CN102712228A - 用于定位和检测汽车车轮的位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于定位汽车（1）的车轮（2）的位置的方法，每一个车轮（2）配备了能够发射定位信号的传感器（3），并且汽车（1）配备了能够接收由传感器（3）发射的定位信号的接收器（4）。该方法包括根据汽车（1）的车轮（2）的位置来确定由每一个车轮（2）的传感器（3）发射的定位信号的签名的步骤以及在所述接收器（4）中存储所述签名和车轮（2）的每一个对应的位置的步骤。根据本发明，接收器（4）配备了至少两个所谓的第一和第二天线（5a，5b），并且从在由第一天线（5a）接收的信号强度和由第二天线（5b）接收的信号强度之间的强度差来确定由每一个车轮（2）的传感器（3）发射的定位信号的签名。

Description

用于定位和检测汽车车轮的位置的方法

技术领域

本发明涉及用于定位汽车车轮的位置的方法和用于检测汽车上的车轮的位置的方法。

背景技术

已知用于永久地监控汽车轮胎的压力的系统。在这些系统中，轮胎配备了压力传感器，该压力传感器通过射频路径经由在汽车底盘上安装的接收器来向位于汽车中的中央处理单元发送压力测量。这样的压力信息被中央处理单元处理以在汽车的仪表板上显示或用于发射专针对汽车驾驶员的警告信号。当发送压力测量时，每一个传感器也发送使得其能够被标识的代码或标识符。

为了这样的系统正确地工作，中央处理单元必须能够确定所接收到的压力信息所对应于的车轮。

为此，在一些系统中，接收器配备位于汽车底盘上与车轮的每一个接近的四个接收天线，每一个天线针对一个车轮。天线通过电缆链接到接收器。每一个天线与车轮位置（左前、右前、左后、右后）相关联。然后，通过对于每一个天线确定由该天线采集的最强信号来定位车轮的传感器，所述信号对应于由最接近该天线的车轮的传感器发射的信号。这些系统的主要缺陷是它们对于每一个车轮需要天线和将该天线链接到接收器的同轴电缆，这意味着安装困难和高的系统成本二者。

还已知包括小量天线的系统。文件FR 2 774 178公开了一种用于定位汽车上的车轮的位置的方法。该车轮每一个配备传感器，该传感器发射表示对应车轮的检测信号。该汽车本身配备了检测信号处理单元。该处理单元配备有天线来接收由每一个天线发射的检测信号。在该文件中描述的方法在于：对于每一个车轮确定由该车轮的传感器发射的检测信号的签名，并且然后在处理单元中存储汽车上的车轮的该签名和对应的位置。通过分析检测信号的签名和通过将该签名与在处理单元中存储的签名作比较来获得汽车上的车轮的位置（定位）的识别。

在该方法中，用于确定签名的信号被单个天线接收。由天线接收的信号的强度不仅根据已经发射该信号的传感器的位置而且根据多个其他标准来改变，该多个其他标准例如是传感器的温度、传感器的电池水平、发射的强度容差。这些标准可能导致在由天线接收的信号上的多个分贝（例如，6至8 dB的数量级）的强度变化，并且因此在车轮位置的识别中引起误差。

另外，在所提取签名和所存储签名之间的比较实现起来较为复杂，因为该比较需要确定在从检测信号提取的签名和从不一定在车轮的相同角位置处发射的检测信号提取的所存储签名之间的相关性。

发明内容

本发明的一个目的是克服上述缺陷的全部或一些。

为此，本发明的主题是一种用于定位汽车的车轮的位置的方法，每一个车轮配备有能够发射定位信号的传感器，并且汽车配备有能够接收由传感器发射的定位信号的接收器，所述方法包括根据汽车上的所述车轮的位置来确定由每一个车轮的传感器发射的定位信号的签名的步骤以及在所述接收器中存储所述签名和汽车上的每一个车轮的对应位置的步骤。

根据本发明，接收器配备有被称为第一和第二天线的至少两个天线，从在由第一天线接收的信号强度和由第二天线接收的信号强度之间的强度差来确定由每一个车轮的传感器发射的定位信号的签名。

