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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Zuordnung einer Radeinheit zu ihrer Radposition an einem Fahrzeug,
nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 2, bzw. 8.
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In
der Fahrzeugindustrie besteht zunehmend ein Bedürfnis nach automatisierten
Reifenfülldruck-Kontrollsystemen.
In erster Linie interessiert dabei der Reifenfülldruck, aber auch andere Parameter,
wie die Temperatur können
von Interesse sein. Dazu werden im Reifen, an dem Reifen oder im
Ventil Sensoren angebracht, die den Reifenfülldruck messen. Die gemessenen
Werte werden dann an eine zentrale Auswerteeinheit übermittelt.
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Eine
Herausforderung ist es dabei, die Reifenpositionen am Fahrzeug auszumachen.
Diese werden normalerweise schon in der Fabrik am Ende der Fertigungslinie
einprogrammiert. Jeder Reifen besitzt dazu eine eigene Adresse.
Die Reifen verbleiben während
ihrer Lebensdauer jedoch meist nicht an derselben Stelle. Manchmal
werden die vorderen Reifen mit den hinteren vertauscht, um die unterschiedliche
Abnutzung auszugleichen. Auch bei den Wechseln von Sommer- und Winterreifen
werden die Reifen im Normalfall nicht wieder an derselben Stelle wie
im Vorjahr montiert.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungsansätze bekannt, die eine automatisierte Identifikation
der Reifenpositionen ermöglichen:
Aus
EP 0 861 160 B1 ist
ein Verfahren zur Zuordnung von Sendern zu Empfangsantennen bekannt,
bei dem jeweils einem Rad ein Druckmessfühler, ein Sender und eine Sendeantenne
zugeordnet sind. Zusätzlich
ist jedem Rad eine Empfangsantenne an der Karosserie zugeordnet,
welche über
jeweils ein Kabel mit an der Karosserie zugeordnet, welche über jeweils
ein Kabel mit einer Empfangs- und Auswerteeinheit verbunden ist.
Das Zuordnen der Kennungen zu Radpositionen erfolgt dadurch, dass
ein von einem Sender bzw. der zugehörigen Sendeantenne gesendetes
Signal von allen Empfangsantennen empfangen wird und dass die Radpositionen
derjenigen Empfangsantenne, welche das Signal mit der grössten Intensität liefert,
dem betreffenden Sender und dessen Kennzeichnung zugeordnet wird.
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Die
Montage und die Wartung eines solchen Systems ist jedoch relativ
aufwändig,
da in der Nähe von
sämtlichen
Reifenpositionen Empfänger
angebracht und verkabelt werden müssen.
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Aus
der
DE 102 23 214
A1 ist ein Verfahren zur Zuordnung von Reifenmodulen zu
Radpositionen eines Reifendrucküberwachungssystems
für Kraftfahrzeuge
bekannt. Ab einer bestimmten Radgeschwindigkeit werden von jedem
Reifen Signale mit einer reifenspezifischen Kennung über eine
vorgegebene Zeitdauer ausgesendet. Eine fahrzeugseitige und zu den
Reifen asymmetrisch angeordnete Antenne empfängt diese Signale bzw. die
durch die Reifendrehung entstehenden Intensitätsverläufe jedes Reifens. Die gemessenen
Intensitätsverläufe werden mit
abgespeicherten Referenzmustern verglichen und bei einer ausreichenden Übereinstimmung
erfolgt eine Zuordnung der Reifenmodule zu den entsprechenden Radmodulen.
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Aus
der
DE 103 24 083
A1 ist eine Vorrichtung zur selbstlokalisierenden Überwachung
des Reifendrucks bekannt. Der Reifendruck ist hierbei mit einem
zusätzlichen
Empfänger
ausgestattet, der spektrales Rauschen empfangen kann. Es wird vorgeschlagen,
dass, ausgehend von einem Rauscherzeugungssystem, wie z. B. dem
Motor, der Empfänger
am jeweiligen Rad das spektrale Rauschen empfängt. Aufgrund der unterschiedlichen
Entfernungen des Empfängers
zur Rauschquelle, kann eine Position des Empfängers bzw. des zugehörigen Reifens zugeordnet
werden.
