控制返回步骤404。如果所接收的数据是有效数据分组200，那么控制继续步骤408。
在步骤408，有效数据分组200存储在远程装置100的RAM 104中。在一些实施例中，当有效数据分组200存储在RAM 104中时，其与时间戳相关，即与从测量装置120接收有效数据分组200的时间有关。在某些允许用户用图表示从测量装置120接收的数据的实施例中，可以使用时间戳来为图的轴提供值。应当理解，一旦从测量装置120接收的数据存储在RAM 104中，那么在一些实施例中，这些数据就可以存储在计算机可读介质上或通过本领域已知的装置传送到其它计算装置。然而，在一些实施例中，从测量装置120接收的数据只保持在RAM 104中，只要远程装置100与测量装置120进行通信和/或只要运行参考图4描述的处理。在步骤408之后，控制第一并行处理返回步骤404。
第二并行处理在步骤410开始，其中该处理确定是否已经接收到请求显示与测量装置120a、120b、...、120n中的至少一个相关的信息的用户输入。如果没有，那么控制继续步骤418。如果接收到，则控制继续步骤412。
在步骤412，该处理确定来自测量装置120a、120b、...、120n中的至少一个的任何数据是否已经存储在RAM 104中，如上面关于步骤408描述的。如果没有，控制返回步骤410。如果是，控制继续步骤414。在步骤414，获得存储在RAM 104中的数据。
接着，在步骤416，组织数据以显示，并显示于显示器112上。作为步骤416的一部分，应当理解，步骤406接收的有效数据分组200可使用本领域技术人员已知的任何解析数据分组的技术进行解析，得到包括如上所述的从测量装置120接收的并包含在数据字段206中的读数的信息。然后，数据可以以多种不同的方式组织显示给用户，这对于本领域技术人员来说是很明显的。在大多数实施例中，数据根据与其相关的那个元件123a、123b、...、123n进行组织。如上面指出的，在一些实施例中，来自一个或多个测量装置120a、120b、...、120n的数据可以基于时间用图表示；这些数据还可以用时间戳分类进行显示。
如果步骤416先前已经执行过，则对已经接收的每个有效数据分组200，或对自上次执行步骤416后已经接收的每个有效数据分组200重复步骤416。然后，控制第二并行处理返回步骤410。
在步骤418，如果在步骤410没有接收到显示数据的请求，那么该过程确定是否已经接收到请求配置测量装置120a、120b、...、120n中的至少一个的用户输入。如果没有，则控制继续步骤428。如果是，则控制继续步骤420。
在步骤420，在显示器112上向用户显示配置测量装置120a、120b、...、120n的选项。配置测量装置通常包括向测量装置提供尺度函数。在一些实施例中，用户被提示向遵循上面表1的格式的传感器表输入值。传感器表的第一栏内的值定义了传感器122的可能输出值。传感器表的第二栏内的值定义了与传感器122的可能输出值对应的读数。例如，在上面的表1中，传感器122的两伏输出值与八PSI的压力读数对应。
接着，在步骤422，该过程确定是否已经指示向测量装置120a、120b、...、120n中的至少一个发送建立命令。如果没有，则控制返回步骤410。如果是，则控制继续步骤424。
在步骤424，该过程将所选的建立选项格式化为定义的建立命令。在一些实施例中，这意味着命令字段204具有200的值。在一些实施例中，数据字段206包含测量装置120的标识符。在另外一些实施例中，数据字段206还包含在上面步骤420中建立的传感器表和/或尺度函数。
接着，在步骤426，在步骤424中格式化的命令通过网络插口连接116发送到RF调制解调器106。RF调制解调器106适当地将格式化的建立命令发送到测量信号处理装置124a、124b、...、124n中的一个、一些或全部。然后，控制第二并行处理返回步骤410。
在步骤428，该过程确定是否已经从用户接收到请求退出应用程序的输入。如果没有，则控制返回步骤410。如果收到，则在步骤430终止包括如参考步骤404-408所述运行的第一并行处理和如参考步骤410-430所述运行的第二并行处理的应用程序。
结论上面的描述目的在于示例，而非限制。在阅读了上面的描述之后，对于本领域技术人员来说，除了所提供的例子之外的多个实施例和应用程序是很明显的。本发明的范围不应该参考上面的描述来确定，而应该参考所附权利要求以及这些权利要求所涵盖的等同物的全部范围来确定。可以预料的，在无线测量领域中会有未来的发展，公开的设备、系统和方法都将包含在这些未来的实施例中。因此，应当理解，本发明可以进行修改和变化，并仅通过下面的权利要求限定。
权利要求
1.一种用于远程观察测量的系统(100)，包括连接到无线通信装置(106)的处理器(102)，其中对所述处理器(102)编程，以通过所述无线通信装置(106)从至少一个测量装置(120n)获得至少一个测量值。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述测量值代表至少一个来自传感器(122n)的输出。
