CN114801600A - 多天线胎压侦测器自动定位装置 - Google Patents

多天线胎压侦测器自动定位装置 Download PDF

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Abstract

本发明一种多天线胎压侦测器自动定位装置，其包括：数个胎压侦测器、接收器及中央处理器，数个胎压侦测器安装于车辆各轮胎，各轮胎上安装有胎压侦测器，又各胎压侦测器内建讯号发射单元，而接收器包含有二条天线及内建的接收控制单元，各胎压侦测器所发送的讯号与各天线之间分别形成第一相位角及第二相位角，接收控制单元接收各第一相位角及各第二相位角，并经过内部所内建的运算单元运算后可得数个不同参数值的相位差，进而判断各轮胎的位置，最后以中央处理器内建的讯号接收单元接收由接收器的运算单元所计算后的信息后予以显示完成定位。

Description

多天线胎压侦测器自动定位装置
技术领域
本发明一种多天线胎压侦测器自动定位装置，详指应用于汽车领域的技术，主要利用装设于各轮胎上的各胎压侦测器与各天线间相位角的不同并予以计算相对角度，进而精准清楚辨识各轮胎的前后、左右位置，并判断各轮胎的定位是否准确，即为一种实用性极佳的发明。
背景技术
近年来非常重视且提倡交通安全，不论是走路的行人，或是开车的驾驶都有许多必须遵守的交通规则，其中又以近几年来所规定，在新出厂的小客车及小货车，都必须配备「胎压侦测辅助系统」，用以提升路人的整体安全性以外，也确保车辆高速行驶的稳定性。
所以说车厂在进行生产、组装的过程中，会于轮胎上装设胎压侦测器，提供日后汽车行驶于路上时，利用胎压侦测器得以侦测轮胎的压力、温度、电池电量等轮胎信息给予驾驶人知晓，所以为了方便前述的说明，故胎压侦测器的安装都必须经过多道工序上的调整、设定、与轮胎的定位配合，最后方可在日后汽车行驶时进行对轮胎的侦测。然而，前述胎压侦测器的定位设定方式常见的方法有两种，分别是：
1.手动输入：透过诊断线(OBD II)接口输入主机，并以手持主机的方式逐颗轮胎一一的顺序读取，且必须仔细的以人为方式判断当下输入的轮胎相对汽车的位置，十分不便。
2.自动定位：胎压侦测器可以区分为胎内式及胎外式两种，其中胎内式胎压侦测器由于装设方向固定，接收器由侦测器上的X跟Z轴加速度计取值，再透过算法运算取得轮胎位置，此方式又细分为两种，分别为A、WAL(Wireless Auto Location)：X-Axis旋转方向判断左右轮，再透过信号强弱判断前后轮借以定位；B、PAL(Phase Auto Location)：由ABS取得轮胎转动角度，再跟RF发射时间对比取得转动时轮圈的相位角差，借此计算轮胎位置。上述这两种方法在装设胎压侦测器时，胎压侦测器的X轴必须平行于行车方向，Z轴必须垂直于行车方向方能精确计算加速度。但，胎外式的胎压侦测器，因为气嘴角度不一，且旋转组装后的角度也不一定，导致侦测器本身的X、Z轴传感器数据无法使用PAL方法定位。
综上述，如果胎压侦测器在汽车组装过程后还没有办法精确的进行定位时，那导致日后汽车在行驶时，胎压侦测系统对于各轮胎的侦测会持续在错误中进行侦测，造成汽车在行驶上具有极高的危险性存在。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种多天线胎压侦测器自动定位装置，其是以更快速、更精确的方式进行各轮胎上的胎压侦测器的定位设定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多天线胎压侦测器自动定位装置，其包括：数个胎压侦测器，其安装于车辆的数个轮胎，各轮胎上安装有至少一胎压侦测器，又各胎压侦测器进一步内建有一讯号发射单元；一接收器，其包含有二条天线及内建的一接收控制单元，该二条天线之间为同水平高度并具有一定的间距设置