JP2006107253A

JP2006107253A - 車両情報処理装置および車両情報処理方法

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Publication number: JP2006107253A
Application number: JP2004295010A
Authority: JP
Inventors: Chikashi Kurata; 史倉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-07
Also published as: JP4449685B2

Abstract

【課題】各車輪に搭載される送信装置のうち、車体に搭載される受信装置が受信する信号の送信源である送信装置を精度良く特定する車両情報処理装置および車両情報処理方法を提案することを目的とする。
【解決手段】車輪回転時に車体側通信装置３４、３６に対する各車輪側通信装置２４、２６の相対速度の変動範囲が異なるように、各車輪１４に搭載される車輪側通信装置２４、２６と車体側通信装置３４、３６の配置位置を調整する。各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号は、ドップラー効果の影響を受けて車体側通信装置３４、３６により受信される。ＥＣＵ１００では、ドップラー周波数が加味され、車体側通信装置３４、３６の受信信号の周波数変動に基づいて、送信源である車輪側通信装置２４、２６が特定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される通信手段から送信される信号を受信して所定情報を取得する技術に関する。

TPMS（Tire Pressure Monitoring System）に代表されるように、各車輪に搭載された通信機が無線送信する車輪関連情報を車体に搭載された通信機により受信して車両制御などに使用するシステムが、車両に取り入れられるようになってきている。そのようなシステムでは、車体側通信機の受信する車輪関連情報信号がいずれの車輪の通信機から送信されてきたものであるかを特定することが必要となる場合がある。

そのような事情を背景に、例えば特許文献１では、受信アンテナに誘起される電圧パターンに基づいて、送信元の送信手段が設けられたタイヤを特定するためのタイヤ状態監視装置が提案されている。また特許文献２では、タイヤの回転に伴うパターン信号が送信機からの送信データ中に含められ、そのパターン信号を示すデータに基づいて送信元の送信機を特定するためのタイヤ状態監視装置が提案されている。また特許文献３では、受信アンテナで誘起された電圧信号レベルに基づいて、送信元の送信機に対応づけられた受信アンテナの判定を行うためのタイヤ状態監視装置が提案されている。
特開２００３−１７５７１１号公報特開２００２−２４０５２１号公報特開２００２−２５７６６１号公報

受信信号の発信元の送信機を特定する技術が上記のようにいくつか提案されているが、そのような技術の中には発信元の送信機の特定を必ずしも精度良く行うことができないものも混在する。例えば、受信アンテナに誘起される電圧は、搭乗者の有無、車両積載物の配置、あるいは走行環境などの外乱の影響を受けて変化しやすい。そのため、受信アンテナに誘起される電圧パターンや電圧レベルに基づいて送信元の送信機の特定を行う場合には、外乱の影響によって送信元の送信機の特定精度にバラツキが生じてしまうことがある。したがって、受信信号の発信元の送信機を特定するための技術を新たに提案することは非常に有意義である。

本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、受信信号の発信元の送信手段を精度良く特定する技術を提案することにある。

本発明の一態様は車両情報処理装置に関する。この車両情報処理装置は、車輪に搭載され所定信号を送信する送信手段と、前記送信手段から送信される所定信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出手段と、前記変動周波数検出手段が検出する周波数変動状態に基づいて前記送信手段を特定する送信特定手段と、を備えることを特徴とする。

一般に、車輪に搭載される送信機が車輪回転とともに回転移動すると、車体などに搭載される受信機が受信する送信機からの信号は、いわゆるドップラー効果の影響を受けて周波数がある範囲で変動する。ドップラー効果に基づく信号の周波数変動範囲は、「送信部の速度」と「受信部の速度」に応じて決まる。そのような事情の下、当該車両情報処理装置では、受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づいて、当該所定信号を送信した送信手段が精度良く特定される。なお「周波数変動状態」は、例えば周波数の変動量や周波数の変動挙動などを含みうる概念である。また「送信手段を特定する」とは、例えば送信手段が搭載される車輪の配置位置などを判別する場合などを含む。

本発明の別の態様も車両情報処理装置に関する。この車両情報処理装置は、車輪に搭載され所定信号を送信する複数の送信手段と、前記送信手段から送信される所定信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出手段と、前記変動周波数検出手段が検出する前記周波数変動状態に基づいて前記送信手段を特定する送信特定手段と、を備え、前記送信手段および前記受信手段は、受信手段に対する各送信手段の相対速度の変動範囲がそれぞれ異なるように配置されることを特徴とする。一般に、送信機と受信機の間で送受信される信号のドップラー周波数は、送信機と受信機の間の相対速度に応じて変動する。そのような事情の下、当該車両情報処理装置では、受信手段に対する各送信手段の相対速度の変動範囲がそれぞれ異なるように送信手段および受信手段が配置されるので、受信手段が受信する所定信号を送信した送信手段が周波数変動状態に基づいて精度良く特定される。

