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Die
Erfindung betrifft ein Korrektur-Verfahren und eine Korrektur-Vorrichtung
zur Ermittlung der Längenposition
eines auf einem Fahrzeugrad montierten Senders, entweder auf der
Vorderachse oder auf der Hinterachse.
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Immer
mehr Fahrzeuge sind, aus Sicherheitsgründen, mit Überwachungssystemen ausgerüstet, welche
auf jedem Fahrzeugrad Sensoren umfassen, welche der Parametermessung
wie Druck und/oder Temperatur der Reifen dezidiert sind, und den
Zweck haben, den Fahrer über
jede abnormale Variation des gemessenen Parameters zu informieren.
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Diese Überwachungssysteme
sind klassischerweise mit einem Sensor auf jedem Rad ausgestattet,
sie umfassen ein Mikroprozessor und ein Radiofrequenz-Sender (oder
RF-Sender), und eine zentrale Einheit zum Empfang der von den Sendern
gesendeten Signale (diese zentrale Einheit ist im Fahrzeug angeordnet),
sie umfasst einen Rechner mit einem an einer Antenne angeschlossenen
integrierten Radiofrequenz-Empfänger
(oder RF Empfänger)
und umfasst ein Ausgang des Typs RSSI ("Receiver Signal Strength Indicator" oder wörtlich Stärkenindikator des
Empfängersignals),
geeignet für
die Analyse des vom Empfänger
empfangenen Feldpegel.
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Das
Hauptproblem, welche solche Überwachungssysteme
zu lösen
haben, besteht in der Pflicht, jedes vom Empfänger empfangene Signal mit einer
Information zu verbinden, welche die Position, und insbesondere
die Längenposition
auf der Hinter- oder
auf der Vorderachse, des Signalverursachenden Sensors angibt, diese
Pflicht besteht während der
Lebensdauer des Fahrzeugs, das heisst, sie muss auch nach Radwechsel
oder einfacher bei Umlagerung der Position dieser Räder eingehalten
werden.
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Zurzeit
wird diese Längenpositionierung
Vorder-/Hinterachse durch Vergleich der Feldpegel die von jedem
Sender erhalten werden erlangt, unter Anwendung des bekannten Stärkedämpfungsprinzips von
elektromagnetischen Wellen, welche einem Gesetz von Stärkenabnahme
im quadratischen Verhältnis
zur Distanz zwischen Sender und Empfänger untergeordnet sind.
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Nach
diesem Prinzip wurde festgestellt, dass eine zuverlässige Differenzierung
zwischen Vorder- und Hinterachse einen verpflichtet, sich eine Marge zwischen
den erhaltenen Feldpegel festzulegen, um folgendes zu berücksichtigen:
- – Einerseits
die Stärkentoleranz
der eingesetzten Sensoren, um mögliche
Stärkenvariationen
beim Radwechsel zu vermeiden,
- – Anderseits
die geforderte Pegeldifferenz für
eine unterscheidbare Differenzierung zwischen Vorder- und Hinterachse
aus Sicht eines Überwachungssystem.
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In
der Praxis, und wie auf Bild 2 dargestellt (auf welchem die Antenne
mit Referenz 9 dargestellt ist), ergibt sich die geforderte
Marge in der Grössenordnung
von 10 Dezibel: 4,5 dB zur Berücksichtigung der
Toleranz der Sensoren, und 5,5dB für die Unterscheidung Vorderachse
(AV)/Hinterachse (AR).
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Tatsächlich ergibt
sich eine solche Marge als notwendig, zum Beispiel, um sich freizumachen
von einer Minderung der Pegeldifferenz zwischen Vorder- und Hinterachse
in Folge des Aufsetzen auf ein neues Rad einer Sonde mit extremen
Werten aus Sicht der Stärke
(das heisst eine Sonde, deren Stärke nahe
am Maximal- oder am Minimalwert der Toleranzmarge ist).
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Als
Beispiel zeigt Bild 3 das Ergebnis vom Wechsel eines Rads vorne
links durch ein Rad vorne links verbunden mit einem Sensor an der
oberen Stärkengrenze,
was den geforderten Margenwert gerechtfertigt.