，各胎压侦测器是以各讯号发射单元发送讯号至该二条天线予以接收，又各胎压侦测器所发送的讯号与各天线之间分别形成一第一相位角及一第二相位角，而该接收控制单元接收各第一相位角及各第二相位角，并经过内部所内建的一运算单元的运算后可得数个不同参数值的相位差，而该接收控制单元是以各相位差的参数值计算出各胎压侦测器与接收器之间的相对角度，予以判断左右、前后的各轮胎的位置；及一中央处理器，其包含内建的一讯号接收单元，该讯号接收单元是接收由接收器的运算单元所计算后的信息后予以显示；其中，利用该二条天线的设置接收各胎压侦测器所发出的讯号后形成第一相位角及第二相位角，再借由运算单元计算第一相位角及第二相位角之间的相位差，进而形成数个相位差参数值，该接收控制单元以数个相位差参数值予以精确判断各轮胎的左右、前后位置而完成定位。
承如上述说明，本发明进一步的技术特征在于，该接收器进一步包含内建的一射频收发单元，该射频收发单元是以接收各胎压侦测器的讯号，以及发送该运算单元所计算后的相位差参数值至该中央处理器。
承如上述说明，本发明进一步的技术特征在于，各胎压侦测器进一步分别内建一处理单元、一压力感测单元、一温度感测单元及一加速度感测单元，该压力感测单元是侦测轮胎内所剩的压力，该温度感测单元是侦测轮胎内的温度，该加速度感测单元则侦测轮胎旋转时的转速，而前述侦测后则汇整于该处理单元进行整合，该处理单元整合完成后再由该讯号发射单元发送至该接收器。
承如上述说明，本发明进一步的技术特征在于，该运算单元内对于第一相位角、第二相位角之间的相位差的计算式为θ＝arccos((ψλ)/(2πd))，其中θ为胎压侦测器与接收器之间的相对角度，φ为该二条天线接收的相位角差、λ为各胎压侦测器所发送至各天线的无线信号波长、d为该二条天线之间的距离。
承如上述说明，本发明进一步的技术特征在于，天线的设置数量可大于二，以数个天线的设置是用于加速的定位及速度精确度，且其排列方式为线性排列、矩阵排列或圆形排列。
承如上述说明，本发明进一步的技术特征在于，各胎压侦测器于各轮胎尚未旋转时定义为一初始位置，而各胎压侦测器于初始位置时所发射至接收器的讯号可定位各轮胎的左右位置；又各胎压侦测器于各轮胎进行旋转时，各胎压侦测器相对接收器则分别可定义一极近位置、一极远位置，各胎压侦测器处在该极近位置、该极远位置时所发射至接收器的讯号可定位各轮胎的前后位置；又各胎压侦测器是以不间断方式持续发送讯号至接收器，该接收器内建的运算单元持续计算以提高各轮胎定位的精准度。
根据上述对于本发明的说明，其优点在于，透过该二条天线的设置而得到各轮胎上所安装的各胎压侦测器的第一相位角、第二相位角，再利用运算单元的计算即可得到不同参数值的相位差，再透过不同参数值的相位差计算出各胎压侦测器与接收器之间的相对角度，以判断各轮胎所在的位置，借此以最快速的方式完成各轮胎的精准定位，减少误差并改善人力输入方式所带来的问题。
本发明的有益效果是，其是以更快速、更精确的方式进行各轮胎上的胎压侦测器的定位设定。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明方块示意图。
图2为本发明左下轮胎所安装的胎压侦测器于初始位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图3为本发明左上轮胎所安装的胎压侦测器于初始位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图4为本发明右下轮胎所安装的胎压侦测器于初始位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图5为本发明右上轮胎所安装的胎压侦测器于初始位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图6为本发明左