CN112124011B - Tpms传感器模块、轮胎压力监测系统及其定位方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例总体上涉及用于TPMS定位和通信的结构传播声音。本文提供的轮胎压力监测系统(TPMS)传感器模块包括压力传感器，其被配置为测量轮胎的内部气压并生成轮胎压力信息；换能器，换能器被配置为接收由声波引起的结构传播声音信号；接收器电路，其被电连接到换能器并且被配置为检测结构传播声音信号并且产生结构传播声音信号已经被检测到的检测指示；处理电路，其被电连接到压力传感器和接收器电路，并且被配置为从该压力传感器接收轮胎压力信息，从接收器电路接收检测指示，并且响应于接收到检测指示而生成通信信号；以及发射器，其被电连接到处理电路并且被配置为发射通信信号。

Description

TPMS传感器模块、轮胎压力监测系统及其定位方法
技术领域
本公开总体上涉及轮胎压力监测系统(TPMS)，并且更具体地涉及在TPMS中定位TPMS传感器模块以及与TPMS传感器模块通信。
背景技术
轮胎压力监测系统(TPMS)在车辆安全和减排方面发挥重要作用。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。
主要地，传感器模块测量轮胎压力并且使用单向链路来将测量数据发送到车辆中的中央单元。由于电池不能被改变，所以传感器模块寿命由电池寿命确定。功耗的主要部分由RF传输生成。因此，尽可能多地减少RF传输的功耗是重要的任务。
传感器模块还可以具有低频(LF)接收器，其用于在将传感器模块安装到车辆生产中或修理车库中的轮胎(例如，在用于维护已经使用的传感器模块的更换模块或固件更新的情况下)后配置传感器模块。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来实现，而到传感器模块的上行链路通信经由LF接收器以125kHz来实现。因此，具有两个通信信道的两个通信设备用于车辆与传感器模块之间的双向通信。
为了适当地评估每个轮胎，车辆必须能够定位每个TPMS传感器模块，这意味着它必须能够知道哪个传感器模块位于哪个轮胎位置处(例如，左前、右后等)。在以前，使用手动定位，例如将锁定位置编程到传感器模块中。当前技术允许自动定位。然而，一些车辆(诸如包括牵引车拖车的卡车)具有彼此紧邻的多个车轴和多个轮胎，使得难以准确地定位每个TPMS传感器模块。因此，当前的定位技术可能不足以在这样的环境中定位TPMS传感器模块。因此，可以期望能够定位每个TPMS传感器模块以及与每个TPMS传感器模块通信的改进的TPMS。
发明内容
一个或多个实施例提供了一种轮胎压力监测系统(TPMS)传感器模块，包括：压力传感器，其被配置为测量轮胎的内部气压并生成轮胎压力信息；换能器，其被配置为接收由声波引起的结构传播声音信号；接收器电路，其被电连接到该换能器且被配置为检测结构传播声音信号，并且生成该结构传播声音信号已经被检测到的检测指示；处理电路，其被电连接到该压力传感器和该接收器电路，并且其被配置为从该压力传感器接收轮胎压力信息，从该接收器电路接收检测指示，并且响应于接收到该检测指示而生成通信信号；以及发射器，其被电连接到处理电路并且被配置为发射该通信信号。
一个或多个实施例提供了一种轮胎压力监测系统(TPMS)，包括：机械地耦合到第一车轴组件的第一声音换能器，其中该第一声音换能器被配置为基于第一输入信号生成第一声波；第一车轮，其包括机械地耦合至该第一车轴组件的第一金属轮辋；以及第一TPMS传感器模块，其机械地耦合到该第一金属轮辋。该第一TPMS传感器模块包括第一压力传感器，其被配置为测量安装到该第一车轮的轮胎的内部气压并且生成第一轮胎压力信息；第一换能器接收器，其被配置为接收由第一声波引起的第一结构传播声音信号；第一接收器电路，其被电连接到该第一换能器接收器并且被配置为检测第一结构传播声音信号并且生成该第一结构传播声音信号已经被检测到的第一检测指示；第一处理电路，其被电连接到第一压力传感器和第一接收器电路，并且被配置以从该第一压力传感器接收第一轮胎压力信息，从第一接收器电路接收第一检测指示，并且响应于接收到第一检测指示而生成第一通信信号；以及第一发射器，其被电连接到第一微控制器单元并且被配置为发射第一通信信号。TPMS还包括控制器，其被配置为经由第一输入信号驱动第一声音换能器以生成第一结构传播声音信号。
一个或多个实施例提供了一种定位至少一个轮胎压力监测系统(TPMS)传感器模块的方法。该方法包括：由控制器基于第一输入信号来驱动第一声音换能器以生成第一声波，以便引起从第一车轴组件传播到耦合到第一车轮的第一TPMS传感器模块的第一结构传播声音信号；由该第一TPMS传感器模块检测第一结构传播声音信号；由该第一TPMS传感器模块生成指示已经检测到第一结构传播声音信号的第一检测指示符；由该第一TPMS传感器模块响应于该第一检测指示符而生成第一通信信号；由该第一TPMS传感器模块将该第一通信信号发送到控制器；以及由控制器基于第一通信信号确定第一TPMS传感器模块的位置。
一个或多个实施例提供了一种轮胎压力监测系统(TPMS)，其包括机械地耦合到车轴组件的声音换能器，其中该声音换能器被配置为基于输入信号来生成声波；控制器，其被配置为经由输入信号驱动声音换能器以生成结构传播声音信号，其中控制器被配置为调制该声音换能器，使得第一结构传播声音信号携载通信数据；车轮，其包括机械地耦合到车轴组件的金属轮辋；以及TPMS传感器模块，其机械地耦合到金属轮辋并且被配置为与控制器通信。TPMS传感器模块包括压力传感器，其被配置为测量安装到车轮的轮胎的内部气压并且产生轮胎压力信息；换能器接收器，其被配置为接收由声波引起的结构传播声音信号；接收器电路，其被电连接到换能器接收器并且被配置为从结构传播声音信号提取通信数据；处理电路，其被电连接到压力传感器和接收器电路，并且被配置为从该压力传感器接收轮胎压力信息，并且从接收器电路接收所提取的通信数据；以及发射器，其被电连接到处理电路并且被配置为向控制器发射通信信号。
附图说明
本文参考附图描述实施例。
图1示出了根据一个或多个实施例的单片式轮胎压力监测系统(TPMS)传感器模块；
图2是根据一个或多个实施例的车轮组件的剖视图；以及
图3是根据一个或多个实施例的用于牵引车拖车的结构传播声音系统的示意图。
具体实施方式
在下文中，阐述了多个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将显而易见的是，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示出众所周知的结构和设备，而不是详细地示出，以避免模糊实施例。此外，下文描述的不同实施例的特征可以彼此组合，除非另外特别指出。
此外，在以下描述中使用相同或相似的附图标记来表示等同或相似的元件或具有等同或相似功能的元件。由于相同或功能上等同的元件在附图中被给予相同的附图标记，因此可以省略对提供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。