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Die
Einhaltung einer solchen Marge erweist sich allerdings in der Praxis
als einschränkender
Faktor bezüglich
der Aufsetzungsmöglichkeiten
des entsprechenden Ueberwachungsverfahren zu wirken, denn es ist
sehr schwierig diese hohe Marge auf allen Fahrzeugplattformen einzuhalten,
und sie führt
zu wichtigen Restriktionen bezüglich
der Architektur dieser Fahrzeuge.
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf die Beseitigung dieses Nachteiles,
und hat zum Hauptziel die Reduktion der oben erwähnten notwendigen Marge, um
die Unterscheidung der Position zwischen Vorder- und Hinterachse
zu garantieren, und konsequenterweise alle mit dieser Marge verbundenen
Restriktionen zu reduzieren.
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Zu
diesem Zweck zielt die Erfindung auf ein Korrekturverfahren zur
Ermittlung durch eine zentrale Einheit welche einen Empfänger umfasst
und Teil der Fahrzeugausrüstung
ist, der Längenposition,
entweder auf der Vorderachse oder auf der Hinterachse, von Sendern
welche je auf einem Rad des genannten Fahrzeuges montiert sind,
wobei die genannte zentrale Einheit in der Lage ist, die von jedem
einzelnen Sender erhaltenen Feldpegel zu analysieren, wobei die
genannten Pegel umgekehrt proportional zur Distanz zwischen den
genannten Sender und dem Empfänger
sind.
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Gemäss der Erfindung
ist das Korrekturverfahren zusätzlich
charakterisiert durch:
- – in einer Vorphase, wird in
der Zentraleinheit für jedes
Fahrzeugrad ein sogenannter Referenz-Feldpegel, welcher als Ursprung
den mit dem genannten Rad assoziierten Sender hat und welcher eine
gegebene ausgestrahlte Stärke
aufweist, ermittelt und gespeichert,
- – und
bei jedem Fahrzeugstart
- – analysiert
man die vom Empfänger
erhaltenen Feldpegel, welche von jedem der Räder zugeordneten Sender stammen,
und davon leitet man die Lokalisierung der genannten Sender ab,
- – vergleicht
man den von jedem lokalisierten Sender stammenden und analysierten
Feldpegel mit dem Referenzpegel, welcher mit einer gleichen Lokalisierung übereinstimmt,
- – leitet
man von diesem Vergleich die Abweichung zwischen dem analysierten
Feld und dem entsprechenden Referenz Feldpegel,
- – und
korrigiert man den Wert jedes analysierten Feldpegels mit einem
der berechneten Abweichung entsprechenden Wert, so dass der genannte
analysierte Feldpegel auf einen gleichen Pegel wie der entsprechende
Referenzpegel gebracht wird.
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Die
Erfindung bestand also darin eine Vorphase zu einzurichten, welche
das Abspeichern der mittleren Feldpegel, von jedem Sender im Empfänger erhalten,
ermöglicht,
und den darauf folgenden Kontrollphasen, während welchen die erhaltenen Feldpegel
mit den gespeicherten Werten verglichen werden, und das Ergebnis
dieser Vergleiche dazu verwendet wird, die möglichen, relativen Abweichungen
der Stärke,
welche während
der Lebensdauer des Fahrzeuges auftreten können, zu korrigieren, wie zum
Beispiel bei Radwechsel, bei Positionstausch der Räder, oder
sogar bei Alterung der Drucksonden.
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Nach
diesem Prinzip ermöglicht
die Erfindung auf diese Weise, die zum Garantieren der Unterscheidung
zwischen Vorder- und Hinterachse notwendige Marge zu reduzieren,
denn sie ermöglicht es,
sich freizumachen von Restriktionen, welche mit den Toleranzen im
Sendepegel der auf den Rädern montierten
Sendern verbunden sind.
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Nach
einer günstigen
Ausgestaltung der Erfindung verwendet man einen Empfänger, welcher eine
im hinteren Fahrzeugviertel positionierte Antenne umfasst.
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Eine
solche Positionierung der Antenne ist vorzuziehen, denn sie führt dazu,
die Antenne im Teil des Fahrzeuges anzuordnen, welches aus Sicht
von elektronischen Störungen
am wenigsten gestört
ist.