下轮胎所安装的胎压侦测器于轮胎旋转时，胎压侦测器位于极近位置、极远位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图7为本发明左上轮胎所安装的胎压侦测器于轮胎旋转时，胎压侦测器位于极近位置、极远位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图8为本发明右下轮胎所安装的胎压侦测器于轮胎旋转时，胎压侦测器位于极近位置、极远位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图9为本发明右上轮胎所安装的胎压侦测器于轮胎旋转时，胎压侦测器位于极近位置、极远位置时，胎压侦测器与各天线之间定位示意图。
图中标号说明：
轮胎10
胎压侦测器1
讯号发射单元11
处理单元12
压力感测单元13
温度感测单元14
加速度感测单元15
接收器2
天线21
接收控制单元22
运算单元23
射频收发单元24
第一相位角Θ1
第二相位角Θ2
中央处理器3
讯号接收单元31
初始位置4
极近位置5
极远位置6
具体实施方式
为了清楚说明本发明所能达成上述的目的及功效，兹搭配图示就本发明的实施例加以详细说明其特征与功效。请参阅图1至图9所示，本发明一种多天线胎压侦测器自动定位装置，其包括：数个胎压侦测器1，其安装于车辆的数个轮胎10，每一轮胎10上安装有至少一胎压侦测器1，又各胎压侦测器1进一步内建有一讯号发射单元11；一接收器2(本发明图示是将该接收器2安装于车辆末端位置为主要技术说明，但并非用以限制该接收器2的安装位置)，该接收器2包含有二条天线21及内建的一接收控制单元22，该二条天线21之间为同水平且为同高度并具有一定的间距设置，各胎压侦测器1是以各讯号发射单元11发送讯号至该二条天线21予以接收，又各胎压侦测器1所发送的讯号与各天线21之间分别形成一第一相位角Θ1及一第二相位角Θ2，而该接收控制单元22接收各第一相位角Θ1及各第二相位角Θ2，并经过内部所内建的一运算单元23的运算后可得数个不同参数值的相位差，而该接收控制单元22是以各相位差的参数值予以判断左右、前后的各轮胎10的位置；及一中央处理器3，其包含内建的一讯号接收单元31，该讯号接收单元31是接收由接收器2的运算单元23所计算后的信息后予以显示；其中，利用该二条天线21的设置接收各胎压侦测器1所发出的讯号后形成第一相位角Θ1及第二相位角Θ2，再借由运算单元23计算第一相位角Θ1及第二相位角Θ2之间的相位差，进而形成数个相位差参数值，该接收控制单元22以数个相位差参数值予以精确判断各轮胎10的左右、前后位置而完成定位。
请见图1至图9所示。根据上述的说明后，于下以单一轮胎10中进行说明，于图2至图5中可以清楚的看见图中具有四颗轮胎10，各轮胎10分别以A(左下)、B(左上)、C(右下)、D(右上)给予代号，方便下述的说明，每一轮胎10上设置有胎压侦测器1，而每一胎压侦测器1按照前述各轮胎10的编号而给予相对应的代号分别为A1、B1、C1、D1，又首先本发明主要是以各轮胎10未发生偏摆的状态下进行定位方式说明，以图2所示，当A轮胎10并未旋转时，A1胎压侦测器1位于固定位置并定义为一初始位置4，A1胎压侦测器1会利用该讯号发射单元11发送讯号至接收器2，该接收器2所设置的该二条天线21(分别以X、Y为代称)皆会进行讯号接收，此时该接收器2可以透过X天线21及Y天线21之间为间距设置的方式，进而得到A1胎压侦测器1至X天线21间的第一相位角Θ1、A1胎压侦测器1至Y天线21第二相位角Θ2，此时第一相位角Θ1的角度会小于第二相位角Θ2的角度，又该接收控制单元22得到了第一相位角Θ1、第二相位角Θ2的角度值后，利用该接收器2内建的运算单元23进行相位差计算，此时所得到的参数值即为A轮胎10的专属数据，而后再将运算单元23所计算后的相位差讯息传送至中央处理器3，该中央处理器3以讯号接收单元31接收后进行讯号的处理、转换，如此一来可让A轮胎10精确定位，并给予驾驶人知悉A轮胎10当下的状况(图2中以A、C为主进行讯号传输绘制以判断左、右胎，其余轮胎10亦会同时进行讯号发送，而虚线的绘制同样为讯号的传输，又图3至图5亦同)。