签名因此是基于差强度测量的，该差强度测量使得可能特别是克服上述的温度、电池和容差影响。

根据特定实施例，所述第一和第二天线是具有不同的电磁属性的天线，第一天线具有例如水平极化，并且第二天线具有垂直极化。根据另一个实施例，也可能使用彼此远离的天线。更一般而言，使用使得有可能获得在由两个天线接收的信号之间的显著强度差的天线。

根据本发明的特定实施例，通过下面的步骤来确定由车轮的传感器发射的标识信号的签名：

· 在M个测量时刻测量由第一天线接收的信号强度和由第二天线接收的信号强度，

· 对于每一个测量时刻确定被称为差值的值，该值表示在由第一天线接收的信号强度和由第二天线接收的信号强度之间的差，并且

· 执行相对于N个预定阈值的M个差值的统计分析，N是大于或等于1的整数，以便对于N个阈值的每一个定义所谓的统计值，该统计值表示大于或等于所述阈值的差值的数量或表示小于或等于所述阈值的差值的数量。

与N个阈值相关联的统计值因此形成由车轮的传感器发射的定位信号的签名。

实际上，通过本身已知的RSSI（接收器信号强度指示器）类型的强度指示装置或任何其他类似的手段来在接收器上测量由天线接收的信号强度。

根据特定实施例，统计分析在于：对于N个阈值的每一个确定大于或等于所述阈值的差值的百分比。阈值N的数量越大，则由传感器发射的信号的签名越精确。类似地，由第一和第二天线接收的强度测量的数量M越大，则由传感器发射的信号的签名越精确。

根据特定实施例，对于具有配备了传感器的四个车轮的汽车，阈值的数量N优选地至少等于3。

根据特定实施例，由车轮的传感器发射的定位信号包括多个帧，所述多个帧可以或可以不被划分为多个脉冲串，并且在这些帧的每一个期间确定在由第一天线接收的强度和由第二天线接收的强度之间的至少一个差值。

有利地，每帧的强度测量的数量取决于车轮的速度，并且随着车轮速度增加而增加。

这种用于定位车轮的位置的方法等同于学习方法，在其完成时，在接收器中存储签名和汽车上的对应车轮位置。

本发明还涉及一种用于检测汽车上的车轮的位置的方法，汽车的每一个车轮配备有能够发射定位信号的传感器，并且汽车配备有能够接收由传感器发射的定位信号的接收器，预先确定和在所述接收器中存储来自每一个传感器的定位信号的签名，所述方法包括确定由接收器接收的定位信号的签名的步骤以及将所述签名与所存储签名作比较以便确定与所述接收的信号对应的车轮位置的步骤。根据本发明，接收器配备有被称为第一和第二天线的至少两个天线，从在由第一天线接收的信号强度和由第二天线接收的信号强度之间的强度差来确定所述签名。然后相对于预定阈值N列出强度差值。

本发明还涉及一种定位装置，用于实现之前定义的用于定位和检测汽车的车轮的位置的方法。所述装置包括：接收器；至少第一和第二天线；开关，其具有彼此隔离的至少两个输入路径并且被安装为使得接收器连接到所述第一和第二天线的一个或另一个；计算单元，其用于确定签名；以及控制单元，其用于控制所述开关和所述计算单元。

附图说明

通过下面参考附图的详细示例性描述，将更好地理解本发明，并且其他目的、细节、特征和优点将变得更清楚，在附图中：

· 图1表示使得能够实现本发明的方法的汽车；

· 图2表示由车轮的传感器发射的定位信号；并且

· 图3表示如下曲线的示例，该曲线图示基于在用于汽车的四个车轮中的每一个车轮的第一和第二天线之间的接收强度差的签名。

具体实施方式

本发明的方法意欲被实现在图1中所示的汽车上。汽车1包括车轮2，每一个车轮2配备了传感器3，传感器3能够向位于汽车底盘上的接收器4发射信号。每一个传感器3传统上发射：表示由在车轮2上的传感器3执行的测量的数据，例如车轮2的压力和/或温度数据；以及使得传感器3能够被标识的数据，称为标识数据。