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Aus
US 5 774 047 A ist
ein Reifendrucküberwachungssystem
bekannt, welches mindestens zwei Empfangsantennen enthält und mittels
der Phasendifferenz und der Polarität von gekennzeichneten Signalen
an den unterschiedlichen Positionen der Antennen an der Karosserie
die Radpositionen ermitteln kann.
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Eine
derartige Auswertung der Polarität
und Phasenbeziehungen der Signale ist jedoch schaltungstechnisch
mit einem hohen Aufwand verbunden.
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Aus
EP 0 760 299 A1 ist
eine Vorrichtung bekannt, welche den Drehsinn der Räder ermittelt
(Uhrzeigersinn/Gegenuhrzeigersinn) und so bestimmen kann, ob sich
das Rad auf der linken oder auf der rechten Fahrzeugseite befindet.
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Nachteilig
an dieser Vorrichtung ist, dass unbekannt bleibt auf welcher Achse
das Rad angebracht ist.
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Aus
DE 102 29 465 A1 ist
eine Anordnung bekannt, bei welcher wenigstens eine Empfangsantenne
so im Fahrzeug positioniert ist und eine solche Richtcharakteristik
aufweist, dass sich am Ort der Empfangsantenne für wenigstens zwei Sendeeinheiten
jeweils Empfangssignale unterschiedlicher Leistung ergeben. Diese
Signale werden mit in einer Auswerteeinheit gespeicherten Schwellwerten
oder Wertebereichen verglichen und können so einer Radposition zugeordnet
werden.
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Bei
einer solchen Anordnung werden die absoluten Werte der Signalleistung
am Ort der Empfangsantenne gemessen. Die Sendeleistungen der Sender
können
jedoch variieren, zum Beispiel aufgrund von Temperaturschwankungen.
Dies kann zu einer fehlerhaften Zuordnung von einem Signal zu einer
Radposition führen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüchen 1,
2 und 8 derart zu verbessern, dass die Zuverlässigkeit einer Zuordnung von
Radeinheit zu Radposition im Vergleich zum Stand der Technik verbessert
werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den Ansprüchen 1,
2 und 8 angegebenen Massnahmen gelöst.
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Anstelle
der Leistung oder der Intensität
der von den Radeinheiten ausgesendeten Signale an einem festen Ort
am Fahrzeug wird eine Kenngrösse ermittelt,
die von der Sendestrecke abhängig
ist, jedoch nicht von der Signalleistung. Eine solche Kenngrösse ist
beispielsweise die Dämpfung.
In diesem Dokument umfasst der Begriff Dämpfung die Dämpfung und
jede die Dämpfung
repräsentierende
Kenngrösse,
wie zum Beispiel der prozentuale Anteil der Energie eines emittierten
Signals, der am Ende einer Funkstrecke ankommt. Im gleichen Sinn
umfasst der Begriff Intensität
die Intensität
und jede die Intensität repräsentierende
Kenngrösse,
wie zum Beispiel die Feldstärke,
die Leistung, die Leistungsdichte oder die Energiedichte.
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Die
Dämpfung
entlang einer Strecke lässt sich
bestimmen, indem an beiden Enden der Strecke zwei Intensitätsmessungen
vorgenommen werden. Um die Intensität an zwei Orten zu messen,
kann wie in Anspruch 1 angegeben ein Signal von einer Radeinheit
ausgesendet und von einer Empfangseinheit, die an einer der Auswerteeinheit
bekannten Position am Fahrzeug angeordnet ist, detektiert werden.
Das Signal kann aber auch wie in Anspruch 2 angegeben von einer
Auswerteeinheit zugeordneten Sendeeinheit am Fahrzeug ausgesendet
und von einer zugeordneten Sendeeinheit am Fahrzeug ausgesendet und
von einer Empfangseinheit am Rad detektiert werden. Die Strecken
zwischen zwei Radpositionen respektive die Dämpfungen entlang dieser Strecken, lassen
Aussagen über
die relativen Positionen der Radeinheiten untereinander zu. Sie
stellen einerseits zusätzliche
Informationen dar, mit denen die Sicherheit einer Zuordnung von
Radeinheit zu ihrer Radposition erhöht werden kann. Andererseits
kann mit diesen Informationen aber auch die absolute Position von
Radeinheiten bestimmt werden, wenn die Position von mindestens einer
Radeinheit bekannt ist.