其余的B轮胎10、C轮胎10、D轮胎10的定位方式相同于前述的作法，而上述的定位方式其主要是针对各轮胎10相对车辆的左、右位置，尚无法精准判断各轮胎10的前后位置，因此要判断各轮胎10的前后位置则必须在各轮胎10进行旋转下才得以精确定位，又请见图6所示，又A1胎压侦测器1于各轮胎10进行旋转时，A1胎压侦测器1相对接收器2则分别可定义一极近位置5、一极远位置6，当A1胎压侦测器1处在该极近位置5时，A1胎压侦测器1会发射讯号至接收器2的X天线21及Y天线21接收，又当A1胎压侦测器1位于该极远位置6时，同样会再发射讯号至接收器2的X天线21及Y天线21接收，经过A轮胎10一段时间的旋转，以及该接收器2一端时间的接收、累绩讯号后，借由该运算单元23的计算下可得到A轮胎10的另一相位差参数值，如此一来即可定位各轮胎10的前后位置，再看图7所示，图6与图7之间的第一相位角Θ1及第二相位角Θ2的角度值并非相同，所以可以很清楚的判断同为左方的上、下轮胎10的位置；完成后再匹配前述A轮胎10在判断左、右位置时所产生的相位差参数值下，即可精确的判断出A轮胎10的位置安装在车辆左边下方(图6中以A、B为主进行讯号传输绘制以判断前、后胎，其中A轮胎10以粗实线表示极近位置5、以细实线表示极远位置6，其余轮胎10亦会同时进行讯号发送，而虚线的绘制同样为讯号的传输，又图6至图9亦同)。
根据上述的说明下，本发明其余的B轮胎10、C轮胎10、D轮胎10的定位方式相同于前述的作法，如此一来透过各胎压侦测器1在初始位置4或是极近位置5、极远位置6所发射至该二条天线21的讯号，经过运算单元23一连串的运算下所得到的相位差参数的不同，进而可精准、快速的判断各轮胎10的位置并予以定位，又前述所说的相位差运算，该运算单元依照算式θ＝arccos((ψλ)/(2πd))进行计算，其中θ为胎压侦测器1与接收器2之间的相对角度，φ为相位差、λ为各胎压侦测器1所发送至各天线21的波长、d为该二条天线21之间的距离，借由此计算式的运算下，即可精确的计算出各胎压侦测器1所发射的讯号至该二条天线21之间的相位角差，借此让接收控制单元22能够根据参数值来判断各轮胎10的位置。
另外在说明本发明其他的细部特征，首先请见图1所示，本发明在该接收器2的讯号发送上采用内建一射频收发单元24，该射频收发单元24是以接收各胎压侦测器1的讯号，以及发送该运算单元23所计算后的相位差参数值至该中央处理器3，又本发明的中央处理器3可为具显示屏幕的电子设备，因此该中央处理器3可提供给驾驶者、设定者进行查看各轮胎10定位后的结果、定位前的状况等讯息。接续说明，本发明的中央处理器3除了能够显示各轮胎10的定位状态外，更可显示各轮胎10的细部状况，例如说各胎压侦测器1进一步分别内建一处理单元12、一压力感测单元13、一温度感测单元14及一加速度感测单元15，该压力感测单元13是侦测轮胎10内所剩的压力，该温度感测单元14是侦测轮胎10内的温度，该加速度感测单元15则侦测轮胎10旋转时的转速，而前述侦测后则汇整于该处理单元12进行整合，该处理单元12整合完成后再由该讯号发射单元11发送至该接收器2，该接收器2再将各项信息整理、转换后传送至中央处理器3，最后得以显示于中央处理器3而让驾驶人、设定者知晓当下各轮胎10的压力、温度、加速度等相关参数值，确保行车上的安全性，请见图1所示。