根据本发明的一个实施例，接收器4配备了具有诸如不同极化的不同电磁属性的至少两个天线——第一天线5a和第二天线5b。第一天线5a例如是具有水平极化的天线，并且第二天线5b是具有垂直极化的天线。因为所述天线5a、5b具有不同的电磁属性，它们可以位于同一位置或位于远处。这两个天线5a、5b意欲接收由车轮2的传感器3发射的信号。因为这两个天线5a、5b具有不同的电磁属性，所以对于同一个发射信号，由第一天线5a接收的信号的强度水平与由第二天线5b接收的信号的强度水平不同。对于每一个天线5a、5b，该强度差根据发射信号的车轮2在汽车1上的位置改变，并且也随车轮2旋转在时间上改变。

根据本发明，建议使用在该两个天线5a、5b之间所接收的强度差的该变化来确定车轮2的每一个车轮的签名。

为了定位汽车1上的车轮2的位置，车轮2的每一个传感器3发射被称为定位信号的信号。该信号可以是包括用于定位的特定帧的特定信号或者包括标识数据和测量数据的通常信号。该信号——不论是否是特定的——至少包括传感器3的标识数据，使得接收器4可以标识发送定位信号的传感器3。在由接收器4接收这些帧期间执行强度测量。优选的是，定位信号仅包括这样的帧，所述帧包括使得有可能发送很短持续时间的帧的传感器3的标识数据。这些帧以脉冲串的形式被发射，并且因此使得有可能对于车轮2的不同角位置来确定由天线5a、5b的每一个接收的信号的强度，并且获得这些强度测量在车轮2的一周旋转上的统计分布。

图2表示每时间单位t发射的定位信号的示例。该定位信号包括以周期或准周期脉冲串S的形式发射的帧T。在图2的示例中，每一个脉冲串S包括三个帧T。当车轮旋转时，在车轮2的不同角位置发射第一脉冲串S的三个帧T。这些帧然后以不同的强度水平被每一个天线5a、5b接收。在先验地与前三个帧不同的角位置处发射的下一个脉冲串的三个帧以其他强度水平被每一个天线5a、5b接收。对于发射的定位信号，在每一个天线5a、5b上接收的强度水平不仅取决于车轮2的角位置，而且取决于汽车1上的车轮2的位置。因此变得有可能从由两个天线5a、5b接收的强度差来限定每一个车轮2的特定签名。

根据本发明，因此对于每一个车轮2，从在由第一天线5a接收的信号强度和由第二天线5b接收的信号强度之间的强度差确定由该车轮2的传感器3发射的定位信号的签名。

根据特定实施例，由车轮2的传感器3发射的标识信号的签名被如下确定：

a）在M个测量时刻，测量由第一天线5a接收的信号强度和由第二天线5b接收的信号强度，

b）然后对于每一个测量时刻确定由第一天线5a接收的信号强度和由第二天线5b接收的信号强度，以便获得M个差值，并且

c）然后与N个预定阈值相关地统计分析该M个差值，N是大于或等于1的整数，以便对于N个阈值的每一个限定所谓的统计值，该所谓的统计值表示大于或等于所述阈值的差值的数量或表示小于或等于所述阈值的差值的数量。

统计分析的结果然后形成由车轮2的传感器3发射的定位信号的签名。因此，对于车轮2的传感器3的每一个确定签名，并且该签名与汽车上的车轮2的对应位置一起存储在接收器中。

在由接收器4接收帧T期间执行由每一个天线5a、5b接收的信号强度的测量。可以每帧执行多个测量。每帧测量的该数量取决于汽车1的速度。这是因为下述事实：当汽车1静止时，不需要每帧执行大量的测量，因为这些测量将全部是相同的。因此，当汽车1静止时，例如执行每帧单个测量。然而，当汽车1在行进时，有必要每帧执行多个测量，以获得车轮2的每周旋转的相当大数量的强度测量，以便能够表征车轮2的签名。

一旦已经对于天线5a、5b的每一个执行了测量，则对于每个测量时刻确定了在由第一天线5a接收的信号强度和由第二天线5b接收的信号强度之间的差。

然后获得曲线，诸如在图3中所示的曲线。每一个曲线，即曲线A、B、C、D，与汽车1的车轮2相关联，即分别与第一、第二、第三和第四车轮相关联，并且表示在给定的测量时间段F上、例如在此在车轮2的一周旋转上在由第一天线5a接收的信号强度和由第二天线5b接收的信号强度之间的强度差Δ的每时间单位t的时间变化。由表示强度差值Δ的大量的点构造每一个曲线A、B、C、D，以便要跟踪的统计分析的结果足够精确并且对于车轮2的每一个充分不同。作为示例，每一个曲线A、B、C、D至少包括针对大约20个脉冲串、每一个有至少三个帧的测量结果。