应当理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其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，“在……之间”相对“直接在……之间”、“相邻”相对“直接相邻”等)。
在本文描述或示出的实施例中，只要连接或耦合的一般目的(例如，为了发射某种信号或发射某种信息)基本上被保持了，任何直接被电连接或耦合(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)来实现，或者反之亦然，。来自不同实施例的特征可以被组合以形成其他的实施例。例如，关于实施例中的一个描述的变化或修改也可以适用于其它实施例，除非有相反的说明。
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物理量转换为电信号(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，地球重力场)、电场、压力、加速度、温度、力、电流或电压，但不限于此。如本文所述的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。
磁场传感器例如包括一个或多个磁场传感器元件，该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(例如电线)、地球或其它磁场源)的磁场模式，测量磁场的一个或多个特性(例如，磁场通量密度、场强、场角度、场方向、场取向等)。
传感器电路可以被称为信号处理电路和/或信号调节电路，其接收以原始测量数据的形式的、来自压力场传感器元件信号(即，传感器信号)。传感器电路可以包括模数转换器(ADC)，其将来自压力传感器的模拟信号转换为数字信号。传感器电路还可以包括对数字信号执行一些处理的数字信号处理器(DSP)(例如，准备用于传输的轮胎压力信息)。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。
如本文所使用的，信号调节是指以使得信号满足用于进一步处理的下一级的要求的方式操纵模拟信号。信号调节可以包括从模拟转换为数字(例如，经由模数转换器)、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在调节后处理所需的任何其他处理。
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，集成)在相同的芯片封装(例如，塑料密封的封装，诸如引线封装或无引线封装，或表面安装设备(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。
如本文中所使用，传感器设备可以指包含如上文所描述的传感器及传感器电路的设备。传感器设备可以集成在单个半导体管芯(例如，硅管芯或芯片)上，但在其它实施例中，可以使用多个管芯来实施传感器设备。因此，传感器和传感器电路被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被电连接。在这种情况下，管芯可以由相同或不同的半导体材料构成，诸如砷化镓和硅，或者传感器可以溅射到不是半导体的陶瓷或玻璃片晶。
图1示出了根据一个或多个实施例的单片TPMS传感器模块100。TPMS传感器模块100是安装在轮胎内的直接TPMS传感器。具体地，TPMS传感器模块100被安装(即，机械耦合)到轮胎内的车轮的金属轮辋。TPMS传感器模块100包括换能器8、低噪声放大器(LNA)9、接收器电路10、压力传感器11、微控制器单元(MCU)12、射频(RF)发射器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。
具体地，加速度传感器14可以是单轴或多轴加速计，其用于测量由汽车移动产生的加速度(例如，加速度用于运动检测)和/或测量地球重力场。在后一种情况下，测量地球重力场导致由于轮胎旋转而具有1g振幅的正弦信号。换句话说，从加速度传感器的运动产生的正弦信号在其围绕轴线旋转时移动通过地球重力场(即，当轮胎绕其轴线旋转时)。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。此外，该角度信息可以用于通过将车轮与来自车轮速度传感器的角度信息进行比较来定位车轮。
如果双轴加速计被安装成使得一个灵敏度轴线指向轮的径向方向并且第二灵敏度轴线在轮的切向方向上，则来自两个轴线的正弦+/-1g信号相对于彼此具有90度相移。如果TPMS传感器模块以相同的方式安装在所有轮胎中，并且加速度计的切向轴线例如沿驾驶方向位于车轮的左侧上的车轮中，则位于车轮的右侧上的车轮中的加速度计的切向轴线与驾驶方向相反。这导致左侧90度的相移和右侧-90度的相移。因此，由每个加速度计产生的相移的符号允许TPMS传感器模块或ECU以检测TPMS传感器模块和对应的轮胎是安装在车辆的左侧或右侧。这被称为2g方向感测。
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以电信号的形式向ADC16提供模拟传感器信息，ADC16在向MCU12提供数字传感器信息之前将模拟信号转换成数字信号。
因此，压力传感器11被电连接到MCU12并且被配置为测量轮胎的内部气压。TPMS传感器模块100还可以包括被电连接到MCU12并且被配置为检测和/或测量轮胎的加速度(例如，用于检测车辆的车辆运动或生成用于感测轮胎的旋转方向的+-1g信号)的加速度传感器14。TPMS传感器模块100还可以包括温度传感器15，其被电连接到MCU12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。例如，测量温度可以用于校正传感器信号的斜率和偏移量的温度依赖性。
还提供电源17(例如，电池单元)以向TPMS传感器100及其部件供电。
MCU12接收以来自压力传感器11的测量值的形式的轮胎压力信息，并处理该信息。MCU12可以存储轮胎压力信息和/或准备RF发射器13的轮胎压力信息。MCU12还可以接收来自加速度传感器14的加速度信息和来自温度传感器15的温度信息。RF发射器13接收从MCU12所收集的数据以用于发射。
耦合到天线18的RF发射器13被配置为经由天线18与车辆电子控制单元(ECU)110通信。例如，RF发射器13可以被配置为向ECU发送传感器数据(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，速率/速度数据、轮胎旋转周期数据、轮胎载荷数据等)。
因此，RF发射器13被电连接到MCU12，并且被配置为将携载传感器数据和/或反馈信息的RF信号发射到车辆ECU110。RF信号可以由发射器13自主地或响应于MCU12接收来自车辆ECU110的以信息、确认或命令的形式数据而发射。