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Anderseits,
nach einer anderen günstigen Ausgestaltung
der Erfindung, positioniert man die Antenne so, dass die Marge zwischen
den Referenzfeldpegeln, welche der Hinter- und Vorderachse entsprechen,
sich in der Grössenordnung
von 5 bis 6 Dezibel befindet.
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Eine
solche Marge erweist sich mit der geforderten Pegeldifferenz für eine korrekte
Unterscheidung zwischen Vorder- und Hinterachse aus der Sicht des Überwachungssystems
als hinreichend.
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Die
Erfindung umfasst eine Korrektur-Einrichtung zur Ermittlung der
Längenposition,
entweder auf der Vorder- oder auf der Hinterachse, von den auf jedem
Fahrzeugrad montierten Sendern. Die genannte Schutz-Einrichtung
umfasst eine Zentraleinheit, bestehend aus einem Empfänger, und
ist in der Lage, die erhaltenen Feldpegel der einzelnen Sender zu
analysieren, wobei die genannten Feldpegel umgekehrt proportional
zur Distanz zwischen den genannten Sender und des genannten Empfängers ist.
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Gemäss der Erfindung
kennzeichnet sich diese Schutzeinrichtung dadurch:
- – Die
Zentraleinheit umfasst Mittel zum Abspeichern, für jedes Fahrzeugrad, eines
sogenannten Feldpegels, welcher vom Empfänger empfangen, und als Ursprung
einen Sender hat, welcher mit dem genannten Rad verbunden ist, und
eine gegebene ausgestrahlte Stärke
aufweist,
- – und
die genannte Zentraleinheit, die bei jedem Fahrzeugstart programmiert
wird, um:
- – die
durch den Empfänger
erhaltenen Feldpegel, welche von jedem einzelner Sender, welcher
mit einem Rad verbunden ist, stammt, zu analysieren und die Position
davon abzuleiten,
den analysierten, von jedem einzelnen Sender stammenden
Feldpegel mit dem Referenzpegel, welcher derselben Lokalisierung
entspricht, zu vergleichen,
- – von
diesem Vergleich die Abweichung zwischen dem analysierten Feldpegel
und des entsprechenden Referenzfeldpegels abzuleiten,
- – und
den Wert jedes analysierten Feldpegels mit einem der berechneten
Abweichung entsprechenden Wert zu korrigieren, so dass der Pegel des
analysierten Feldes auf einen gleichen Pegel wie der Pegel des entsprechenden
Referenzfeldes gesetzt wird.
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Weitere
Charakteristiken, Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der
detaillierten Beschreibung, welche mit Referenz zu den beigelegten
Zeichnungen folgt, hervor. Diese stellen ein nicht einschränkendes
Beispiel eines bevorzugten Realisierungstyps dar. Die Zeichnungen
zeigen:
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Bild
1 ist eine schematische Aufsicht auf ein Fahrzeug, welches mit dem Überwachungssystem gemäss der Erfindung
ausgerüstet
ist,
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Bild
2, wie oben erwähnt,
ist eine Grafik, welche die Mittelwerte der von einem Empfänger von den
vier Räder
eines Fahrzeuges erhaltenen Feldpegel darstellt,
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Bild
3, wie oben erwähnt,
ist eine Grafik, welche die Mittelwerte der von einem Empfänger von den
vier Räder
eines Fahrzeuges erhaltenen Feldpegel darstellt, wobei ein genanntes
Rad mit einem Sender an der Stärkenobergrenze
verbunden ist, und
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Bild
4 ist eine Grafik, welche Serien darstellt von Feldpegelwerten der
vier Räder
eines Fahrzeuges, die von einem Empfänger empfangen wurden, und
welche das erfindungsgemässe
Korrekturverfahren darstellt.
