CN113195267A - 轮胎监测装置的初始化 - Google Patents
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Abstract
描述了用于对包括无线通信接口的轮胎监测装置进行初始化的方法,以及使用该方法的轮胎监测装置和系统。该方法包括:在第一模式下操作轮胎监测装置,其中,在第一模式下,轮胎监测装置仅响应于通过无线通信接口从第二装置接收的初始化指令;当在第一模式下操作时,通过无线通信接口接收初始化指令;以及响应于初始化指令,在第二模式下操作轮胎监测装置,在第二模式下,轮胎监测装置响应于通过无线通信接口接收的指令。第一模式比第二模式消耗更低的电力,因此在初始化之前,例如当存储等待使用时,减少了电力消耗。
Description
技术领域
本公开内容涉及轮胎监测系统及其操作的方法。在示例中,本公开内容涉及飞机轮胎监测系统,例如飞机轮胎压力监测系统。
背景技术
检查轮胎压力是交通工具维护的重要部分。轮胎压力应当保持在预定压力下,以确保轮胎按照制造商的意图执行。不正确的轮胎压力会导致轮胎故障,可能爆裂并且导致对交通工具的破坏以及/或者失控。由于飞机起落架上的轮胎遇到的高速度,因此定期进行检查压力,可能每天一次或更频繁地检查。轮胎压力的手动检查需要花费时间,减少该时间是有益的。
已经提出通过在轮子中包括感测装置来使轮胎压力测量自动化,然后可以无线地询问轮子中的感测装置以提供轮胎压力的测量值。这与手动读数相比可以减少所需的时间,但是由于需要从轮到轮测量压力,仍会耗费时间。
期望提供一种解决这些点中的一些或所有的轮胎压力测量系统。
发明内容
根据第一方面,提供了一种用于对包括无线通信接口的轮胎监测装置进行初始化的方法。该方法包括:在第一模式下操作轮胎监测装置,其中,在第一模式下,轮胎监测装置仅响应于通过无线通信接口从第二装置接收的初始化指令;当在第一模式下操作时,通过无线通信接口接收初始化指令;以及响应于该初始化指令,在第二模式下操作轮胎监测装置,在第二模式下,轮胎监测装置响应于通过无线通信接口接收的指令;其中,第一模式比第二模式消耗更低的电力。
可选地,当在第一模式下操作时,限制到轮胎监测装置的至少一个部件的电力。
可选地,限制电力包括不向至少一个部件提供电力。
可选地,轮胎监测装置包括计数器,并且当在第一模式下操作时,不对计数器供电,该方法还包括响应于初始化指令对计数器进行初始化,并且在第二模式下对计数器供电。
可选地,轮胎监测装置包括计数器,并且当在第一模式下操作时,对计数器供电,该方法还包括响应于初始化指令停止或终止计数器。可选地,当在第二模式下时,也可以从计数器移除电力。
可选地,当在第一模式下操作时,使用第一无线通信协议接收初始化指令,并且当在第二模式下操作时,使用第二无线通信协议接收指令,其中,第一无线通信协议具有比第二无线通信协议更低的能量需求。
可选地,第一无线通信协议是无源(passive)无线通信协议,以及第二无线通信协议是有源(active)无线通信协议。
可选地,第一无线通信协议使用第一无线通信接口,以及第二无线通信协议使用第二无线通信接口。
可选地,当在第一模式下时,无线通信接口具有小于10cm的通信范围,以及在第二模式下,无线通信接口具有至少20m的通信范围。
可选地,一旦轮胎监测装置在第二模式下操作,轮胎监测装置就不能返回到在第一模式下操作。
可选地,当轮胎监测装置在第二模式下操作时,轮胎监测装置被布置成在检测到故障时返回到在第一模式下操作。
根据第二方面,提供了一种飞机轮胎监测装置,包括:无线通信接口;和处理系统,其被配置成执行上述具有或不具有还描述的任何可选特征的方法。
根据第三方面,提供了一种被配置成安装在飞机的轮子上的飞机轮胎监测装置。轮胎监测装置包括:无线通信接口;指示器;压力传感器;温度传感器;处理系统;以及电源。轮胎监测装置被配置成:在存储模式下操作,在存储模式下,指示器、压力传感器、温度传感器和处理系统中的至少一个不能被使用,并且轮胎监测装置仅响应于通过无线通信接口接收的初始化指令;以及响应于接收到初始化指令而在正常模式下操作,其中,在正常模式下,指示器、压力传感器、温度传感器和处理系统可以被使用,并且轮胎监测装置响应于通过无线通信接口接收的指令,存储模式比正常模式具有更低的电力需求。
可选地,无线通信接口包括:第一无线通信接口,其在存储模式和正常模式二者下操作并且具有小于10cm的通信范围;和第二无线通信接口,其仅在正常模式下操作并且具有至少20m的通信范围,其中,第一无线通信接口具有比第二无线通信接口更低的能量需求。
可选地,飞机轮胎监测装置还包括计数器,并且其中,轮胎监测装置被配置成:在存储模式下不对计数器供电;在正常模式下对计数器供电;并且响应于初始化指令,对计数器进行初始化。
可选地,飞机轮胎监测装置还包括计数器,并且其中,轮胎监测装置被配置成:在存储模式下对计数器供电;在正常模式下不对计数器供电;并且响应于初始化指令,禁用计数器。
可选地,一旦飞机轮胎监测装置在正常模式下操作,它就不能返回到在存储模式下操作。
可选地,飞机轮胎监测装置在检测到故障时返回到在存储模式下操作。
根据第四方面,提供了一种轮胎监测系统,包括:多个轮胎监测装置,每个轮胎监测装置包括无线通信接口;和配置装置,其包括无线通信接口。多个轮胎监测装置响应于由配置装置通过无线通信接口发送的初始化命令,从省电存储模式转换到正常操作模式。
本发明的另外的特征和优点将根据参照附图进行的对本发明的通过仅示例的方式给出的优选示例的以下描述中变得明显。
附图说明
图1示出了根据本发明的第一示例的轮胎监测系统的示意图。