备选地，可以将RF信号发射到控制模块、设定工具、诊断和测试工具或任何其它RF接收器。例如，控制模块可以集成在车辆的车身中或集成在拖车的车身中，并且可以被配置为与每个TPMS传感器模块100对接以用于其定位以及与其通信。在一些示例中，控制模块可以是ECU110，并且在其他示例中，控制模块可以与ECU110分离。在后一种情况下，控制模块可以用作TPMS传感器模块100与ECU110之间的接口、继电器和/或中介。
ECU110可以包括用于接收传感器数据和/或定位数据的RF接收器1、用于处理传感器数据和/或定位数据的处理单元2以及用于存储过程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，虽然示例可以指代使用RF信号用于通信，但是可以替代地使用其他类型的信号，诸如蓝牙低功耗(BLE)信号。
ECU110可以被配置为从传感器数据(例如，接触片数据、接触片持续时间数据、速率/速度数据、轮胎旋转数据、轮胎载荷数据)接收传感器数据和导出信息，或者可以直接从RF发射器13(即，从TPMS传感器模块100)或从TPMS控制模块接收这样的信息中的一个或多个信息。
此外，ECU110可以被配置为接收定位数据并且确定每个TPMS传感器模块100的车轮位置，或者可以从TPMS控制模块接收每个TPMS传感器模块100的车轮位置。
如上所述，TPMS传感器模块100可以包括加速度传感器14，其被电连接到MCU12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、计算车辆速率或速度(m/s)、计算轮胎旋转周期(s或ms)、计算轮胎磨损、计算行驶距离(km)、确定对应于车轮的旋转的TPMS传感器模块100的旋转方向以及最终确定TPMS传感器模块100位于哪侧(例如，左或右)的轴上。
如上所述，加速度传感器14可以是集成在单个芯片上并且具有用于生成+/-1g信号的至少一个灵敏度轴线的加速度计。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线。MCU12可以被配置为接收两个+/-1g信号，并且确定其间的相移。
进而，MCU12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ECU110或控制模块(例如，控制模块312)，然后基于相移信息和定位算法做出车辆侧确定。
TPMS传感器模块100还包括接收器路径，其包括换能器8、LNA 9和接收器电路10。接收器路径可以用于TPMS传感器模块100的定位和用于从TPMS控制模块接收通信数据两者。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。
换能器是用于通常在将输入能量转换成输出能量时将能量从一种形式转换为另一种形式的任何设备。为了发生换能，也必须发生从一种形式的能量的变化，例如从机械能到电能的转换，或者反之亦然。例如，声音换能器可以将电音频信号转换成声波，或者相反地，可以将声波转换成电音频信号。
换能器可以被配置为发射器或接收器。例如，麦克风将输入能量(即，声波)转换为输出能量(即，电音频信号)。麦克风对声波的振幅和频率两者都敏感。因此，麦克风是接收器。敏感加速度计是换能器接收器的另一示例。例如，敏感加速计可以用于将由通过介质(诸如金属)传播的声波引起的机械振动转换成表示机械振动的振幅和频率的电信号，其还表示引起机械振动的声波的振幅和频率。
此外，压电换能器是能够将电能转换成机械能的特定固体材料的一种类型的电声换能器。例如，当施加AC电压时，压电元件的振荡开始。在微秒和更低的范围内它们的快速响应允许它们在广泛的应用中使用，甚至包括超声的生成。
压电超声换能器生成超声活动，这意味着其产生高于可以被人耳听到的频率(即，16kHz或更高)的超声声波。当施加适当的电频率和电压时，它通过快速地膨胀和收缩而起作用。膨胀和收缩导致换能器的振动膜振动并产生超声波。因此，压电换能器被配置为将电音频信号转换为声波的发射器。
换能器8是被配置为将输入能量转换成电信号的换能器接收器。例如，换能器8可以是麦克风、敏感加速计或能够将声波所引起的输入能量转换成电信号的其他类型的换能器。
如将更详细地描述的，声波在车辆的车轴处产生并且作为机械振动传播通过车轴组件，车轴组件机械地耦合到车轮的金属轮辋，其中机械振动由换能器8以振动能量的形式检测。振动能量可以是机械振动本身，或者机械振动可以在机械振动通过退出金属轮辋的结构被转换成声音时在金属轮辋处产生声波。
在换能器8是麦克风的情况下，在金属轮辋与换能器8之间可以存在小气隙。这里，声波由于穿过车轴组件和金属轮辋在金属轮辋处退出时的声音而产生。声波通过气隙发射并由换能器8检测。
在换能器8是敏感加速计的情况下，换能器8被机械地耦合到金属轮辋并且被配置为测量由穿过车轴组件和金属轮辋的声音产生的机械振动。因此，敏感加速度计直接测量机械振动。
在换能器8是加速度计的情况下，它可以是单轴线加速度计，该单轴线加速度计对适于结构传播声音信号的频率敏感。备选地，换能器8可以是也可以用作加速度传感器14的多轴线加速度计。即，换能器8可以代替加速度传感器14或补充其至少一个灵敏度轴线。在这种情况下，加速度计可以包括至少两个灵敏度轴线，一个用于生成+/-1g信号，而且另一个灵敏度轴线专用于检测结构传播声音信号。加速度计还可以包括与第一灵敏度轴线正交的第三灵敏度轴线，并且可以用于生成第二+/-1g信号。由此，换能器8可以提供用于确定两个+/-1g信号之间的相移的一个或两个+/-1g信号。例如，两个+/-1g信号可以由第一灵敏度轴线和第三灵敏度轴线生成，MCU12可以确定两个+/-1g信号之间的相移，并且还基于相移来确定TPMS传感器模块100的位置(例如，右侧或左侧的信息)。备选地，一个+/-1g信号可以由加速度计14生成，并且另一个+/-1g信号可以由换能器8生成，并且MCU12可以确定用于定位TPMS传感器模块100的两个+/-1g信号之间的相移。
多轴线加速度计(即，换能器8)可以被配置为具有两个不同的灵敏度，第一灵敏度在用于确定TPMS传感器模块100的第一第三灵敏度轴线和第三灵敏度轴线的位置的高频处为低，并且第二灵敏度在用于检测结构传播声音信号的第二灵敏度轴线的高频处为高。该概念是加速度计(即，换能器8)具有专用和额外的机械元件，该机械元件的谐振频率被调谐到结构传播声音信号的声音载波频率。由于谐振激发，该元件的主导轴线对其灵敏度具有较小的影响。旨在检测车辆运动和+/-1g测量的加速度计轴线独立于该元件，并且应当被设计为使得它们的谐振频率远低于声音载波频率。因此，它们不受声音信号的影响。以此方式，用于车辆加速度和+/-1g测量的加速计功能性与声音换能器功能性解耦。