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Das Überwachungssystem,
welches das Korrekturverfahren gemäss der Erfindung verwirklicht,
ist auf Bild 1 auf einem Fahrzeug 1 ausgerüstet mit
vier klassisch mit Gummipneu bereiften Räder dargestellt: zwei Vorderräder wie 2 auf
Niveau Vorderachse (AV), und 2 Hinterräder wie 3 auf Niveau Hinterachse
(AR). Dieses Überwachungssystem
ist in erster Linie mit jedem Rad 2, 3 über eine
Sonde, respektive 4, 5, 6, 7,
verbunden, wie dies zum Beispiel eine Drucksonde auf der Felge des
genannten Rad 2, 3, sein kann, die innerhalb der
Reifenhülle
positioniert ist.
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Weiter
sind diese vier Sonden (4–7) identisch, das
heisst insbesondere, dass sie so angepasst sind, dass die gesendeten
Pegel der genannten Sonden mit einer definierten Toleranzmarge übereinstimmen.
Jede dieser Sonden 4–7 umfasst
einen Mikroprozessor, welcher einen Identifikationscode der genannten
Sonde integriert, und einen RF-Sender, der in der Lage ist, auf
einer Frequenz von zum Beispiel 433 MHz ist.
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Das Überwachungssystem
umfasst ebenso einen zentralisierten Rechner 8, bestehend
aus einem Mikroprozessor, welcher einen RF-Empfänger umfasst, der in der Lage
ist, die Signale von jeder einzelnen Sonde 4 bis 7 zu
empfangen, und verbunden ist mit einer Antenne 9, welche
entweder ebenfalls im Rechner integriert ist, oder extern angeordnet
ist und vom Typ einer Viertelwellenlänge ist. Der Empfänger umfasst
ebenso einen Ausgang vom Typ RSSI ("Receiver Signal Strength Indicator" oder wörtlich Stärkenindikator
des Empfängersignals),
geeignet um die Analyse des vom genannten Empfänger empfangenen Feldpegel
zu ermöglichen,
dabei wird diese Analysefunktion vom Mikroprozessor des Rechners 8 mittels
eines analogen/digitalen Ports für
den genannten RSSI Ausgang verwaltet.
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Gemäss dem Beispiel
auf Bild 1 ist die Antenne 9 zusätzlich länglich im hinteren Viertel
des Fahrzeuges 1 positioniert, im Umfeld des Schnittpunktes
zwischen der medianen Längsachse
dieses Fahrzeuges 1 und der Hinterachse. Das Korrekturverfahren,
welches gemäss
der Erfindung mittels dem oben beschriebenen Überwachungssystem verwirklicht
ist, umfasst in erster Linie eine Vorphase zur Ermittlung, für jeden
Fahrzeugtyp, der Referenzwerte, welche für alle Fahrzeuge dieses Models
gemeinsam sind, und zum Abspeichern der Werte im Rechner 8 der
genannten Fahrzeuge beim Ausgang der Fabrikationskette.
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Diese
Vorphase wird realisiert durch die Ausrüstung eines Typenfahrzeugs
des betroffenen Models
- – mit einem Rechner 8,
dessen Antennenposition 9 genau so definiert ist, dass
es auf alle künftigen Fahrzeuge
desselben Models dupliziert werden kann,
- – mit
vier identischen Sonden 4 bis 7, welche so ausgewählt wurden,
dass sie einen gleichen Sendepegel haben, welcher dem Mittelwert
des Toleranzbereichs der genannten Sonde entspricht.
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Wenn
das Typenfahrzeug soweit ausgerüstet
ist, besteht die Vorphase darin, für jede Sonde 4 bis 7,
also für
jedes Rad 2, 3 des Fahrzeuges, die Referenzwerte
die vom Empfänger
des Rechner 8 empfangenen Feldpegel sondenspezifisch zu
ermitteln. Schliesslich, wie schon gesagt, werden diese Referenzwerte
im Rechner 8 von jedem Fahrzeug desselben Models wie das
Typenfahrzeug gespeichert.
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Diese
Vorphase ist abgeschlossen, und während der ganzen Lebensdauer
der Fahrzeuge
1, besteht das Verfahren gemäss der Erfindung
darin, bei jedem Start des Fahrzeuges, in erster Linie eine Lokalisierung
der Sonden
4 bis
7, welche auf den Räder
2,
3 montiert
sind, vorzunehmen, in dem man zum Beispiel, wie in
FR 2 826 731 beschrieben, die Eigenschaft
der Pegelabschwächung
der elektromagnetischen Wellen während
deren Verbreitung anwendet, und in dem man also die vom Empfänger empfangenen
Feldpegel, welche von jedem der genannten Sensoren stammen, misst.