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Dadurch,
dass in den Verfahrensschritten
- i) die Intensität des ausgesendeten
Signals durch die Radeinheit gemessen und an die Auswerteeinheit übermittelt
wird;
- ii) eine Kenngröße aus einer
Verknüpfung
der in der Empfangseinheit gemessenen Intensität des Signals und der Intensität am Ort
der Radeinheit ermittelt wird;
- iii) die Zuordnung auf die im Verfahrensschritt ii) ermittelte
Kenngröße angewendet
wird,
wird die Radeinheit ihrer Radposition zugeordnet. Vorteilhaft
an diesem Verfahren ist, dass die Zuordnung aufgrund einer Kenngröße vorgenommen
wird, die nicht von Schwankungen der Sendeleistung abhängt.
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Dadurch,
dass in den Verfahrensschritten
- i) die Intensität des ausgesendeten
Signals am Ort der ersten Sendeeinheit gemessen wird;
- ii) die erste Sendeeinheit eine Nachricht enthaltend die in
Verfahrensschritt i) gemessene Intensität versendet;
- iii) die Intensität
des in Schritt i) ausgesendeten Signals am Ort der zweiten Empfangseinheit
gemessen wird;
- iv) eine Kenngröße aus einer
Verknüpfung
der am Ort der ersten Sendeeinheit gemessenen Intensität und der
am Ort der zweiten Empfangseinheit gemessenen Intensität ermittelt
wird; der zweiten Empfangseinheit gemessenen Intensität ermittelt wird;
- v) die zweite Sendeeinheit eine Nachricht an die Auswerteeinheit
versendet, die von Nachrichten, welche durch andere Radeinheiten
verschickt wird, unterscheidbar ist, wobei die Nachricht die ermittelte
Kenngröße enthält;
- vi) die Zuordnung auf die im Verfahrensschritt iv) ermittelte
Kenngröße angewendet
wird,
wird die Radeinheit ihrer Radposition zugeordnet. Vorteilhaft
an diesem Verfahren ist, dass die Zuordnung aufgrund einer Kenngröße vorgenommen
wird, die nicht von Schwankungen der Sendeleistung abhängt.
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Dadurch,
dass die Radeinheit der Anordnung eine Empfangseinheit zum Empfang
eines von der ersten Sendeeinheit ausgesendeten Signals aufweist
und in der Auswerteeinheit eine Zuordnung einer die Sendestrecke
erste Sendeeinheit Radposition repräsentierende Kenngröße gespeichert
ist, kann die Radeinheit ihrer Radposition zugeordnet werden, wobei
die Zuordnung aufgrund einer Kenngröße vorgenommen wird, die nicht
von Schwankungen der Sendeleistung abhängig ist. Diese Anordnung hat
die zusätzlichen
Vorteile, dass
- a) die Radeinheit angewiesen
werden kann, wann sie senden soll,
- b) die Radeinheit Signalkollisionen erkennen kann,
- c) der Radeinheit Signalkollisionen gemeldet werden können,
- d) die Radeinheit angewiesen werden kann, ein Signal erneut
zu verschicken, falls es seinen Bestimmungsort nicht erreicht hat.
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Dadurch,
dass die Radeinheit eine Empfangseinheit aufweist, kann sie auch
Signale von andern Radeinheiten empfangen. Der Inhalt dieser Signale,
sowie Signalparameter am Ort der empfangenden Radeinheit, stellen
weitere Informationen dar, mittels derer die Lage der Radeinheiten
zueinander ermittelt werden kann oder Zuverlössigkeit einer Zuordnung von
Radeinheiten zu Radposition mittels einer redundanten Zuord nung
zusätzlich
erhöht
werden kann. Als Signalparameter dient insbesondere die Signalleistung,
da diese einfach zu messen ist. Da die Signalleistung am Ort der
sendenden Radeinheit, sowie am Ort der empfangenden Radeinheit gemessen
werden kann, lässt
sich auch die Dämpfung auf
der Strecke dieser beiden Radeinheiten ermitteln. Neben einer Messung
der Signalleistung ist aber auch eine Messung anderer Parameter
denkbar, wie beispielsweise die Phase, die Polarität oder der
Zeitpunkt der Ankunft (zur Berechnung der Laufzeit eines Signals
von dessen Erzeugung bis zur Detektierung).