本発明の別の態様も車両情報処理装置に関する。この車両情報処理装置は、受信手段が受信する所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する車両情報処理装置であって、前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出手段と、前記変動周波数検出手段が検出する前記周波数変動状態に基づいて前記車輪搭載送信手段を特定する送信特定手段と、を備えることを特徴とする。当該車両情報処理装置によれば、車輪搭載送信手段から送信される所定信号に対するドップラー効果の影響を鑑みて、受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づき当該所定信号を送信した車輪搭載送信手段を特定することができる。

本発明の別の態様は車両情報処理方法に関する。この車両情報処理方法は、受信手段が受信する所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する車両情報処理方法であって、前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出ステップと、前記変動周波数検出ステップで検出される周波数変動状態に基づいて前記車輪搭載送信手段を特定する送信特定ステップと、を備えることを特徴とする。当該車両情報処理方法によれば、車輪搭載送信手段から送信される所定信号に対するドップラー効果の影響を鑑みて、受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づき当該所定信号を送信した車輪搭載送信手段を特定することができる。

本発明の別の態様も車両情報処理方法に関する。この車両情報処理方法は、複数の車輪搭載送信手段の中から、受信手段が受信する所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する車両情報処理方法であって、前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づいて、前記受信手段が受信する複数の所定信号の順位付けを行う信号順位付けステップと、各車輪搭載送信手段が送信する所定信号の順位と各車輪搭載送信手段の特定情報とを予め対応づけておいた参照データを参照し、前記信号順位付けステップにおける前記順位付けの結果に基づいて、前記所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する送信特定ステップと、を備えることを特徴とする。当該車両情報処理方法によれば、受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づく順位付け結果を参照データに照らし合わせることで、所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を精度良く特定することができる。なお、信号順位付けステップでは、所定信号の周波数に影響を及ぼすドップラー効果を加味して複数の所定信号の順位付けを行うことが好ましく、例えば周波数変動量や周波数変動範囲などに基づいて所定信号の順位付けを行うことができる。また「各車輪搭載送信手段の特定情報」は、各車輪搭載送信手段を特定する情報全般を含みうる概念であり、例えば各車輪搭載送信手段の配置位置に関する情報などを含みうる。

本発明によれば、受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づいて当該所定信号を送信した送信手段あるいは車輪搭載送信手段を精度良く特定することができる。

また本発明によれば、受信手段に対する各送信手段の相対速度の変動範囲がそれぞれ異なるように送信手段および受信手段が配置されるので、受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づいて当該所定信号を送信した送信手段あるいは車輪搭載送信手段を精度良く特定することができる。

また本発明によれば、受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づく順位付けの結果に基づいて、所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を精度良く特定することができる。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の車両情報処理装置を備える車両１０の全体構成を示す図である。車両１０は、車体１２の右前に設けられた右前輪１４ａ、車体１２の左前に設けられた左前輪１４ｂ、車体１２の右後ろに設けられた右後輪１４ｃ、および車体１２の左後ろに設けられた左後輪１４ｄを備える。以下、右前輪１４ａ、左前輪１４ｂ、右後輪１４ｃ、および左後輪１４ｄを総称して「車輪１４」と呼ぶ。また、右前輪１４ａおよび左前輪１４ｂを総称して「前輪１４ａ、１４ｂ」と呼び、右後輪１４ｃおよび左後輪１４ｄを総称して「後輪１４ｃ、１４ｄ」と呼ぶ。また、右前輪１４ａに対応する機器類には符号の末尾に「ａ」を付し、左前輪１４ｂに対応する機器類には符号の末尾に「ｂ」を付し、右後輪１４ｃに対応する機器類には符号の末尾に「ｃ」を付し、左後輪１４ｄに対応する機器類には符号の末尾に「ｄ」を付し、それらの機器類を総称する場合には末尾の「ａ〜ｄ」を省略した符号で表記する。

各車輪１４は、タイヤおよびホイールを含んだ同一の構造を有し、車輪側センサ類２２と、車輪側センサ類２２に接続された車輪側通信本体２４と、車輪側通信本体２４に取り付けられた車輪側アンテナ２６とを搭載する。本実施の形態では、車輪側センサ類２２、車輪側通信本体２４、および車輪側アンテナ２６が一体的に設けられたユニット構造を有する。このユニットは、対応するホイールリム部の所定箇所に設置され、「車輪１４と車輪側アンテナ２６の相対的な配置関係」は各車輪１４で共通する。一方、車体１２は、電子制御装置１００（「ＥＣＵ１００」とも表記する）と、ＥＣＵ１００に接続された車体側センサ類３２および車体側通信本体３４と、車体側通信本体３４に取り付けられた車体側アンテナ３６とを搭載する。以下、相互に接続され各車輪１４に搭載される車輪側通信本体２４および車輪側アンテナ２６を総称して「車輪側通信装置」と呼び、相互に接続され車体１２に搭載される車体側通信本体３４および車体側アンテナ３６を総称して「車体側通信装置」と呼ぶ。