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Die
folgenden Etappen bestehen darin, anschliessend die Feldpegel für jeden
Sensor 4 bis 7 mit dem entsprechenden gespeicherten
Wert zu vergleichen, und für
jede Sonde 4 bis 7 von diesem Vergleich die Abweichung
zwischen dem erhaltenen Feldpegel mit dem Referenzwert vorzunehmen,
und schliesslich eventuell den erhaltenen Feldpegel zu korrigieren
mit einem Wert, welcher der gemessenen Differenz entspricht, damit
der erhaltene Feldpegel mit dem entsprechenden Referenzwert übereinstimmt.
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Gemäss diesem
Prinzip, bleibt das Korrekturverfahren "transparent", das heisst, es bedarf keinerlei Korrekturen,
solange kein Ereignis die erhaltenen Feldpegel modifiziert. Hingegen
wird dieses Korrekturverfahren "aktiv", das heisst, es
generiert Korrekturen der empfangenen Pegelwerte beim Auftreten
von Ereignissen zwischen zwei Starts, wie zum Beispiel
- – ein
Austausch der Räderposition 2, 3,
welche durch die Änderung
der empfangenen Feldpegel, welche unabhängig vom neuen Identifikationskode
sind, erkannt wird,
- – eine
Alterung einer Sonde, welche zu einer Dämpfung seines Sendepegels führt.
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Mit
Bezug auf Bild 4 sind die Pegel der analysierten Felder bei aufeinander
folgenden Starts eines Fahrzeuges dargestellt, welche folgendes
zum Vorschein bringen:
- – bei den vier ersten Starts
entsprechen die Feldpegel den gespeicherten Referenzwerten für die Vorder-
und die Hinterachse, und führen
zu keiner effektiven Korrektur des gemäss der Erfindung aufgesetzten
Verfahrens,
- – beim
fünften
Start nach einen Wechsel des Rads hinten links durch ein Rad, welches
mit einem Sensor an der unteren Stärkengrenze verbunden ist (dieses
ist ersichtlich auf Bild 4, weil die Abweichung für dieses
Rad hinten links und das Rad vorne links stark reduziert ist, im
Vergleich zu den vorderen vier Starts),
- – die
Konsequenzen des Durchführens
des Verfahrens gemäss
der Erfindung nach diesem Radwechsel, welcher zu einer Korrektur
des empfangenen Feldpegels führt,
dessen Wert gleich der Abweichung Δp zwischen dem erhaltenen Feldpegel
und dem entsprechenden gespeicherten Referenzpegel ist.
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Diese
Grafik auf Bild 4 zeigt zusätzlich,
dass das Verfahren gemäss
der Erfindung dazu führt,
von den mit den Sendestärke-Toleranzen der Sonden 4 bis 7 verbundenen
Restriktionen unabhängig
zu sein, und die notwendige Marge zur Sicherstellung der Positionsunterscheidung
zwischen Vorder- und
Hinterachse, zu reduzieren. Diese Marge erweist sich in der Tat
auf diejenige Pegeldifferenz reduziert zu sein, welche aus Sicht
eines Überwachungssystem
zur Unterscheidung zwischen Vorder- und Hinterachse gefordert ist,
im Beispiel gleich 5,5dB, und berücksichtigt also nicht mehr
die Abweichungen zwischen den Sonden (4,5 dB).
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Als
Variante, wenn die Abweichungen zwischen den bei jedem Start erhaltenen
Feldpegel und den Referenzpegel stabil und permanent sind, ermöglicht das
Verfahren gemäss
der Erfindung ebenfalls die ursprünglichen Referenzpegel zu modifizieren
um diese festgestellten dauerhaften Abweichungen zu berücksichtigen.
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So
werden die Referenzfeldpegel durch eine Filterung (nicht detailliert
ausgeführt,
da an sich bekannt) aktualisiert, welche auf den festgestellten
Abweichungen basiert (berechnet).