然后对于曲面的每一个执行相对于预定阈值的统计分析。在图3中所示的示例中，将构成曲线A、B、C、D的每一个的点的值与三个阈值S1、S2和S3作比较，其中，S1<S2<S3。该分析在于对于曲线A、B、C、D的每一个对大于这些阈值的每一个的差值Δ的数量进行计数。在下面的表格中以百分比形式提供了该计数步骤对于在图3中所示曲线A、B、C、C的结果：

表1

在表1的每列中包含的百分比形成用于对应车轮2的定位信号的签名，并且被存储在接收器4中。

该方法的实现方式所需的阈值的数量特别取决于汽车1的车轮4的数量。该数量在汽车1具有四个车轮2的情况下至少等于1，并且优选地等于3。

如前面所指示的那样，阈值具有不同的值。根据有利的实施例，阈值在由两个天线5a、5b接收的强度差值的变化范围内规则地分布。例如，如果Dmax是由两个天线5a、5b接收的最大强度差值，则阈值S1等于，阈值S2等于

，并且阈值S3等于

。

作为学习方法的这种用于定位汽车1上的车轮2的方法意欲将定位信号的签名与对应车轮2在汽车1上的位置相关。这可以在表征阶段中在每辆汽车上或对于每种类型的汽车实现。这些表征阶段例如可以在汽车制造商开发汽车期间执行。每辆汽车或每种汽车类型的单个表征是必要的。

检测方法本身在表征阶段之后并且每次启动汽车时执行。这是为了定位汽车的车轮，并且为了检测例如驾驶员是否已经改变了车轮的位置。

为了执行对汽车1上的车轮2的位置的后续检测，从由两个天线5a、5b接收的强度水平来确定由该车轮2的传感器3发射的定位信号的签名，并且将所述签名与存储的签名作比较。如前面限定的那样，即通过对于天线5a、5b的每一个执行接收强度测量，通过确定在由第一天线5a接收的信号强度和由第二天线5b接收的信号强度之间的差并且通过对这些差值执行统计分析，来确定由车轮的传感器3发射的定位信号的签名。

定位方法（学习方法）的强度测量时间段F的持续时间通常比检测方法的长，因为从大量的点形成签名，以便在统计上有代表性。然而，检测方法的测量时间段可以较短，因为其可以仅由仅与图3的曲线A、B、C、D的部分相对应的多个测量时间段组成。事实上，如果随机采取的较小数量的测量使得有可能重建每一个车轮2的签名，则在检测方法中不必重建学习方法的曲线A、B、C和D。

该比较步骤在于：将确定的签名与所存储签名的每一个作比较。将确定的签名的统计值的每一个与存储的签名的统计值作比较。在存储的签名的每一个统计值周围有利地限定所谓的宽容度间隔，例如+/-5％，以应对由于比在定位（学习）方法期间使用的更小数量的强度测量而导致的移位。如果所确定的签名的统计值落在所存储签名的对应统计值的宽容度间隔内，则所述统计值被视为重合。如果所确定的签名的所有统计值都与所存储签名的统计值重合，则这两个签名被视为相同。

对于用于定位和检测汽车上的车轮2的位置的方法的实现方式，对两个天线5a、5b瞬时或准瞬时地执行强度测量。为此并且参考图1，接收器4包括：开关6，其具有彼此隔离的两个输入路径并且被安装为使得接收器4连接到天线5a，5b的一个或另一个；计算单元7，其用于进行测量并且确定签名；以及控制单元8，其用于控制开关和计算单元7。当对天线之一5a执行强度测量时，控制单元8控制开关6以将另一个天线5b连接到计算单元7，以便后者其后立即对另一个天线5b执行强度测量。

显然，本发明不限于所述的实施例，并且在不偏离在权利要求中限定的本发明的框架的情况下可以对其应用变化的实施例。

具体地，取代使用具有不同极化的天线，有可能使用具有不同形状的天线，其中第一天线以对于磁场更敏感的环状，并且另一个天线以对于电场更敏感的线股的形状。

取代使用具有不同电磁属性的天线，也可能使用远程天线，在两个天线之间的距离优选地是由传感器发射的定位信号的波长的预定倍数。

具体地，可以提供具有大量天线的接收器。之前所述的方法于是被应用于所有可能的天线对。也可能提供更大数量的接收器，每一个接收器连接到至少两个天线。

Claims (10)