不管所使用的换能器的类型如何，换能器8生成表示穿过相应车轮的金属轮辋的机械振动(即，声波)的模拟电信号。LNA 9被配置为接收电信号并且放大该信号而不显著地降低其信噪比。尽管不限于特定频带，作为示例，LNA 9可以适于具有至少16kHz的频率的载波。然后，放大的信号被提供给接收器电路10，接收器电路10可以在向MCU12提供信息之前对信号执行附加信号处理。
例如，接收器电路10可以响应于检测结构传播声音信号而生成检测指示。附加地或备选地，接收器电路10可以解调结构传播声音信号以便从经结构传播声音信号提取编码信息、定位信息或通信数据。附加地或备选地，接收器电路10可以对结构传播声音信号执行测量，诸如信号强度测量，并且将测量的信号强度与阈值进行比较，以便确定进一步的动作。然后接收器电路10可以将检测指示、所提取的编码信息、所提取的定位信息或所提取的通信数据发射到MCU12以供进一步处理。
接收器电路10可以测量信号的信号强度并且将信号强度与预定阈值进行比较，以便验证在金属轮圈处检测到的信号起源于通过对应的车轴组件发射的结构传播声音信号，而不是起源于由车辆的移动引起的振动，起源于通过不同轴组件传输的不同结构传播声音信号，或起源于其他噪声的声音信号。即，预定阈值应足够高，以将通过其对应车轴外壳传播的结构传播声音信号与固有较弱的其它机械振动或声波区分开(例如，由于衰减或来自起源于较弱的源)。因此，预定阈值用于滤除非相关信号。
具体来说，接收器电路10可以被配置为测量所接收信号的信号强度，将所测量信号强度与预定阈值(诸如，强度阈值)进行比较，且仅响应于所测量的信号强度超过强度阈值而生成检测指示，其指示所接收的信号是起源于传感器模块对应的车轴外壳的结构传播声音信号。否则，可以不生成检测指示，并且忽略所接收的信号。换句话说，接收器电路10可以确定所接收的信号是否是起源于其对应的车轴外壳的结构传播声音信号。接收器电路10可以负责向MCU12通知起源于其对应的车轴外壳的结构传播声音信号已经在TPMS传感器模块100处被检测到，并且检测指示可以用于该目的。然后，MCU12可以生成通信信号，诸如RF帧(例如，确认帧)，响应于从接收器电路10接收到检测指示而发射。
备选地，还将了解，MCU12还可以在决定是否生成及发射RF帧或忽略所接收信号之前执行此阈值分析。
接收器电路10还可以包括解码器/解调器，其被配置为对信号进行解码和/或测量载波频率。特别地，接收器电路10可以从LNA 9接收编码结构传播声音信号，解调编码结构传播声音信号以将信号转换为数据信号并且将数据信号输出到MCU12。作为响应，MCU12可以生成通信信号，诸如RF帧(可能包括关于信号的检测/解码信息)以用于发射并且将RF帧发送到发射器13。附加地或备选地，数据信号可以是经由编码结构传播声音信号接收的通信数据，并且MCU12可以接收通信数据并且基于通信数据执行一些动作。
接收器电路10可以在信号等于或大于预定阈值的条件下将数据信号转发到MCU12。否则，接收机电路10可以决定忽略检测到的信号。因此，如上所述，预定阈值用于滤除非相关信号。备选地，与预定阈值的比较可以是可选的，并且解码器可以在没有这样的条件的情况下解码信号。
MCU12还包括被配置为在其中存储信息的存储器19。存储器19也可以被提供在MCU12的外部，而且相反的与其电耦合。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个信息。轮胎信息可以单独地被提供给每个轮胎，并且可以包括轮胎的品牌、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，冬季轮胎或夏季轮胎)以及其它轮胎特性。存储器19还可以存储表示轮胎的里程数和/或轮胎的磨损的数值。这些数值可以由MCU12例如从加速度传感器数据计算。
备选地，ECU110可以存储一个或多个轮胎信息，并且可以例如，从加速度传感器数据和轮胎信息中计算表示轮胎的里程数和/或轮胎的磨损的数值，并且可以将数值存储在ECU110处的存储器中。
处理单元(在MCU12中或ECU110中)被配置为通过获得离心加速度的多个测量值的平方根并且随后形成其平方根已经获得的测量值的总和来确定轮胎的里程数的量度。给定轮胎半径的值和系统的安装半径的知识，也可以以绝对值确定英里数。
此外，MCU12或ECU110的处理单元被配置为通过形成离心加速度的多个测量值的总和来确定轮胎的轮胎磨损Twear的量度。处理单元可以附加地被配置为通过四比率加权角速率来确定磨损的值。角速率也可与车辆速率或车辆速度互换。备选地，可以使用距离与轮胎磨损之间的线性关系，基于轮胎的总行驶距离来估计轮胎磨损Twear。
MCU12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，并且在其上执行信号处理和/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为传感器值(例如，轮胎压力值、加速度值和温度值)。此外，如本文所述，MCU12的至少一个处理电路可以计算接触片数据、接触片持续时间数据、速率/速度数据、轮胎旋转数据、轮胎磨损数据和轮胎载荷数据中的一个或多个数据。
MCU12还可以经由控制信号来控制一个或多个传感器设备。例如，MCU12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。
为了使MCU12计算车辆速率v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。
备选地，MCU12可以将传感器数据输出到发射器13以用于发射到控制模块或ECU110。例如，MCU12可以将轮胎压力p、接触片D的持续时间、车辆速率v、轮胎磨损Twear和轮胎温度Ttemp输出到发送器13以传输到ECU110。发射器13可以在一个信号中或在多个信号上发射此信息。如果MCU12不计算车辆速率v，则MCU12还可以(经由发射器13)将轮胎旋转周期Trot和/或轮胎直径dtire发射到控制模块或ECU110，使得控制模块或ECU110可以计算车辆速率v。如上所述，ECU110还可以通过其他已知技术来计算车辆速率。
基于以上讨论的输入参数和用于轮胎载荷估计的系统模型来计算每个轮胎的轮胎载荷Fload。特别地，输入参数包括轮胎压力p、接触片D的持续时间、车辆速率v和轮胎温度Ttemp，并且还可以包括轮胎磨损Twear和轮胎信息。
图2是根据一个或多个实施例的车轮组件200的横截面图。车轮组件包括金属轮辋20和安装到金属轮辋20并形成空腔22的轮胎21，在空腔22中轮胎压力由TPMS传感器模块100测量。
根据所公开的实施例的TPMS传感器模块100直接安装到轮辋20的轮辋体或经由轮阀23安装在轮辋边缘处。TPMS传感器模块100紧密地耦合到车轮组件的金属部分，以便接收结构传播声音信号。相应地，图2示出了用于安装TPMS传感器模块100的两个可能的位置。
在由TPMS传感器模块100x表示的第一位置中，TPMS传感器模块100直接机械地耦合到根据结构传播声音信号振动的金属轮辋20。换能器8可以被配置为直接测量由结构传播声音信号引起的机械振动，或者通过测量由接近TPMS传感器模块100的机械振动产生的声波来间接地测量由结构传播声音信号引起的机械振动。