图2示出了用于在图1的示例中使用的轮胎监测装置的示意图。
图3示出了用于在图1的示例中使用的控制装置的示意图。
图4示出了用于在图1的示例中使用的配置装置的示意图。
图5示出了安装在飞机中的轮胎压力传感器网络的示意图。
图6示出了可以与图1的示例一起使用的轮胎压力检查处理的流程图。
图7示出了可以由图2的轮胎监测装置使用的轮胎压力检查处理的流程图。
图8示出了用于可以与图1的示例一起使用的轮胎监测装置的初始化处理的流程图。
图9示出了在可以与图1的示例一起使用的轮胎监测装置处接收指令的处理的流程图。
具体实施方式
在以下描述中,出于解释的目的,阐述了某些示例的许多具体细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合示例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个示例中,但不一定包括在其他示例中。
本文描述的某些方法和系统涉及对飞机中的传感器网络的操作。在本文描述的示例中,对“飞机”的引用包括所有类型的飞机,例如诸如军用飞机或商用飞机或无人驾驶飞行器(UAV)的固定翼飞机以及诸如直升机的旋翼飞机。
根据本文的示例,提供了轮胎监测装置和操作轮胎监测装置的方法,其中,轮胎监测装置在电力消耗低于第二模式或正常操作模式的第一模式或存储模式下操作。这使得在将轮胎监测装置安装到交通工具上之前可以节省电力。例如,轮胎监测装置可以包括电源,例如电力源,在该电力源不可更换的情况下,在更换电力源或装置本身之前该电力源具有能够在预定时间内使用的固定能量。当电源耗尽时,必须更换轮胎监测装置。很可能轮胎监测装置将在制造与第一次安装在轮子上之间的存储中花费一些时间。如果在轮胎监测装置的正常工作寿命结束时需要更换轮胎监测装置之前不需要在安装其他轮胎监测装置的同时购买的备件,则对于这些备件,这可以在几周到若干年的范围内,可能在三年或更长的范围内。该存储时间段可能会减少电源中的能量,使得使用寿命缩短,因此希望减少储存时的电力消耗。
示例轮胎监测系统
图1示出了轮胎监测系统的示意图,在这种情况下是根据第一示例的压力传感器系统的示意图。该系统包括多个轮胎监测装置10、控制装置12和配置装置14,所有这些均被布置成经由无线通信进行通信。轮胎监测装置安装在交通工具——在这种情况下是飞机(如下面参照图5更详细地解释的)——的每个轮子上。控制装置12与轮胎监测传感器10分离,并且可以是仅在轮胎压力传感器系统中起作用的专用控制装置,或者是也可以用于除与轮胎压力传感器系统一起使用之外的其他目的的计算装置。示例计算装置包括移动装置,诸如膝上型电脑、平板电脑、蜂窝电话和无线通信装置。
图1的轮胎压力传感器系统中的无线通信可以使用局域网或个域网,并且可以具有包括集中式和网状无线系统的任何合适的拓扑。在集中式系统中,可以将单个装置指定为主装置以协调通信,或者可以使用一个或更多个附加的无线接入点、网关或控制器(未示出)。在一些示例中,轮胎监测装置10、控制装置12和配置装置14均可以利用同一无线技术来进行通信并且形成单个网络。在其他示例中,轮胎监测装置10、控制装置12和配置装置14中的一个或更多个可以与系统的其他元件分离。这样的分离可以在软件中例如通过提供合适的防火墙和/或使用不同的网络ID和加密密钥来提供。这样的分离也可以由硬件例如通过不同的无线通信技术来提供。可以将硬件和软件分离两者组合。例如,在图1的系统中,控制装置利用与配置装置不同的无线通信技术来与轮胎感测装置通信,这可以提高系统的安全性。
图2示出了用于在图1的轮胎压力传感器系统中使用的轮胎监测装置10的示意图。轮胎监测装置10被配置成用于例如通过机械连接到轮子上的提供到轮胎的入口的开口来安装在轮上。轮胎监测装置10包括处理器200、无线通信接口202、指示器204、电源206以及压力传感器208、温度传感器209、第一存储器210和第二存储器211。
处理器200可以是任何合适的处理装置,包括具有一个或更多个处理核的微处理器。在使用中,处理器200协调并控制其他部件,并且可操作成从存储装置210、211读取计算机程序指令和数据以及/或者向存储装置210、211写入计算机程序指令和数据。处理器可以针对低功率操作被优化或在一些示例中具有针对低功率操作被优化的至少一个处理核。
无线通信接口202连接至处理器200,并且用于发送和接收来自轮胎压力传感器系统的其他装置的数据。在该示例中,无线通信接口包括两个收发器212、214,这两者使用不同的无线技术。第一收发器212被提供用于相对远程的多达约50m或约100m的通信。例如,第一收发器可以使用适用于移动装置的通信标准,例如IEEE 802.15.1、IEEE 802.15.4、2.4GHz或5GHz工业科学和医学(ISM)频带上的IEEE 802.11(Wi-Fi)或无线航空电子内通信(WAIC)标准。第一收发器还包括如下加密模块,该加密模块用于例如根据利用预共享密钥的高级加密标准(AES)对发送的数据进行加密以及对接收的数据进行解密。第二收发器214被提供用于相对短程的通信。例如,第二收发器214可以使用根据IEEE 802.15例如IEEE802.15.4、RFID或近场通信(NFC)的标准。第二收发器可以在小于5m、小于3m、小于1m、小于50cm、小于25cm、小于10cm、小于5cm、小于1cm的范围内操作或者需要装置之间的接触。与第一收发器212类似,第二收发器214还包括用于对发送的数据进行加密以及对接收的数据进行解密的加密模块。
在一些示例中,可以在无线通信接口中提供单个无线收发器。在该情况下,单个收发器可以使用相对短程或相对远程的通信,或者按需要调整范围(例如通过控制发送功率来调整)。