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Dadurch,
dass die Radeinheit eine Empfangseinheit aufweist, kann sie nicht
nur Daten empfangen und weiterleiten, sondern ebenfalls Steuersignale
wie beispielsweise Quittiersignale oder Signale, welche der Radeinheit
mitteilen, in welchen Zeitintervallen sie senden darf. Dies eröffnet Möglichkeiten das
Sendeverhalten von Radeinheiten zu koordinieren. Es wird dadurch
beispielsweise möglich,
eine Vielzahl von Radeinheiten in Time Division Multiple Access
(TDMA), in Frequency Division Multiple Access (FDMA), in Frequency
Division Duplex (FDD) und/oder in Code Division Multiple Access
(CDMA) zu betreiben. Auf diese Weise lassen sich Signalkollisionen
vermeiden oder im Fall einer Signalkollision können den Sendeeinheiten angewiesen
werden, eine Nachricht erneut zu versenden.
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Das
Vorhandensein einer Empfangseinheit in der Radeinheit eröffnet auch
die Möglichkeit,
dass eine Radeinheit autonom periodisch wiederkehrende freie Timeslots
erkennt und diese ausnützt
um die eigenen Signale zu versenden.
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Durch
die folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination untereinander
können
sich weitere Vorteile ergeben:
Dadurch, dass die in der Auswerteeinheit
gespeicherte Zuordnung eine Abbildung von Wertebereichen auf Radpositionen
ist, können
sämtliche
Radeinheiten am Fahrzeug auf einfache Weise ihrer Radposition zugeordnet
werden.
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Dadurch,
dass die Zuordnung der die Sendestrecken repräsentierenden Kenngröße als Relation gespeichert
ist, müssen
vorgängig
keine Wertebereiche, die von Fahrzeugmodell zu Fahrzeugmodell unterschiedlich
sein können,
in der Auswerteeinheit gespeichert werden. Zum Beispiel kann die
Auswerteeinheit sehr nahe der vorderen linken Radposition angebracht
werden. Ist die streckenabhängige
Kenngröße zum Beispiel
die Dämpfung,
so ist die Radeinheit, für
welche die kleinste Dämpfung
ermittelt worden ist, an der vordern linken Radposition angebracht.
Die Relation lautet in diesem Fall: Die kleinste ermittelte Dämpfung ist
der vorderen linken Radposition zuzuordnen, allen anderen Dämpfungen
sind nicht der vordern linken Radposition zuzuordnen. Bei geeigneter
Positionierung der Empfangseinheit am Fahrzeug lassen sich auf diese
Weise alle Radeinheiten ihrer Radposition zuordnen.
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Dadurch,
dass die ermittelte Kenngröße aufgrund
mehrerer Messungen durch Mittelwertbildung ermittelt wird, lassen
sich Schwankungen der ermittelten Kenngröße, insbesondere Schwankungen, welche
auf die Rotation der Räder
am Fahrzeug zurückzuführen sind,
reduzieren.
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Dadurch,
dass die Radeinheit eine individuelle Kennung aufweist, die in eine
auszusendende Nachricht eingefügt
wird, kann die Nachricht von andern Nachrichten, welche von anderen
Radeinheiten stammen, unterschieden werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 Darstellung
eines Fahrzeugs mit einem Reifendruck-Überwachungssystem
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2 Darstellung
einer Radeinheit mit einem Sender und einem Empfänger
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3 Darstellung
einer Auswerteeinheit mit einem Sender, einem Empfänger und
einer Zuordnung
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1 zeigt
ein Fahrzeug 1 mit einer Anordnung von Radpositionen A,
B, C, D, E wie sie für
Personenwagen typisch ist. An jeder Radposition A, B, C, D, E ist
ein Rad 7 mit je einer Radeinheit a, b, c, d, e, welche
je eine die Radeinheit individualisierende Kennung 54, 55, 56, 57, 58 aufweist,
angebracht. Eine Auswerteeinheit 3 ist in der Nähe einer
Radeinheit a, b, c, d, e angebracht.