在由TPMS传感器模块100y表示的第二位置中，TPMS传感器模块100机械地耦合到车轮组件200的轮阀23，其中阀23根据结构传播声音信号振动。为了保持对机械振动的良好耦合，阀23应当以机械振动从金属轮辋20传递到阀23(即，以防止信号损失)的方式机械地耦合到金属轮辋20。因此，金属轮阀非常适合于这样的角色。换能器8可以被配置为直接测量由结构传播声音信号引起的机械振动，或者通过测量由接近TPMS传感器模块100的机械振动产生的声波来间接地测量由结构传播声音信号引起的机械振动。
图3是根据一个或多个实施例的用于牵引车拖车的结构传播声音系统300的示意图。特别地，图3示出了配置有结构传播声音系统300的牵引车拖车的仰视图。牵引车拖车包括构成主车辆车厢的牵引车301和附接到牵引车301并且通常具有多个后轴的拖车302。在这种情况下，拖车302具有三个后轴组件303、304和305。因此，多个车轴组件可以彼此接近，使得两个相邻车轮组件200间隔开不超过一个轮胎直径。
每个车轴组件303至305包括机械地固定到拖车302的车轴外壳。每个车轴外壳容纳并且机械地耦合至对应的车轴。该车轴外壳是可旋转地固定的(即，它们不旋转)。每个轴被配置为在外壳内旋转并且机械地耦合到两个车轮组件200。特别地，每个轴机械地耦合到每个车轮组件200的金属轮辋20，该金属轮辋20随着轴旋转而旋转。因此，可以在图3中看到车轴外壳，每个轴被布置在相应的车轴外壳中。全金属路径从车轴组件(即，由金属制成)到金属轮辋20存在，该金属轮辋20提供用于承载机械振动形式的结构传播声音信号的路径，该机械振动形式的结构传播声音信号沿着从车轴组件到金属轮辋20的路径行进。
结构传播声音系统300包括六个车轮组件200a至200e，统称为车轮组件200。此外，每个车轮组件200包括TPMS传感器模块100。因此，结构传播声音系统300包括六个TPMS传感器模块100a至100e，统称为TPMS传感器模块100。
结构传播声音系统300还包括通过耦合介质309至311耦合到对应的轴组件303至305(例如，到车轴外壳或轴)的三个声音换能器306至308(例如，压电换能器)。在一些情况下，换能器306至308可以机械地耦合到车轮悬架组件。需要这样的耦合介质309至311来补偿表面粗糙度，并且因此避免声换能器306至308与轴组件之间的界面处的气隙。因此，耦合介质309至311可以是如胶水(例如，有机硅-胶水或热熔粘合剂)或沥青的柔软介质。通常，耦合介质309至311是厚度小于100微米的非金属层。
声音换能器306至308被配置为生成声波(例如，超声或近超声)，该声波用于定位TPMS传感器模块100a至100f并且用于向其发射通信信号，诸如数据信号(例如，配置信号、编程信号或控制信号)。因此，声音换能器306至308在16kHz或更高的频率下被调制。声波引起结构传播声音(SBS)信号，该信号以机械振动的形式从车轴外壳行进到每个车轮组件200的每个金属轮辋20，每个车轮组件200耦合到相应车轴外壳。换句话说，结构传播声音(SBS)信号在车轴组件的两个横向方向上从声音换能器向外辐射，使得位于车轴组件的相对端处的轮组件200接收结构传播声音(SBS)信号。此外，为了至少接近超声，结构传播声音信号可以是作为机械振动传播的调制载波信号，该机械振动具有至少16kHz的载波频率。
结构传播声音(SBS)信号由车轴组件传导至金属轮辋20，其中TPMS传感器模块100可以接收信号，对其进行解码(取决于所使用的调制)，并且将通信信号(例如，RF响应)发送到中央接收器(例如，到控制模块或ECU110)。然后，该中央接收器可以使用从每个TPMS传感器模块100发送的信息来识别每个TPMS传感器模块100的确切位置。
结构传播声音系统300还包括控制模块312，其被电耦合到牵引车301的车辆电源313。车辆电源313是将电力提供给控制模块312的牵引车301的电池。控制模块312被电耦合到声音换能器306至308，并且使用由车辆电源313供应的电力来驱动声音换能器306至308。特别地，控制模块312是将具有电频率和电压的输入信号施加到声音换能器306至308以用于驱动声音换能器306至308的控制器。
控制模块312包括RF收发器314、处理核心315和驱动器316。RF收发器314包括至少一个天线，用于接收由TPMS传感器模块100的发射器13发射的RF信号并且将信息发射到ECU110。
驱动器16被配置为根据由处理核心315提供的控制信号经由输入信号驱动每个声音换能器306至308。
附加地或备选地，控制模块312的处理核心315可以确定每个TPMS传感器模块100的位置，并且经由收发器314将每个位置的形式或位置信息发送到ECU110。控制模块312还可以从每个TPMS传感器模块100接收传感器信息，并且将传感器信息发送到ECU110。
每个TPMS传感器模块100具有唯一地对应于其的唯一标识符(ID)。因此，每个TPMS传感器模块100可以发射包括其ID的RF信号。以这种方式，控制模块312和/或ECU110能够区分从各种TPMS传感器模块100发射的信号/信息并且识别TPMS传感器模块100，其中信号/信息起源于TPMS传感器模块100。
可以使用多种方法来使用声音换能器306至308来定位每个TPMS传感器模块100a至100f。在一个示例中，每个声音换能器306至308可以由控制模块312按顺序逐个触发。通过该方法，控制模块312在同一时间仅激活对应于相应车轴组件309至311的一个声音换能器306至308。
然后，被耦合到相应的车轴组件309至311的TPMS传感器模块100的换能器8将接收由对应的声音换能器306至308引起的结构传播声音信号。然后，接收结构传播声音信号的每个TPMS传感器模块100将通过向控制模块312发送指示接收到结构传播声音信号的RF信号(例如，RF帧，诸如确认(ACK)帧)来响应。响应可以响应于检测和可能地验证结构传播声音信号而立即发送。由于控制模块312知道哪个声音换能器306至308被激活，所以它可以通过将位置与相应的车轴组件309至311相关联来推断用RF信号响应的TPMS传感器模块100的位置。
特别地，TPMS传感器模块100的接收器电路10被配置为检测结构传播声音信号并且生成结构传播声音信号已经被检测到的检测指示。接收器电路10还可以基于信号强度阈值测试来确定是否产生检测指示，因此将所接收信号验证为起源于对应车轴外壳的结构传播声音信号，如前所述。
TPMS传感器模块100的处理电路(诸如MCU12)可以从接收器电路10接收指示来自对应的车轴外壳的结构传播声音信号已经被检测到的检测指示，并且响应于接收到检测指示而生成通信信号(即，RF信号)。接着RF发射器13可以将通信信号发射到控制模块312。