指示器204连接至处理器200并且由处理器200控制,以向轮胎压力传感器系统的用户提供指示。在该示例中,指示器是LED,但是在其他示例中,指示器是另一形式的光、诸如LCD或电子墨水显示器的显示器或者任何其他形式的视觉指示。在其他示例中,指示器是听觉指示器,例如蜂鸣器、蜂鸣件、扬声器或任何其他声音产生部件。在另外的示例中,指示器可以包括听觉和视觉指示部件两者。指示器提供至少第一指示和第二指示,例如第一颜色发射光和第二颜色发射光。还可以提供诸如持续不断的或闪烁的光的另外的指示。轮胎监测装置具有壳体(未示出),并且指示器204可以在壳体外部提供指示,例如LED可以安装到壳体外部或透过壳体可见,或者声音可以能够从壳体内发出。
电源206向感测装置的元件提供电力。电源206可以是电池,例如锂电池。在该示例中,电源是电力足以使传感器在正常操作下运行约2至3年的锂电池。在其他示例中,电源可以包括例如收集振动和/或电磁辐射以对电容器或电池进行充电然后电容器或电池用于为装置供电的电力收集系统。
在使用中,无线感测装置可以在“睡眠”或低功率模式下度过其操作寿命的大部分,其中除处理器和无线通信接口之外的大多数部件断电。这可以保存电池寿命。例如,轮胎监测装置可以默认在低功率模式下,监听用于测量或报告轮胎压力的命令。由于轮胎压力读数可能需要相对较少,可能少至每10天一次、每5天一次、每3天一次或每天一次,这可以提供有用的电力节省。在其他示例中,可以更频繁地例如每10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、1小时或2小时感测压力,并且可以存储压力以在趋势监测中使用。
压力传感器208连接至处理器200,并且可以是用于测量压力的任何合适的传感器,例如电容传感器。类似地,温度传感器209连接至处理器200,并且可以是用于测量温度的任何合适的传感器,例如热电偶。温度传感器209可以被布置成直接测量轮子的温度或轮胎内部的气体的温度。在温度传感器209测量轮子的温度的情况下,可以对轮子的温度进行处理以确定轮胎中气体的温度。例如,可以使用算法或查找表。
压力传感器208和温度传感器209到处理器200的连接可以是数字的,以从传感器本身中的模数转换器(ADC)或类似物提供测量的压力和/或温度的数字表示,在这种情况下,处理器可以包括ADC以对所接收的信号进行采样。包括压力传感器和温度传感器两者可以对确定温度补偿的压力值有用。尽管该示例包括压力传感器和温度传感器,但是其他示例可以仅包括压力传感器,或者可以包括另外的传感器。
该示例包括两个存储元件210和211。在该示例中,存储器210是可以在不需要施加电力的情况下保留数据的诸如闪存的非易失性可重写存储器。其他示例可以包括由电源保持供电的易失性存储装置或者只读存储装置和可重写存储装置的组合。存储器210连接至处理器200并且用于存储用于由处理器执行的计算机程序指令以及如下数据两者,所述数据是例如来自压力传感器208的数据或通过无线通信接口202接收的数据。在一些示例中,存储器210可以存储由压力传感器208和温度传感器209感测的压力和/或温度读数的历史记录。例如,可以存储前十天的读数,其中,一旦存储器装满,最新的数据就将替换最旧的数据。
存储器211是写和/或读访问受限的安全存储装置,例如仅能够访问在处理器200上运行的某些进程。诸如无线加密密钥的配置数据可以存储在存储器211中。在其他示例中,可以提供单个存储器,或者可以在单个物理装置中提供存储器210和211,其中在存储器210与存储器211之间进行逻辑分区。
图3示出了用于在图1的示例中使用的控制装置12的示意图。控制装置12包括处理器300、显示器302、输入系统304、电源306、无线接口308、存储器310和有线通信接口312。在该示例中,控制装置是诸如蜂窝电话或平板计算机的移动装置。
处理器300是可以包括一个或更多个处理核的任何合适的处理装置,例如多用途微处理器、片上系统或封装系统。处理器300连接至诸如LCD、OLED或电子墨水显示器的显示器302以向控制装置的用户显示信息。
在该示例中,输入系统304包括触摸屏界面,其使得用户能够通过触摸屏幕上的用户界面元素来与控制装置交互。除触摸屏之外,输入系统304还可以包括一个或更多个按钮以及其他输入装置例如用于语音识别的麦克风和用于图像输入的摄像机。其他示例可以不包括触摸屏界面。
控制装置由电源306供电,在该示例中,电源306是可充电锂离子电池。其他示例可以使用替选电源,例如其他电池技术、主电源或能量收集例如太阳能。
无线接口308被包括以用于控制装置12与轮胎压力传感器系统中的其他装置通信。在该示例中,提供单个无线接口308,其被配置成与轮胎监测装置10通信。例如,可以使用相对远程的无线通信技术,例如符合IEEE 802.15.1、IEEE 802.15.4或IEEE 802.11的无线通信技术。这使得控制装置12能够与来自相对远程的轮胎监测装置进行交互。
在其他示例中,控制装置可以设置有多个无线通信接口或使用不同的无线技术进行操作的收发器,所述不同的无线技术例如IEEE 802.15.1、IEEE 802.15.4、IEEE 802.11(Wi-Fi__33)、WAIC、RFID和NFC中的至少两个。例如,控制装置可以具有两个收发器,其中一个具有比另一个更长的通信范围。
存储器310包括诸如闪存的非易失性元件以及诸如RAM的易失性元件。非易失性元件用于存储操作系统软件和应用软件。在该示例中,控制装置运行标准操作系统软件,并且装载有应用软件以与轮胎压力传感器系统进行交互。为了限制对轮胎压力传感器网络的访问,应用软件可以从安全源提供并对公众不可用,并且/或者要求在操作之前输入凭证。