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2 zeigt
eine Radeinheit a, b, c, d, e. Diese weist eine Sendeeinheit 51 und
eine Empfangseinheit 52 und einen Sensor 59 auf.
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3 zeigt
eine Auswerteeinheit 3. In dieser Figur ist eine Sendeeinheit 31 und
eine Empfangseinheit 32 in die Auswerteeinheit integriert.
In der Auswerteeinheit 3 ist eine Zuordnung 33 gespeichert, welche
Wertebereiche 34, 35, 36, 37, 38 auf
Radeinheiten a, b, c, d, e abbildet.
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In
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung senden die Radeinheiten a, b, c, d, e Signale aus,
welche den Wert des gemessenen Reifendrucks enthalten. Der in einem
Signal enthaltenen Nachricht wird mittels einer geeigneten Schaltung
auch der Wert der Intensität
des Signals am Ort der Radeinheit a, b, c, d, e beigefügt. Die
Information über
die Signalintensität
am Ort der Radeinheit a, b, c, d, e kann aber auch in der Radeinheit
a, b, c, d, e zwischengespeichert und mit einer späteren Nachricht
an die Auswerteeinheit weitergeleitet werden. Dies ist dann von
Vorteil, wenn nicht eine Schaltung die Intensität misst, sondern die Intensität mittels
einer Empfangseinheit 52 in der Radeinheit a, b, c, d,
e gemessen wird.
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In
einer Empfangseinheit 32 der Auswerteeinheit 3 werden
die Signale empfangen und deren Intensitäten am Ort der Empfangseinheit 32 gemessen.
Das Zahlentrippel (Intensität
bei Radeinheit a, b, c, d, e, Intensität bei Empfangseinheit 32 der
Auswerteeinheit 3, Reifendruck) des Signals wird an die
Auswerteeinheit 3 weitergeleitet. Die Empfangseinheit 32 kann
dazu auch in die Auswerteeinheit 3 integriert sein.
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Eine
Herausforderung ist es, die zwei Messungen eines von einer Radeinheit
a, b, c, d, e ausgesendeten Signals am Anfang und am Ende einer Funkstrecke
von den Messungen von Signalen anderer Radeinheiten a, b, c, d,
e zu unterscheiden. Dieses Kriterium bedingt, dass Signale unterschiedlicher Quellen
unterscheidbar sind. Dies wird zum Beispiel dadurch erfüllt, dass
jede Radeinheit a, b, c, d, e eine eigene Kennung aufweist, die
in die Signale verpackt wird. Eine Kennung der Radeinheiten a, b,
c, d, e ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Der Ursprung der Signale
ist im Wesentlichen allein dadurch unterscheidbar, wenn die Sendeeinheiten 51 der
Radeinheiten a, b, c, d, e in regelmässigen Abständen ein Signal aussenden,
beispielsweise alle 60 Sekunden. Die Signale können dann zur Unterscheidung
mit einem Zeitstempel versehen werden. Bei ausreichend grossen Zeitabständen zwischen
den ausgesendeten Meldungen, ordnet die Auswerteeinheit 3 zwei
Intensitätsmessungen,
die im Wesentlichen zeitgleich eintreffen, derselben Radeinheit
a, b, c, d, e zu.
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Die
Auswerteeinheit 3 verknüpft
die beiden Intensitätsmessungen
eines Signals und ermittelt die Dämpfung entlang der Sendestrecke,
die das Signal auf seinem Weg von der Radeinheit a, b, c, d, e zu der
Empfangseinheit 32 der Auswerteeinheit 3 erfahren
hat. Dieser ermittelte Wert wird mit gespeicherten Dämpfungsbereichen
verglichen, welche einer Zuordnung 33 zu den Radpositionen
A, B, C, D, E entsprechen. Bei dieser Ausführungsform müssen die Radeinheiten
a, b, c, d, e keinen Empfänger
aufweisen. Die Empfangseinheit 32 der Auswerteeinheit 3 muss
jedoch so am Fahrzeug 1 angebracht sein, dass sich die
gespeicherten, den einzelnen Radeinheiten a, b, c, d, e zugeordneten
Dämpfungsbereiche nicht überlappen.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
ist eine erste Sendeeinheit 31 und eine erste Empfangseinheit 32 in
die Auswerteeinheit 3 am Fahrzeug 1 integriert.