RF信号还可以包括由MCU12从加速度传感器14或换能器8导出的加速度信息、旋转信息或定位信息(例如，左侧信息或右侧信息)。例如，MCU12可以使用由加速度传感器14或换能器8生成的+-1g信号，如上所述，以识别TPMS传感器模块100的旋转方向(例如，顺时针或逆时针)。旋转方向还可以用于确定TPMS传感器模块100位于车轴(即，车辆的)的哪一侧。该信息可以用于区分耦合到相同车轴组件309至311的两个TPMS传感器模块100，并且进一步识别两个TPMS传感器模块100的确切位置。
例如，在轴的相对侧耦合的两个车轮组件将具有相反的旋转方向。因此，基于TPMS传感器模块100的旋转方向，控制模块312可以识别TPMS传感器模块100位于哪一侧(例如，右侧或左侧)。利用该信息，控制模块312可以识别TPMS传感器模块100所位于的轮轴和轮轴上的位置。
由于声音换能器306至308一次一个地被触发，所以声波以及因此结构传播声音信号本身可以是在一个固定频率上的简单载波。因此，TPMS传感器模块100a至100f(即，其接收器电路10)必须仅能够对针对每个轴可以是相同的一种类型的信号进行解码。
在另一示例中，控制模块312可以被配置为同时触发多个或所有声音换能器306至308。在这种情况下，每个换能器306至308可以从控制模块312接收不同的输入信号，使得每个换能器306至308产生不同的、可区分的声波，并且因此产生不同的结构传播声音信号。因此，每个结构传播声音信号可以对于对应的车轴组件309至311是唯一的，以用于在TPMS传感器模块100a至100f中的对应的TPMS传感器模块处检测。
例如，不同结构传播声音信号可以具有彼此不同的频率，这些频率由每个相应的换能器8测量，并且由每个相应的接收器电路10识别。备选地，控制模块312可以通过调制由声音换能器产生的声波，并由此调制结构传播声音信号来将一些数据编码到每个结构传播声音信号中。例如，控制模块312可以使用幅移键控(ASK)调制或频移键控(FSK)调制来将一些数据编码到每个结构传播声音信号中。
该编码信息可以由接收器电路提取，以便识别相应的车轴组件。TPMS传感器模块100a至100f中的每一个TPMS传感器模块将在其换能器8处接收相应的结构传播声音信号，并且在其接收器电路10处解码和/或测量结构传播声音信号的载波频率。响应于解码和/或测量结构传播声音信号的载波频率，每个TPMS传感器模块100a至100f将向控制模块312发送RF帧(例如，ACK帧)。RF帧可以包括来自相应结构传播声音信号的检测/解码信息作为编码信息，以及TPMS传感器模块100a至100f的ID和加速度信息或旋转信息。这里，检测/解码的信息表现为唯一的车轴组件标识符，该唯一的车轴组件标识符将一个车轴组件与其他车轴组件区分开。
此外，TPMS传感器模块100的接收器电路10被配置为检测结构传播声音信号并且生成结构传播声音信号已经被检测到的检测指示。接收器电路10可以将检测指示连同编码信息一起提供至MCU12。接收器电路10还可以基于信号强度阈值测试来确定是否生成检测指示，因此将所接收信号验证为起源于对应车轴外壳的结构传播声音信号，如前所述。例如，在换能器8能够拾取起源于不同车轴组件的“外来”结构传播声音信号的情况下，外来结构传播声音信号可以被显著地衰减，使得其不超过强度阈值。
响应于RF帧，控制模块312能够基于传感器模块ID、基于检测/解码的信息的轴以及TPMS传感器模块100基于加速度信息或旋转信息定位在该轴上的位置来定位TPMS传感器模块100a至100f。
在安装在一个车轴组件上的声音换能器与耦合到不同车轴组件的TPMS传感器模块之间的交叉通话的情况下，除了上述信号强度阈值测试之外或作为上述信号强度阈值测试的备选，TPMS传感器模块(即，接收器电路10或MCU12)可以采用适当的选择算法。
为了实现这样的算法，换能器306至308可以使用具有用于每个车轴组件的不同代码的调制和编码信号。TPMS传感器模块中的算法被配置为在接收到第一信号之后等待某个时间(即，测量时间窗口或超时时段)，该第一信号具有用于接收其它信号的第一代码。每个TPMS传感器模块100a至100f的接收器电路10被配置为测量接收信号的信号强度，以确定相应的接收信号强度指示符(RSSI)值。该算法将接收到的代码与RSSI值一起存储。最后，具有最高RSSI的代码连同TPMS传感器模块ID一起被发送回控制模块312。因此，控制模块312能够基于所接收的代码和ID来定位TPMS传感器模块。
结构传播声音信号还可以用于与TPMS传感器模块100a至100f进行通信。例如，结构传播声音信号可以将数据消息承载到TPMS传感器模块100a至100f。ECU110或控制模块312可以生成数据消息，并且控制模块312可以调制相应的声音换能器306至308，以经由结构传播声音信号将数据消息发射到其相应的TPMS传感器模块100a至100f。
数据消息可以包括对特定传感器数据或其他反馈信息的请求、用于配置TPMS传感器模块的配置信息、指示TPMS传感器模块执行一些其他动作的命令(例如，唤醒或断电命令)、用于编程TPMS传感器模块的固件代码等。FSK调制载波信号或ASK调制载波信号可以用于数据通信。如果换能器8是加速度计，则高能脉冲可以用于结构传播声音信号。此外，可以通过后续脉冲之间的时间间隔(例如，脉冲密度调制)对数据进行编码。
每个TPMS传感器模块100a至的接收器电路10被配置为对结构传播声音信号进行解码并且从中提取数据。此外，数据消息可以与本地化查询分开发送，并且可以通过不同的调制与本地化查询区分开。
虽然已经描述了各种实施例，但是对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，在本公开的范围内，许多更多的实施例和实现是可能的。因此，除了根据所附权利要求及其等同物之外，本发明不受限制。关于由上述部件或结构(“组件”、“设备”、“电路”、“系统”等)执行的各种功能，除非另有指示，用于描述这样的部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的部件的指定功能的任何部件或结构(功能上等同的)，即使在结构上不等同于执行本文所示的本发明的示例性实现中的功能的所公开的结构。
此外，特此将所附权利要求书并入到详细描述中，其中每个权利要求可以独立地作为单独实例实施例。虽然每个权利要求可以独立地作为单独的示例实施例，但是应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中涉及与一个或多个其它权利要求的特定组合，但是其它示例实施例还可以包括从属权利要求与每个其它从属或独立权利要求的主题的组合。在本文中提出这样的组合，除非声明特定组合不是预期的。此外，其意图还包括权利要求对任何其它独立权利要求的特征，即使该权利要求不直接依赖于独立权利要求。
还应注意，说明书或权利要求书中所揭示的方法可以由具有用于执行这些方法的相应动作中的每一个动作的装置的设备来实施，且反之亦然，其中可以将在实施的一个或多个设备的上下文中描述的功能或功能的尝试作为方法来执行。