有线通信接口312被提供用于到计算系统的连接。有线通信接口312可以是例如诸如通用串行总线(USB)的串行数据连接、并行数据连接或者诸如以太网的网络连接。有线通信接口312可以使得控制装置能够向计算系统传送从轮胎监测装置读取的值和/或其他状态信息,例如以存储长期趋势并辅助机群(fleet)管理。可替选地或另外地,无线通信接口308可以用于与计算系统进行通信。在一些示例中,控制装置可以不包括有线通信接口。
图4示出了用于在图1的示例中使用的配置装置14的示意图。配置装置14通常包括与控制装置12相同的元件:处理器400、显示器402、输入系统404、电源406、无线接口408、存储器410和有线通信接口412,并且这些元件通常与上面针对控制装置描述的元件相同,除非下面另有描述。在本示例中,配置装置是移动装置,但是仅限于与轮胎监测系统一起操作。例如,配置装置可以是仅能够运行用于与轮胎监测系统交互的软件的计算装置或平板电脑。
在该示例中,配置装置的无线通信接口408是相对短程的通信系统,例如IEEE802.15.1、IEEE 802.15.4、NFC或RFID。这使得配置装置在配置轮胎监测装置时充当另外的认证因素,例如轮胎监测装置可以仅响应于从配置装置接收的配置命令,或者可以仅响应于在从配置装置接收的命令之后从控制装置接收的配置命令。
在其他示例中,配置装置可以包括多个无线通信接口或收发器。例如,配置装置可以包括如上所讨论的用于相对短程通信的收发器和用于相对远程通信的收发器例如符合IEEE 802.11的收发器。
配置装置的有线通信接口412可以用于以如下安全的方式向配置装置提供信息,所述安全的方式例如使得一些加密密钥能够通过诸如串行数据连接的有线接口而不是无线接口来更新。
在一些示例中,配置装置14可以被省略并且其位置由控制装置12代替。控制装置12可以包括短程无线通信接口,例如符合IEEE 802.15.1、IEEE 802.15.4、RFID或NFC的短程无线通信接口。可以将应用软件装载到控制装置上,以如下使得控制装置也能够用作另外的认证因素:可能通过维护仅能用合适的凭证来访问的密码密钥,以控制用于配置命令的传输的短程无线通信接口的操作。在这些示例中,可以在控制装置上提供单独的应用软件,可以执行该应用软件以使控制装置用作配置装置。
图5示出了安装在飞机中的轮胎压力传感器网络的示意图。飞机500包括机身510、机翼520、主起落架530和前起落架540。根据示例,飞机500包括根据本文描述的示例中的任何示例的传感器网络。飞机500可以与本文描述的方法中的任何方法结合使用。根据示例,多个无线节点分布在飞机500周围的各个位置处。例如,在起落架530、540和机翼520中以及在机身510中。轮胎监测装置安装在主起落架530和前起落架540的每个轮子上。
在示例中,轮胎监测装置10还与座舱系统进行通信,以向驾驶舱上的飞行员提供轮胎压力信息。在这些示例中,驾驶舱控制台也可以用作控制装置。
示例轮胎压力检查处理
图6示出了可以与图1的示例一起使用的轮胎压力检查处理的流程图。首先,在框602处,用户启动控制装置12上的轮胎监测控制应用。在应用的初始化期间,对控制装置上用于与监测装置通信的无线通信接口308是有效的(active)进行检查,并且如果它不是有效的,则提示用户激活。
接下来,在框604处,控制装置对范围内的轮胎监测装置进行扫描。例如,控制装置可以通过无线通信接口发出探测,这使得范围内的任何轮胎监测装置以其交通工具标识符的指示进行响应,所述交通工具标识符例如轮胎监测装置所附接至的飞机的尾部标识符。扫描可以包括与每个轮胎监测装置建立直接的点对点联系,或者通过轮胎监测装置的网络例如通过接入点、主装置或网状网络中的任何装置建立联系。扫描可以包括将轮胎监测装置从低功率模式唤醒。扫描可以包括使用安全网络密钥与传感器网络进行通信。
根据通信范围和位置,可以检测到与多于一个的交通工具相关联的轮胎监测装置。例如,在控制装置的范围内,若干飞机可以位于同一吊架(hanger)中。接下来,在框606处,确定是否应当自动选择标识符,而不需要使用输入。例如,应用可以存储是否应当自动选择标识符的配置选项。如果不需要自动选择,则处理继续到框608。如果需要自动选择,则处理继续到框612。在一些示例中,不包括框606。在这些示例中,处理可以通过如下所说明的手动选择或自动选择继续。
针对手动选择,在框608处,控制装置显示检测到的交通工具的标识符。在框610处,例如根据用户对期望标识符的选择接收所选标识符的输入。
针对自动选择,在框612处,从接收到的响应中指示的标识符中自动选择交通工具标识符。可以通过各种方式完成。例如,当范围内的每个轮胎监测装置分别响应控制装置时,至少两个响应可以来自与同一交通工具标识符相关联的轮胎监测装置。在该情况下,可以自动选择与最大数量的响应相关联的交通工具标识符,因为这可能是需要压力测量的最靠近控制装置的交通工具。在另一示例中,可以选择最靠近控制装置的轮胎监测装置的交通工具标识符,例如具有最大接收信号强度指示(RSSI)的响应。在另外的示例中,所有检测到的轮胎监测装置可以与相同的交通工具标识符相关联,在这种情况下选择该交通工具标识符。
接下来,在框614处,向对应于所选标识符的轮胎监测装置发送命令,以使轮胎监测装置读取压力并报告回控制装置,例如,轮胎监测装置可以执行下面参照图7描述的处理。
在框616处,从轮胎监测装置接收响应,并且在框618处,在控制装置上显示响应。压力的显示可以包括数值和诸如“OK”或“低压力”的状态指示中的一者或二者。