最后值得一提的是，本发明如要提供更精确的定位，可在天线21的设置数量上进行增加，越多的天线21设置越能够抵抗噪声的干扰，且多数天线21的排列可为线性排列、矩阵排列或圆形排列(图均未示)，透过多数天线21的设置提高运算的精确，使各轮胎10在定位上更加的确实。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种多天线胎压侦测器自动定位装置，其特征在于，包括：
数个胎压侦测器，其安装于车辆的数个轮胎，各轮胎上安装有至少一胎压侦测器，又各胎压侦测器进一步内建有一讯号发射单元；
一接收器，其包含有二条天线及内建的一接收控制单元，该二条天线之间具有一定的间距设置，各胎压侦测器以各讯号发射单元发送讯号至该二条天线予以接收，又各胎压侦测器所发送的讯号与各天线之间分别形成一第一相位角及一第二相位角，而该接收控制单元接收各第一相位角及各第二相位角，并经过内部所内建的一运算单元的运算后可得数个不同参数值的相位差，而该接收控制单元是以各相位差的参数值计算出各胎压侦测器与接收器之间的相对角度，予以判断左右、前后的各轮胎的位置；
及一中央处理器，其包含内建的一讯号接收单元，该讯号接收单元是接收由接收器的运算单元所计算后的信息后予以显示；
其中，利用该二条天线的设置接收各胎压侦测器所发出的讯号后形成第一相位角及第二相位角，再借由运算单元计算第一相位角及第二相位角之间的相位差，进而形成数个相位差参数值，该接收控制单元以数个相位差参数值予以精确判断各轮胎的左右、前后位置而完成定位。
2.根据权利要求1所述的多天线胎压侦测器自动定位装置，其特征在于，所述接收器进一步包含内建的一射频收发单元，该射频收发单元是以接收各胎压侦测器的讯号，以及发送该运算单元所计算后的相位差参数值至该中央处理器。
3.根据权利要求1所述的多天线胎压侦测器自动定位装置，其特征在于，所述各胎压侦测器进一步分别内建一处理单元、一压力感测单元、一温度感测单元及一加速度感测单元，该压力感测单元是侦测轮胎内所剩的压力，该温度感测单元是侦测轮胎内的温度，该加速度感测单元则侦测轮胎旋转时的转速，而前述侦测后则汇整于该处理单元进行整合，该处理单元整合完成后再由该讯号发射单元发送至该接收器。
4.根据权利要求2所述的多天线胎压侦测器自动定位装置，其特征在于，所述各胎压侦测器进一步分别内建一处理单元、一压力感测单元、一温度感测单元及一加速度感测单元，该压力感测单元是侦测轮胎内所剩的压力，该温度感测单元是侦测轮胎内的温度，该加速度感测单元则侦测轮胎旋转时的转速，而前述侦测后则汇整于该处理单元进行整合，该处理单元整合完成后再由该讯号发射单元发送至该接收器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多天线胎压侦测器自动定位装置，其特征在于，所述运算单元内对于第一相位角、第二相位角之间的相位差的计算式为θ＝arccos((ψλ)/(2πd))，其中θ为胎压侦测器与接收器之间的相对角度，φ为该二条天线接收的相位角差、λ为各胎压侦测器所发送至各天线的无线信号波长、d为该二条天线之间的距离。
6.根据权利要求5所述的多天线胎压侦测器自动定位装置，其特征在于，所述天线的设置数量可大于二，以数个天线的设置是用于加速的定位及速度精确度，且其排列方式为线性排列、矩阵排列或圆形排列。
7.根据权利要求6所述的多天线胎压侦测器自动定位装置，其特征在于，所述各胎压侦测器于各轮胎尚未旋转时定义为一初始位置，而各胎压侦测器于初始位置时所发射至接收器的讯号可定位各轮胎的左右位置；又各胎压侦测器于各轮胎进行旋转时，各胎压侦测器相对接收器则分别定义一极近位置、一极远位置，各胎压侦测器处在该极近位置、该极远位置时所发射至接收器的讯号定位各轮胎的前后位置；又各胎压侦测器是以不间断方式持续发送讯号至接收器，该接收器内建的运算单元持续计算以提高各轮胎定位的精准度。
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