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动作或功能限制为特定顺序，除非这些动作或功能出于技术原因而不可互换。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或者可以被分解成多个子动作。这样的子动作可以被包括并且是该单个动作的公开的一部分，除非明确地排除。
本发明中所描述的技术可以至少部分地以硬件、软件、固件或其任何组合实施。举例来说，所描述技术的各种方面可以实施于一个或多个处理器内，包含一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或任何其它等效集成或离散逻辑电路系统，以及此些部件的任何组合。术语“处理器”、“处理电路系统”等通常可以指上述逻辑电路系统中的任一逻辑电路系统，单独地或与其它逻辑电路系统的组合，或任何其它等效电路系统。包含硬件的控制单元还可以执行本发明的技术中的一种或多种技术。此类硬件、软件和固件可以在同一设备内或在单独设备内实施以支持本发明中所描述的各种技术。
尽管已经公开了各种示例性实施例，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，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所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显而易见的是，执行相同功能的其他部件可以被适当地替换。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其它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它附图的特征组合，即使在未明确提及的那些特征中。对总体发明构思的这种修改旨在由所附权利要求及其法律上的等同物覆盖。

Claims (25)

1.一种轮胎压力监测系统TPMS传感器模块，包括：
压力传感器，被配置为测量轮胎的内部气压并生成轮胎压力信息；
换能器，被配置为接收由声波引起的结构传播声音信号；
接收器电路，被电连接到所述换能器并且被配置为检测所述结构传播声音信号并且生成所述结构传播声音信号已经被检测到的检测指示；
处理电路，被电连接到所述压力传感器和所述接收器电路，并且被配置为从所述压力传感器接收所述轮胎压力信息，从所述接收器电路接收所述检测指示，并且响应于接收到所述检测指示而生成通信信号；以及
发射器，被电连接到所述处理电路并且被配置为发射所述通信信号。
2.根据权利要求1所述的TPMS传感器模块，其中，所述结构传播声音信号是作为机械振动传播的调制载波信号，所述机械振动具有高于16kHz的载波频率。
3.根据权利要求1所述的TPMS传感器模块，其中：
所述接收器电路被配置为对所述结构传播声音信号进行解码，并且将从所解码的结构传播声音信号导出的数据提供给所述处理电路，以及
所述处理电路被配置为生成所述通信信号，所述通信信号包括从所解码的结构传播声音信号导出的所述数据和对应于所述TPMS传感器模块的唯一标识符。
4.根据权利要求1所述的TPMS传感器模块，其中，所述换能器是麦克风或加速度计。
5.根据权利要求1所述的TPMS传感器模块，其中，所述接收器电路被配置为测量所检测的结构传播声音信号的信号强度，将所测量的信号强度与强度阈值进行比较，并且仅响应于所测量的信号强度超过所述强度阈值而生成所述检测指示。
6.根据权利要求1所述的TPMS传感器模块，其中：
所述换能器是加速度计，所述加速度计具有被配置为生成+/-1g信号的第一灵敏度轴以及被配置为检测所述结构传播声音信号的第二轴，以及
所述处理电路被配置为基于所述+/-1g信号生成与所述TPMS传感器模块的位置相关的定位信息。
7.一种轮胎压力监测系统TPMS，包括：
第一声音换能器，被机械地耦合至第一车轴组件，其中所述第一声音换能器被配置为基于第一输入信号生成第一声波；
第一车轮，包括被机械地耦合至所述第一车轴组件的第一金属轮辋；
第一TPMS传感器模块，被机械地耦合到所述第一金属轮辋，所述第一TPMS传感器模块包括：
第一压力传感器，其被配置为测量安装到所述第一车轮的轮胎的内部气压并且生成第一轮胎压力信息；
第一换能器接收器，其被配置为接收由所述第一声波引起的第一结构传播声音信号；
第一接收器电路，所述第一接收器电路被电连接到所述第一换能器接收器，并且被配置为检测所述第一结构传播声音信号并且生成所述第一结构传播声音信号已经被检测到的第一检测指示；
第一处理电路，被电连接到所述第一压力传感器和所述第一接收器电路，并且被配置为从所述第一压力传感器接收所述第一轮胎压力信息，从所述第一接收器电路接收所述第一检测指示，并且响应于接收到所述第一检测指示而生成第一通信信号；以及
第一发射器，被电连接到所述第一处理电路并且被配置为发射所述第一通信信号；以及
控制器，被配置为经由所述第一输入信号驱动所述第一声音换能器以生成所述第一结构传播声音信号。
8.根据权利要求7所述的TPMS，其中，由所述第一声波引起的所述第一结构传播声音信号沿着全金属路径从所述第一车轴组件传播到所述第一金属轮辋。
9.根据权利要求7所述的TPMS，其中，所述控制器被配置为接收所述第一通信信号并且基于所述第一通信信号来确定所述第一TPMS传感器模块的位置。
10.根据权利要求9所述的TPMS，还包括：
车辆电子控制单元ECU，
其中所述控制器被配置为向所述车辆电子控制单元ECU发送第二通信信号，所述第二通信信号包括所述第一TPMS传感器模块的位置。
11.根据权利要求7所述的TPMS，还包括：
耦合介质，耦合其被配置为将所述第一声音换能器耦合到所述第一车轴组件，其中所述耦合介质是厚度小于100微米的非金属层。
12.根据权利要求7所述的TPMS，其中：
所述第一声音换能器是压电超声换能器，并且
所述第一换能器接收器是麦克风或加速度计。
13.根据权利要求7所述的TPMS，其中：
所述第一接收器电路被配置为对所述第一结构传播声音信号进行解码，并且将从所述解码的第一结构传播声音信号导出的数据提供给所述第一处理电路，以及
所述第一处理电路被配置为生成所述第一通信信号，所述第一通信信号包括从所述解码的第一结构传播声音信号导出的数据和对应于所述第一TPMS传感器模块的唯一标识符。
14.根据权利要求7所述的TPMS，还包括：
第二声音换能器，被机械地耦合到第二车轴组件，其中所述第二声音换能器被配置为基于第二输入信号生成第二声波；
第二车轮，包括被机械地耦合至所述第二车轴组件的第二金属轮辋；以及
第二TPMS传感器模块，被机械地耦合到所述第二金属轮辋，所述第二TPMS传感器模块包括：
第二压力传感器，被配置为测量安装到所述第二车轮的轮胎的内部气压，并且生成第二轮胎压力信息；
第二换能器接收器，被配置为接收由所述第二声波引起第二结构传播声音信号；
第二接收器电路，被电连接到所述第二换能器接收器，并且被配置为检测所述第二结构传播声音信号，并且生成已检测到所述第二结构传播声音信号的第二检测指示；