在框620处,可以对接收的数据进行交叉检查以确保数据一致性。然后处理结束。
贯穿图6的处理,控制装置与传感器装置之间的通信可以是安全的,例如通过网络密钥进行加密。用于与控制装置进行通信的网络密钥可以与用于传感器装置之间通信的网络密钥不同,以增强系统的安全性。
当交换安全密钥时,可以通过使用具有有限传输距离的无线通信技术来增加安全性,例如,802.11(Wi-Fi)标准可以允许在50m的距离或在畅通空间中进一步传输。仅这个就足以提供增加的安全性,因为需要物理上的接近来拦截通信。在一些示例中,与加密数据本身的传输相比,当传输加密密钥时,可以通过降低传输电力来增加安全性,对于初始密钥交换处理需要更靠近的接近。
图7示出了可以由图2的轮胎监测装置使用的轮胎压力检查处理的流程图。提供该处理以在来自系统的压力测量中提供另外的保证和容错,例如以防止控制装置中的损坏操作或错误。通过该处理,监测装置使用其指示器、独立于控制装置来提供轮胎压力状态的指示。在一些示例中,监测装置对轮胎压力状态的指示可以比控制装置上提供的指示具有更高的开发保证级别(DAL)。例如,虽然控制装置可以用于启动轮胎压力测量,并且为用户提供方便的方式来了解测量结果,但它可能不具有DAL认证,而监测装置使用监测装置上的指示器来提供指示的操作可以被认证为开发保证等级B。这可以允许系统与各种控制装置一起操作,因为不需要这些装置针对DAL的认证,但仍确保系统整体满足所需的安全标准。类似地,在一些示例中,监测装置可以具有比控制装置更高的安全保证级别(SAL)。
首先,在框702处,轮胎监测装置通过无线通信接口从控制装置接收检查压力的命令。作为响应,在框704处,处理器使用压力传感器来测量轮胎中的压力。然后在框706中,将测量的压力与参考压力进行比较,以确定轮胎是否具有低压力。在该示例中,如果压力传感器感测到的压力小于参考压力的89%,则出现低压力。当测量的压力小于参考压力的95%、小于参考压力的90%或小于参考压力的85%时,其他示例可以确定低压力。当测量的压力比参考压力低至少约207千帕(约30磅/平方英寸)时,另外的示例可以确定低压力。当测量的压力比参考压力低至少约138千帕(约20磅/平方英寸),或约69千帕(约10磅/平方英寸)时,其他示例可确定低压力。如果检测到低压力,则执行进行至框708,否则执行进行至框712。
在框708处,处理器使用指示器例如通过提供在预定时间段内持续不断的红光来指示故障状况。例如,预定时间段可以是5分钟、2分钟、1分钟或30秒。在框712处,处理器还再次使用无线通信接口向其他轮胎监测装置广播故障指示。
在框712处,处理器检查以查看是否已经经由无线通信接口接收到来自其他轮胎监测装置的任何故障消息。可以经由其他轮胎监测装置或通过集线器或接入点直接接收这样的故障信息。在该示例中,在框704中,接收到命令之后,在没有首先被请求的情况下接收这样的故障消息。在其他示例中,可以响应于由轮胎监测装置发送给其他轮胎监测装置的状态查询来接收故障消息。如果接收到任何故障消息,则执行进行至框714,在框714处,处理器使用指示器来显示故障状况。例如,故障指示可以与框708中使用的故障指示相同。在其他示例中,故障指示可以与在框708中使用的故障指示不同,例如为诸如在预定时间段内闪烁红光的第二故障指示。通过使用第二故障指示,轮胎监测装置可以指示另一轮胎中的故障而其自身测量的压力并不低的信号。
如果在框712处没有接收到故障消息,则执行进行至框716,在框716处,处理器使用指示器来提供“OK”指示。例如,通过在预定时间段内提供持续不断的绿光。例如,预定时间段可以是5分钟、2分钟、1分钟或30秒。以这种方式,仅当所有轮胎监测装置都确定其相关联的轮胎的压力不低并且没有从另一轮胎监测装置接收到故障指示时,才会给出“OK”指示。
最后,在框718处,响应于命令,将测量的轮胎压力的数据传输到控制装置。该数据可以包括另外的信息,例如存储的参考压力、确定的状态和轮子位置。传输另外的信息可以使得能够验证轮胎监测装置的正确操作以及检查存储在存储器中的配置数据还未改变或已正确地设置。框718中的传输可以被直接发送至控制装置12、发送至另一轮胎监测装置10用于向前路由或者发送至接入点或其他无线节点。
利用图7的方法,轮胎压力状态的确认由轮胎监测装置本身提供。任何传感器中的故障都会导致所有传感器指示故障。以这种方式,轮胎监测装置可以使用轮胎监测装置本身上的指示根据要求的DAL和/或SAL进行认证,而不需要控制装置也进行认证。
在其他示例中,不是在框710处发送故障指示,而是所有轮胎监测装置可以替代地将它们测量的压力发送至其他轮胎监测装置。然后,可以通过每个独立的轮胎监测装置来独立地检查接收到的压力,以确定是否存在故障。这可以防止例如如果存储的参考压力已经损坏则传感器不指示低压力状态的故障。
在另外的示例中,当在框706中确定轮胎压力不低时,轮胎监测装置可以发送“OK”状态通知。这样的示例可以提供所有传感器都正常操作的保证,因为没有从其他轮胎监测装置中的一个接收到指示该轮胎监测装置失常或故障的数据。
尽管上述处理描述了使用通用移动装置作为控制装置,但是控制装置也可以是仅提供用于与轮胎监测系统或更一般地与交通工具一起使用的专用装置。这可以随着更大的控制可用而提高安全性。
虽然以上处理描述了作为光的指示器的使用,但是其他示例可以使用诸如显示器和/或音频部件的其他指示器。例如,不是简单地显示持续不断的或闪烁的颜色,显示器还可以显示测量的压力本身的信息。在提供音频和视觉指示器两者的情况下,一些指示器可以不使用音频和视觉指示器两者。例如,“OK”指示可以仅使用视觉指示器,而音频指示器仅在故障时激活。