1.一种用于定位汽车（1）的车轮（2）的位置的方法，每一个车轮（2）配备有能够发射定位信号的传感器（3），并且汽车（1）配备有能够接收由传感器（4）发射的定位信号的接收器（4），所述方法包括下面的步骤：

· 根据汽车（1）上的所述车轮（2）的位置来确定由每一个车轮（2）的传感器（4）发射的定位信号的签名；以及，

· 在所述接收器（4）中存储所述签名和车轮（2）的每一个的对应位置，

接收器（4）配备有被称为第一和第二天线（5a，5b）的至少两个天线（5a，5b），从在由第一天线（5a）接收的信号强度和由第二天线（5b）接收的信号强度之间的强度差来确定由每一个车轮（2）的传感器（4）发射的定位信号的签名，所述方法的特征在于，通过下面的步骤来确定由车轮（2）的传感器（3）发射的定位信号的签名：

· 在M个测量时刻测量由第一天线（5a）接收的信号强度和由第二天线（5b）接收的信号强度，

· 对于每一个测量时刻确定被称为差值的值，该值表示在由第一天线（5a）接收的信号强度和由第二天线（5b）接收的信号强度之间的差，并且

· 执行相对于N个预定阈值的M个差值的统计分析，N是大于或等于1的整数，以便对于N个阈值的每一个定义所谓的统计值，该统计值表示大于或等于所述阈值的差值的数量或表示小于或等于所述阈值的差值的数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，统计分析在于：对于N个阈值的每一个确定大于或等于所述阈值的差值的百分比。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于具有四个车轮的汽车，阈值的数量N至少等于3。

4.根据权利要求1至3的任何一项所述的方法，其特征在于，由车轮（2）的传感器（3）发射的定位信号包括多个帧，并且在这些帧的每一个期间确定至少一个差值。

5.根据前述权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于，所述第一天线（5a）和第二天线（5b）具有不同的电磁属性。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一天线（5a）和第二天线（5b）具有不同的极化。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一天线（5a）和第二天线（5b）具有不同的形状。

8.根据前述权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于，所述第一天线（5a）和第二天线（5b）是远程天线。

9.一种用于检测汽车（1）上的车轮（2）的位置的方法，汽车（1）的每一个车轮（2）配备有能够发射定位信号的传感器（3），并且汽车（1）配备有能够接收由传感器（3）发射的定位信号的接收器（4），预先确定和在所述接收器（4）中存储来自每一个传感器（3）的定位信号的签名，所述方法包括下面的步骤：

· 确定由接收器（4）接收的定位信号的签名，

· 将所述签名与所存储的签名作比较，以便确定与所述接收的信号对应的车轮的位置，

接收器配备有被称为第一天线（5a）和第二天线（5b）的至少两个天线，从在由第一天线（5a）接收的信号强度和由第二天线（5b）接收的信号强度之间的强度差来确定定位信号的所述签名，所述检测方法的特征在于，由车轮（2）的传感器（3）发射的定位信号的签名通过下面的步骤来确定：

· 根据比在定位方法期间使用的更小数量的测量来测量由第一天线（5a）接收的信号强度和由第二天线（5b）接收的信号强度，

· 对于每一个测量时刻确定被称为差值的值，该值表示在由第一天线（5a）接收的信号强度和由第二天线（5b）接收的信号强度之间的差，并且

· 执行相对于N个预定阈值的M个差值的统计分析，N是大于或等于1的整数，以便对于N个阈值的每一个定义所谓的统计值，该统计值表示大于或等于所述阈值的差值的数量或表示小于或等于所述阈值的差值的数量。

10.一种定位装置，用于实现权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，该定位装置包括：接收器（4）；至少第一和第二天线（5a，5b）；开关（6），其具有彼此隔离的至少两个输入路径并且被安装为使得接收器（4）连接到所述第一和第二天线（5a，5b）的一个或另一个；计算单元（7），其用于确定签名；以及控制单元（8），其用于控制所述开关（6）和所述计算单元（7）。

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