3.根据权利要求1所述的系统(100)，进一步包括连接到所述处理器(102)的用户接口(110)。
4.根据权利要求1所述的系统(100)，其中进一步对所述处理器(102)编程，以配置所述测量装置(120n)。
5.根据权利要求1所述的系统(100)，其中进一步对所述处理器(102)编程，以执行下述方面的至少一个显示已从所述测量装置(120n)获得的数据；分析已从所述测量装置(120n)获得的数据；以及存储已从所述测量装置(120n)获得的数据。
6.根据权利要求1所述的系统(100)，其中计算机从包括客户设计的计算装置、桌上型个人计算机、膝上型个人计算机、手持计算机、或支持Java的便携式计算装置的组中选择。
7.根据权利要求1所述的系统(100)，进一步包括无线网络(118)。
8.根据权利要求7所述的系统(100)，其中所述无线通信装置(106)通过所述无线网络(118)向所述测量装置(120n)发送信号。
9.根据权利要求7所述的系统(100)，其中所述测量装置(120n)通过所述无线网络(118)向所述无线通信装置(106)发送信号。
10.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述测量装置(120n)从包括仪表和转换器的组中选择。
11.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述无线通信装置(106)能够连接到至少一个第二测量输出装置(120a)。
12.一种系统，包括传感器(122n)；以及包括处理器(126)的测量装置(120n)，对所述处理器(126)编程，以从所述传感器(122n)接收输入，并与远程装置(100)进行无线通信。
13.根据权利要求12所述的系统，其中进一步对所述处理器(126)编程，以将所述输入转换成测量值。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述输入包括至少一个模拟信号。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述模拟信号处于从0伏到大约5伏的范围内。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述模拟信号处于从大约4毫安到大约20毫安的范围内。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述输入包括至少一个数字信号。
18.根据权利要求12所述的系统，其中进一步对所述处理器(126)编程，以使用尺度函数。
19.根据权利要求12所述的系统，进一步包括无线网络(118)。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述远程装置(100)通过所述无线网络(118)向所述测量装置(120n)发送信号。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述测量装置(120n)通过所述无线网络(118)向所述远程装置(100)发送信号。
22.根据权利要求12所述的系统，其中所述测量装置(120n)从包括仪表和转换器的组中选择。
23.根据权利要求12所述的系统，其中所述测量装置(120n)包括第二无线通信装置，其能够连接到至少一个第二测量输出装置。
24.根据权利要求12所述的系统，其中进一步对所述处理器(126)编程，以从所述远程装置(100)接收配置信息。
25.根据权利要求12所述的系统，其中所述远程装置(100)从包括客户设计的计算装置、桌上型个人计算机、膝上型个人计算机、手持计算机、或支持Java的便携式计算装置的组中选择。
26.一种用于远程观察测量的系统，包括连接到无线通信装置(106)的第一处理器(102)；传感器(122n)；以及至少一个包括第二处理器(126)的测量装置(120n)，对所述第二处理器编程，以(1)从所述传感器(122n)接收输入，(2)与所述第一处理器(102)进行无线通信，其中对所述第一处理器(102)编程，以通过所述无线通信装置(106)从所述测量装置(120n)获得测量值。
全文摘要
本发明包括一种用于远程观察测量的系统(100)，包括连接到无线通信装置(106)的第一处理器(102)；传感器(122n)；以及至少一个包括第二处理器(126)的测量装置(120n)，对所述第二处理器编程，以(1)从传感器(122n)接收输入，(2)与第一处理器(102)进行无线通信。对所述第一处理器(102)编程，以通过所述无线通信装置(106)从所述测量装置(120n)获得测量值。
文档编号G08C17/02GK1658248SQ20051005419
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者M·W·斯塔克斯, S·L·梅尔文, K·D·斯诺 申请人:伊顿公司