轮胎监测装置的初始化
在一个示例中,轮胎监测装置能够在两种模式下操作:第一低功率模式和第二高电力模式,其中,低功率模式被配置成限制轮胎监测装置的操作,使得其电力消耗相对于在第二高电力模式下操作时降低。
在安装到交通工具(例如图5的飞机)的轮子上之前,轮胎监测装置可以被存储或保持在低功率模式下。在低功率模式下操作确保了当装置不在使用中时,例如在装置安装到交通工具的轮子上之前,从其电力源消耗较少的能量。当电力源不可更换或不可充电时,这有利于最大化轮胎监测装置的使用寿命。在一些示例中,在低功率模式下操作还可以通过防止第三方装置与尚未初始化的轮胎监测装置恶意交互来增加装置在存储期间的安全性。
图8示出了用于轮胎监测装置(例如上面关于图2描述的轮胎监测装置)的初始化处理的流程图,以使该装置从第一低功率存储模式转换到第二正常操作模式。图8的处理可以在轮胎监测装置安装到交通工具之前使用,或者可替选地在轮胎监测装置已经安装到交通工具例如图5的飞机的轮子之后使用。
首先,在框802处,轮胎监测装置在第一模式下操作。第一模式下的操作可以由存储器的内容来确定。例如,如果存储器的内容为空或无效,指示该装置尚未被配置成使用,则该装置可以在第一模式下操作。
第一模式是低功率模式,由此装置的操作和功能受到限制。如上所述,并且参照图2的轮胎监测装置,轮胎监测装置的无线通信接口可以包括两个收发器,每个收发器使用不同的无线技术。当在第一低功率模式下操作时,轮胎监测装置可以被配置成以最低的电力消耗来操作收发器。例如,当在第一模式下时,可以使用短程收发器,例如RFID或NFC收发器。当在第一模式下时,可以仅向能够使用低功率无线通信协议进行通信的收发器提供电力。这样的协议通常具有比高功率无线通信协议更短的范围,例如该范围可以小于50cm、小于25cm、小于10cm、小于5cm、小于1cm或者需要装置之间的接触。这将防止轮胎监测装置与具有更高电力要求的其他无线通信协议进行通信,从而降低装置在第一模式下的电力消耗。因为潜在的通信范围短,所以其他装置(例如,维护设施中存储的其他未使用的装置)意外初始化的风险低。
在一些示例中,低功率无线通信协议以无源方式操作,也就是说,它不需要为了从辅助装置接收指令而给装置供电。例如,使用短程无线通信协议例如RFID或NFC的通信可以在发送的指令中提供足够的能量来给接收收发器加电。在这种情况下,存储模式可以不向轮胎监测装置的任何部件提供电力,因为初始化指令可以使收发器加电并引起轮胎监测装置的初始化,包括激活其他部件以从电源接收电力。
更一般地,当在第一低功率模式下时,可以不向轮胎监测装置的其他部件供电或者可以限制向其供电。例如,可以不向压力传感器或指示器供电,或者可以阻止某些功能,例如测量功能。在又一示例中,当在低功率模式下时,轮胎监测装置的至少一些部件处于低功率状态。这可以包括在低功率睡眠模式下的处理器,或尚未启动的操作计数器。这使得存储模式下的操作减少,同时限制了装置执行更多电力密集型操作的能力。可以仅对那些需要接收初始化指令的系统供电。例如,可以仅对接收初始化指令的收发器供电,使得收发器然后可以唤醒其他部件。在这种情况下,收发器本身可以处于低功率状态,例如周期性地操作以监听初始化指令,可能每500毫秒、1秒、10秒或1分钟一次。
通过限制存储模式下部件可用的电力,这确保了在低功率模式下的同时电力消耗最小化。作为另一优点,低功率模式防止执行可能产生进一步电力消耗的不必要的操作,并且还通过限制这样的操作来增加安全性,直到轮胎监测装置已经接收到初始化指令。
接下来,在框804处,轮胎监测装置接收初始化指令。初始化指令是从第二装置接收的,所述第二装置例如上面关于图1、图3和图4描述的控制装置或配置装置。使用短程无线通信协议例如NFC或RFID从第二装置向轮胎监测装置发送初始化指令。轮胎监测装置在无线通信接口的收发器处接收该初始化指令。在一些示例中,当轮胎监测装置在低功率存储模式下时,可以接收其他指令,因为除了初始化指令之外的其他指令可以通过相同的短程无线通信协议进行传输。当在存储模式下时,轮胎监测装置可以不响应于这样的命令而采取任何行动。
在接收到初始化指令之后,在框806处,轮胎监测装置进入对应于正常操作的第二高电力模式。第二模式是如上所述的装置的一般操作模式。在这种模式下,装置的操作不受限制,并且装置响应于通过无线通信接口接收的指令。照此,轮胎监测装置能够经由具有比第一无线通信协议更高的电力消耗的第二无线通信协议接收指令。在一个示例中,第二无线通信协议可以是任何有源无线通信协议。
初始化指令的接收使装置进入第二模式或正常操作模式。如上所述,轮胎监测装置包括其他部件,例如处理器。当轮胎监测装置在低功率模式下时,这些部件可以在低功率状态或休眠状态下操作。初始化指令用于向这样的部件指示它们要转换到正常操作模式下。在处理器的情况下,初始化指令可以用作唤醒处理器并使其能够指示轮胎监测装置的其他部件进入操作模式的中断。在另一示例中,初始化指令可以使电力被提供给轮胎监测装置的其他部件,这些部件在低功率模式下不接收电力。这样的部件可以包括压力传感器、温度传感器和指示器,尽管也可以包括轮胎监测装置的其他部件。
第二模式或正常操作模式本身可以包括省电模式,例如,当不需要测量时,装置可以处于比进行测量(例如压力和/或温度测量)时更低的电力状态。然而,这不同于存储模式,因为装置响应于除初始化命令之外的命令,例如可以在省电模式下接收测量命令并对其采取行动。
当在第二模式或正常操作模式下时,如果检测到轮胎监测装置的一个或更多个部件的失效或故障,例如存储器配置丢失,则轮胎监测装置可以返回到第一模式或低功率模式,从而限制某些操作,例如远程通信的发送和/或接收。