Es ist von Vorteil, aber nicht notwendig, wenn die erste Sendeinheit,
analog zu der Radeinheit des ersten Ausführungsbeispiels, eine individuelle
Kennung aufweist, die mit auszusendenden Signalen verschickt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel
weist die erste Sendeeinheit daher eine individuelle Kennung auf.
Eine Radeinheit a, b, c, d, e weist ebenfalls eine die Radeinheit
individualisierende Kennung auf, sowie eine zweite Sendeeinheit 51 und
eine zweite Empfangseinheit 52.
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Um
Signalkollisionen zu vermeiden, arbeiten alle Sendeeinheiten 31, 51 in
Time Division Multiple Access (TDMA). Den Sendeeinheiten sind also
in regelmässigen
Abständen
Zeitfenster zugeordnet, während
derer sie senden können.
Kommt es trotzdem zu einer Signalkollision, etwa beim Start des Systems,
oder beim Vorhandensein anderer Fahrzeuge im Empfangsbereich der
Empfangseinheiten 32, 52, so wird werden die Sendeeinheiten
angewiesen, die Nachricht erneut zu versenden.
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Die
erste Sendeeinheit 31 sendet ein Signal aus. Die erste
Empfangseinheit 32 misst die Intensität des Signals am Ort der Auswerteeinheit 3 und
leitet den gemessenen Wert an die Auswerteeinheit 3 weiter.
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Eine
Empfangseinheit 52 einer Radeinheit a, b, c, d, e empfängt das
Signal und misst dessen Intensität
am Ort der Radeinheit a, b, c, d, e. In ihrem nächsten Zeitfenster verschickt
die zweite Sendeeinheit eine Nachricht, welche die gemessene Intensität an die
Auswerteeinheit verschickt.
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In
der Auswerteeinheit wird aus den am Ort der Auswerteeinheit 3 und
der Radeinheit a, b, c, d, e gemessenen Intensitäten des von der ersten Sendeeinheit
ausgesendeten Signals die Dämpfung
entlang der Sendestrecke errechnet. Diese wird mit in der Auswerteeinheit 3 gespeicherten
zu den Radpositionen A, B, C, D, E zugehörigen Wertebereichen 34, 35, 36, 37, 38 auf Übereinstimmung
verglichen.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
wird analog zum zweiten Ausführungsbeispiel
die Dämpfung
entlang der Sendestrecke erste Sendeeinheit 31 nach zweite
Empfangseinheit 52 gemessen. Die erste Sendeeinheit 31 ist
jedoch nicht in die Auswerteeinheit 3 integriert, sondern
an einer andern Position am Fahrzeug 1 angebracht. Die
erste Sendeeinheit 31 sendet ein erstes Signal aus. Am
Ort der ersten Sendeeinheit 31 wird die Intensität des Signals
gemessen und mit einem zweiten Signal während des nächsten Zeitfensters der ersten
Sendeeinheit 31 ausgesendet. In der Radeinheit a, b, c,
d, e wird die Intensität
des Signals der ersten Sendeeinheit 31 am Ort der Radeinheit
a, b, c, d, e gemessen und mit der in dem zweiten Signal enthaltenen
Intensität
verknüpft,
so dass sich als Resultat die Dämpfung
ergibt. Die Dämpfung
wird dann durch die Radeinheit a, b, c, d, e an die Auswerteeinheit
weitergeleitet, und dort mit in der Auswerteeinheit 3 gespeicherten
zu den Radpositionen A, B, C, D, E zugehörigen Wertebereichen 34, 35, 36, 37, 38 auf Übereinstimmung verglichen.