第二处理电路，被电连接到所述第二压力传感器和所述第二接收器电路，并且被配置为从所述第二压力传感器接收所述
第二轮胎压力信息，从所述第二接收器电路接收所述第二检测指示，并且响应于所述第二检测指示生成第二通信信号；以及
第二发射器，被电连接到所述第二处理电路并且被配置为发射所述第二通信信号；以及
其中，所述控制器被配置为经由所述第二输入信号驱动所述第二声音换能器，以生成所述第二结构传播声音信号。
15.根据权利要求14所述的TPMS，其中，所述控制器被配置为在不同时间顺序地驱动所述第一声音换能器和所述第二声音换能器，并且基于所述第一通信信号和所述第二通信信号来确定在所述第一车轴组件和所述第二车轴组件之中的对应的车轴组件，所述第一TPMS传感器模块和所述第二TPMS传感器模块对应于所述车轴组件。
16.根据权利要求14所述的TPMS，其中所述控制器被配置为同时驱动所述第一声音换能器和所述第二声音换能器，并且基于所述第一通信信号和所述第二通信信号来确定在所述第一车轴组件和所述第二车轴组件之中的对应的车轴组件，所述第一TPMS传感器模块和所述第二TPMS传感器模块对应于所述车轴组件。
17.根据权利要求16所述的TPMS，其中：
所述控制器被配置为驱动所述第一声音换能器和所述第二声音换能器，使得所述第一结构传播声音信号与所述第二结构传播声音信号编码不同，
所述第一接收器电路被配置为从所述第一结构传播声音信号提取第一编码信息，并且所述第一处理电路被配置为在所述第一通信信号中包括所述第一编码信息，
所述第二接收器电路被配置为从所述第二结构传播声音信号提取第二编码信息，并且所述第二处理电路被配置为在所述第二通信信号中包括所述第二编码信息，以及
所述控制器被配置为基于所述接收到的第一编码信息和所述接收到的第二编码信息来确定在所述第一车轴组件和所述第二车轴组件之中的所述对应的车轴组件，所述第一TPMS传感器模块和所述第二TPMS传感器模块对应于所述车轴组件。
18.根据权利要求17所述的TPMS，其中：
所述第一接收器电路被配置为：
接收所述第一结构传播声音信号和所述第二结构传播声音信号，
从所述第一结构传播声音信号中提取所述第一编码信息，测量所述第一结构传播声音信号的第一信号强度，并且生成与所述第一信号强度相对应的第一接收信号强度指示符值，
从所述第二结构传播声音信号中提取所述第二编码信息，测量所述第二结构传播声音信号的第二信号强度，并且生成对应于所述第二信号强度的第二接收信号强度指示符值，
在所述第一接收信号强度指示符值与所述第二接收信号强度指示符值中选择最高接收信号强度指示符值，以及
从对应于具有所述最高接收信号强度指示符值的所述第一结构传播声音信号和所述第二结构传播声音信号的所述第一编码信息和所述第二编码信息中选择经验证编码信息，以及
所述第一处理电路被配置为包括所述经验证的编码信息和与所述第一通信信号中的所述第一TPMS传感器模块相对应的唯一标识符。
19.根据权利要求9所述的TPMS，还包括：
加速度计，其被配置为生成+/-1g信号，
其中，所述处理电路被配置为基于所述+/-1g信号来确定所述TPMS传感器模块的车轴位置，并且包括所述第一通信信号中的所述车轴位置。
20.一种定位至少一个轮胎压力监测系统TPMS传感器模块的方法，所述方法包括：
由控制器基于第一输入信号驱动第一声音换能器以产生第一声波，以便引起从第一车轴组件传播到耦合到第一车轮的第一TPMS传感器模块的第一结构传播声音信号；
由所述第一TPMS传感器模块检测所述第一结构传播声音信号；
由所述第一TPMS传感器模块生成指示所述第一结构传播声音信号已经被检测到的第一检测指示符；
由所述第一TPMS传感器模块响应于所述第一检测指示符生成第一通信信号；
由所述第一TPMS传感器模块将所述第一通信信号发射到所述控制器；以及
由所述控制器基于所述第一通信信号来确定所述第一TPMS传感器模块的位置。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
由所述控制器基于第二输入信号驱动第二声音换能器以生成第二声波，以便引起从第二轴组件传播到耦合到第二车轮的第二TPMS传感器模块的第二结构传播声音信号；
由所述第二TPMS传感器模块检测所述第二结构传播声音信号；
由所述第二TPMS传感器模块生成第二检测指示符，所述第二检测指示符指示所述第二结构传播声音信号已经被检测到；
由所述第二TPMS传感器模块响应于所述第二检测指示符而生成第二通信信号；
由所述第二TPMS传感器模块将所述第二通信信号发射到所述控制器；以及
由所述控制器基于所述第二通信信号来确定所述第二TPMS传感器模块的位置。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一声音换能器和所述第二声音换能器以相同频率在不同时间被顺序地驱动。
23.根据权利要求21所述的方法，其中：
同时地驱动所述第一声音换能器和所述第二声音换能器，使得所述第一结构传播声音信号与所述第二结构传播声音信号编码不同，所述方法还包括：
由所述第一TPMS传感器模块从所述第一结构传播声音信号提取第一编码信息；
由所述第一TPMS传感器模块生成所述第一通信信号以包括所述第一编码信息；
由所述第二TPMS传感器模块从所述第二结构传播声音信号提取第二编码信息；
由所述第二TPMS传感器模块生成所述第二通信信号以包括所述第二编码信息；
通过基于所述第一编码信息和所述第二编码信息确定在第一车轴组件和第二车轴组件之中的对应的车轴组件，所述第一TPMS传感器模块和所述第二TPMS传感器模块对应于所述车轴组件，通过所述控制器确定所述第一TPMS传感器模块的位置和所述第二TPMS传感器模块的位置。
24.一种轮胎压力监测系统TPMS，包括：
声音换能器，被机械地耦合到车轴组件，其中所述声音换能器被配置为基于输入信号来生成声波；
控制器，被配置为经由所述输入信号驱动所述声音换能器以生成结构传播声音信号，其中所述控制器被配置为调制所述声音换能器，使得第一结构传播声音信号携载通信数据；
车轮，包括被机械地耦合到所述车轴组件的金属轮辋；
TPMS传感器模块，被机械地耦合到所述金属轮辋并且被配置为与所述控制器通信，所述TPMS传感器模块包括：
压力传感器，被配置为测量被安装到所述车轮的轮胎的内部气压并生成轮胎压力信息；
换能器接收器，被配置为接收由所述声波引起的所述结构传播声音信号；
接收器电路，被电连接到所述换能器接收器并且被配置为从所述结构传播声音信号提取所述通信数据；
处理电路，被电连接到所述压力传感器和所述接收器电路，并且被配置为从所述压力传感器接收所述轮胎压力信息，
并且从所述接收器电路接收所提取的通信数据；以及
发射器，被电连接到所述处理电路并且被配置为将通信信号发射到所述控制器。
25.根据权利要求24所述的TPMS，其中，所述通信数据包括所述TPMS传感器模块的配置信息、编程信息或控制信息中的至少一个。
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