在一些示例中,在框806处的初始化使得轮胎监测装置中的操作计数器被初始化,并且周期性地增加表示轮胎监测装置已经在第二模式下的时间的计数。例如,操作计数器可以每毫秒一次、每秒一次、每10秒一次、每30秒一次或每分钟一次递增计数。以这种方式,操作计数器可以提供确定轮胎监测装置在第二模式下已经操作的时间的手段。操作计数器的初始化包括设置计数器的初始值,例如将其设置为零。
在一些示例中,一旦轮胎监测装置进入第二正常操作模式,它就不可能返回到第一低功率模式或存储模式。这可以使得操作计数器能够提供轮胎监测装置的剩余使用寿命的准确估计。例如,轮胎监测装置的电池可以被设计成具有足够的电力,以在存储模式下为该装置供电达预定的时间并且在正常模式下为该装置供电达预定的时间,但是电池的技术可能使得直接监测电池中剩余的能量是困难的。操作计数器可以提供剩余电池寿命的指示,因为预定的使用寿命是已知的,但是如果装置可以从正常模式返回到存储模式,导致操作计数器被重新初始化,则这可能不起作用。例如,存储模式可以仅在装置的制造期间操作,或者仅在首次连接电源时操作。这可以通过检查存储器的内容来确定,在制造之后,存储器通常是空的或者包含无效数据(例如随机数据)。
在一些示例中,框806处的初始化使得轮胎监测装置中的存储计数器被禁用。存储计数器周期性地增加表示轮胎监测装置已经在第一模式下的时间的计数。例如,存储计数器可以每毫秒一次、每秒一次、每10秒一次、每30秒一次或每分钟一次递增计数。以这种方式,存储计数器可以提供确定轮胎监测装置在第一模式下已经操作的时间的手段。对存储计数器的禁用停止了存储计数器的递增,并且在一些示例中可以包括设置存储计数器的初始值,例如将其设置为零。这使得存储计数器能够提供轮胎监测装置已经在第一模式下的时间量的准确估计。
图9示出了在可以与图1的示例一起使用的轮胎监测装置处接收指令的处理的流程图。首先在框902处,在轮胎监测装置处接收指令。该指令经由无线通信接口从第二装置接收。在框904处,确定第二装置是否是可信任装置,例如认证的或真实的装置。例如,诸如MAC地址的标识符可以与可信任装置的数据库进行比较。在其他示例中,信任可以通过能够对从第二装置发送的通信进行解密来确定。两个示例都提供了确保第二装置是被授权与轮胎监测装置进行通信的真实的、可信任的或认证的装置的方式,然而将会理解,可以使用其他方法。如果确定第二装置是可信任装置,则跟随“是”分支到框906。如果确定第二装置不是真实的认证的装置,则跟随“否”分支到框918。
在框906处,确定该指令是否是初始化指令。如果确定是初始化指令,则跟随“是”分支到框908。如果确定接收到的指令不是初始化指令,则跟随“否”分支到框910。
在框908处,确定轮胎监测装置是否在第一低功率模式下。如果在低功率模式下,则跟随“是”分支到框914,如果不是,则跟随“否”分支到框912。
在框910处,如果接收的指令不是初始化指令,则确定轮胎监测装置是否在操作模式下。如果在操作模式下,则跟随“是”分支到框916,如果不是,则跟随“否”分支到框912。
在框914处,当在低功率模式下接收到初始化指令时,则指示轮胎监测装置进入操作模式。如上参照图8所述,这可以使得向轮胎监测装置的其他部件提供电力,以及使得能够通过具有更高电力需求的无线通信协议经由无线通信接口进行通信。
在框912处,指令被阻挡和/或被阻止执行。当在第一低功率模式或存储模式下操作的轮胎监测装置接收到不是初始化指令的指令时,就会出现这种情况。这防止了轮胎监测装置在未被初始化时执行正常操作指令。如果轮胎监测装置在操作模式下,初始化指令也将被阻止执行。这防止轮胎监测装置在已经初始化时执行初始化指令。这具有增加的安全性的好处,因为这意味着第三方和/或恶意用户无法重新初始化/覆盖装置上的现有设置。
在框916处,当在第二模式下时,执行正常操作指令。这使得该装置能够处于正常操作状态,并且例如如上面关于图6所述的那样起作用。
在框918处,当已经确定第二装置不是认证的装置时,例如通过检查存储在轮胎监测装置中的配置信息(例如参考轮胎压力)的存在来确定轮胎监测装置是否已经被预先配置。如果是,则跟随“是”分支到框922,如果不是,则跟随“否”分支到框920。
在框920处,指令被阻挡以及/或者被阻止执行。当未配置的轮胎监测装置从未经认证/不真实的第二装置接收到指令时,就会出现这种情况。这防止了轮胎监测装置在未被配置时执行指令。这具有增加安全性的好处,因为这意味着使用未经认证的装置的第三方被阻止向尚未配置的装置发送指令。
在框922处,当配置的轮胎监测装置从未经认证/不真实的第二装置接收到指令时,轮胎监测装置可以被布置成执行自动化指令。例如,轮胎监测装置可以向用户提供他们正在使用未经认证的第二装置的指示。该指示可以采取若干形式,例如发送至第二装置的响应,或者通过使用轮胎监测装置本身上的指示器,例如通过将视觉指示器变成除红色或绿色之外的预定颜色。
要注意的是,除非另有明确说明,否则本文所使用的术语“或”应解释为表示“和/或”。
以上示例应当被理解为本发明的说明性示例。应理解,关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用或者与所描述的其他特征结合使用,并且也可以与任何其他示例或者任何其他示例的任何组合的一个或更多个特征相结合使用。此外,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下,也可以采用上面未描述的等同物和修改。
Claims (19)
1.一种用于对包括无线通信接口的轮胎监测装置进行初始化的方法,所述方法包括:
在第一模式下操作所述轮胎监测装置,其中,在所述第一模式下,所述轮胎监测装置仅响应于通过所述无线通信接口从第二装置接收的初始化指令;
当在所述第一模式下操作时,通过所述无线通信接口接收初始化指令;以及
响应于所述初始化指令,在第二模式下操作所述轮胎监测装置,在所述第二模式下,所述轮胎监测装置响应于通过所述无线通信接口接收的指令;
其中,所述第一模式比所述第二模式消耗更低的电力。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:当在所述第一模式下操作时,限制到所述轮胎监测装置的至少一个部件的电力。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,限制电力包括不向所述至少一个部件提供电力。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述轮胎监测装置包括计数器,并且当在所述第一模式下操作时,不对所述计数器供电,所述方法还包括响应于所述初始化指令对所述计数器进行初始化,并且在所述第二模式下对所述计数器供电。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述轮胎监测装置包括计数器,并且当在所述第一模式下操作时,对所述计数器供电,所述方法还包括响应于所述初始化指令停止所述计数器。
6.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,当在所述第一模式下操作时,使用第一无线通信协议接收所述初始化指令,并且当在所述第二模式下操作时,使用第二无线通信协议接收所述指令,其中,所述第一无线通信协议具有比所述第二无线通信协议更低的能量需求。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述第一无线通信协议是无源无线通信协议,以及所述第二无线通信协议是有源无线通信协议。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其中,所述第一无线通信协议使用第一无线通信接口,以及所述第二无线通信协议使用第二无线通信接口。
9.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,当在所述第一模式下时,所述无线通信接口具有小于10cm的通信范围,以及在所述第二模式下,所述无线通信接口具有至少20m的通信范围。
10.根据任一前述权利要求所述的方法,其中,一旦所述轮胎监测装置在所述第二模式下操作,所述轮胎监测装置就不能返回到在所述第一模式下操作。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,还包括当所述轮胎监测装置在所述第二模式下操作时,响应于在所述轮胎监测装置中检测到故障而返回到在所述第一模式下操作。
12.一种飞机轮胎监测装置,包括:
无线通信接口;和
处理系统,被配置成执行权利要求1至11中任一项所述的方法。
13.一种被配置成安装在交通工具的轮子上的飞机轮胎监测装置,所述轮胎监测装置包括:
无线通信接口;
指示器;
压力传感器;
温度传感器;
处理系统;以及
电源;
其中,所述轮胎监测装置被配置成:
在存储模式下操作,在所述存储模式下,所述指示器、所述压力传感器、所述温度传感器和所述处理系统中的至少一个不能被使用,并且所述轮胎监测装置仅响应于通过所述无线通信接口接收的初始化指令;以及
响应于所述初始化指令在正常模式下操作,其中,在所述正常模式下,所述指示器、所述压力传感器、所述温度传感器和所述处理系统可以被使用,并且所述轮胎监测装置响应于通过所述无线通信接口接收的指令,所述存储模式比所述正常模式具有更低的电力需求。
14.根据权利要求13所述的飞机轮胎监测装置,其中,所述无线通信接口包括:
第一无线通信接口,其在所述存储模式和所述正常模式二者下操作并且具有小于10cm的通信范围;和
第二无线通信接口,其仅在所述正常模式下操作并且具有至少20m的通信范围,其中,所述第一无线通信接口具有比所述第二无线通信接口更低的能量需求。
15.根据权利要求13或14所述的飞机轮胎监测装置,还包括计数器,并且其中,所述轮胎监测装置被配置成:
在所述存储模式下不对所述计数器供电;
在所述正常模式下对所述计数器供电;以及
响应于所述初始化指令,对所述计数器进行初始化。
16.根据权利要求13或14中任一项所述的飞机轮胎监测装置,还包括计数器,并且其中,所述轮胎监测装置被配置成:
在所述存储模式下对所述计数器供电;
在所述正常模式下不对所述计数器供电;以及
响应于所述初始化指令,禁用所述计数器。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的飞机轮胎监测装置,其中,一旦所述飞机轮胎监测装置在所述正常模式下操作,所述飞机轮胎监测装置就不能返回到在所述存储模式下操作。
18.根据权利要求12至16中任一项所述的飞机轮胎监测装置,其中,当所述轮胎监测装置在所述第二模式下操作时,所述飞机轮胎监测装置在检测到故障时返回到在所述存储模式下操作。
19.一种轮胎监测系统,包括:
多个轮胎监测装置,每个轮胎监测装置包括无线通信接口;和
配置装置,包括无线通信接口;
其中,所述多个轮胎监测装置响应于由所述配置装置通过所述无线通信接口发送的初始化命令,从省电存储模式转换到正常操作模式。
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