車輪側センサ類２２は、車輪１４に搭載される各種センサ類を含み、例えばタイヤ内部空気の圧力や温度を検出するセンサ、タイヤ部分の温度や荷重を検出するセンサなどを含みうる。この車輪側センサ類２２を構成する各種センサ類は、所定間隔で目的とする状態量を検出し、検出結果を車輪側通信本体２４に送信する。一方、車体側センサ類３２は、車体１２に搭載された各種センサ類を含み、例えば各車輪１４の回転速度を検出する車輪速センサ、車両走行速度（「車速」とも表記する）を検出する車速センサ、車体１２に作用する加速度を検出するＧセンサ、などを含みうる。この車体側センサ類３２を構成する各種センサ類は、所定間隔で目的とする状態量を検出し、検出結果をＥＣＵ１００に送信する。

各車輪側通信装置および車体側通信装置は無線通信システムを構成し、各車輪側通信本体２４および車体側通信本体３４は、各車輪側アンテナ２６および車体側アンテナ３６を介して無線信号の送受信を行う。例えば、車輪側通信本体２４は車輪側センサ類２２の検出結果などの情報を車輪側アンテナ２６を介して無線送信し、車体側通信本体３４は車体側アンテナ３６を介して受信した車輪側センサ類２２の検出結果などの情報をＥＣＵ１００に送信する。なお、各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号の基本周波数は、共通し、所定の低周波領域に含まれる。

電波の送受信を行う車輪側アンテナ２６および車体側アンテナ３６は、車両走行時における車体側アンテナ３６に対する各車輪側アンテナ２６の相対速度の変動範囲がそれぞれ異なるものとなるように、配置されている。本実施の形態では、車輪側アンテナ２６の変動方向に関する「車体側アンテナ３６に対する各車輪側アンテナ２６の取付角度」をそれぞれ相違させることで、車両走行時における各車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６との相対速度の変動範囲がそれぞれ異なるものとなるように調整されている。なお本実施の形態では、主に車両直進時における各車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６との相対速度が各々異なるものとなるように調整されている。

以下、車幅方向および車長方向で定まる平面（「車両平面」とも表記する）における車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６との関係について説明する。本実施の形態では、「車両直進退時の車輪側アンテナ２６の回転移動軌跡を含む平面」と、「車輪側アンテナ２６の回転移動軌跡の中心と車体側アンテナ３６とを結ぶ線」と、が成す角度（「アンテナ配置角度」とも表記する）が各々相違する。本実施の形態では図１に示すように、右前輪１４ａに搭載された車輪側アンテナ２６ａに関するアンテナ配置角度θ_ＦＲ、左前輪１４ｂに搭載された車輪側アンテナ２６ｂに関するアンテナ配置角度θ_ＦＬ、右後輪１４ｃに搭載された車輪側アンテナ２６ｃに関するアンテナ配置角度θ_ＲＲ、および左後輪１４ｄに搭載された車輪側アンテナ２６ｄに関するアンテナ配置角度θ_ＲＬがそれぞれ異なるように、車体側アンテナ３６の配置位置が調整されている。

図２は、車輪１４の各部における車体１２の車長方向に関する速度関係を説明するための図である。一般に、車体１２が速度Ｖ_ｃで移動しているとき、「車輪１４の回転中心部Ｉ」の車長方向の速度はＶ_ｃとなり、「回転中心部Ｉの鉛直下方に位置し接地点となる車輪１４の最下部Ｊ」の車長方向の速度は０となり、「回転中心部Ｉの鉛直上方に位置する車輪１４の最上部Ｈ」の車長方向の速度は２Ｖ_ｃとなる。車輪１４の「回転中心部Ｉと最下部Ｊの距離」および「回転中心部Ｉと最上部Ｈの距離」であるタイヤの最外部の回転半径をＲ_ｔとし、「車輪１４の回転中心部Ｉと車輪側アンテナ２６の距離」である車輪側アンテナ２６の回転半径をＲ_ｗとすると、車輪側アンテナ２６は、最上部通過時に＋（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ）の車長方向の速度を示し、最下部通過時に−（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ）の車長方向の速度を示す。したがって、図１に示す車両１０が車速Ｖ_ｃで走行する際、車体１２の車長方向に関する「車体１２に対する車輪側アンテナ２６の相対速度Ｖ’」は以下の式（１）で表される。なお、以下の各式において「＋」は車両直進時の前進方向への速度成分を指し、「−」は車両直進時の後退方向への速度成分を指す。また、本実施の形態の車輪側アンテナ２６はホイールリム部に設置されるので、Ｒ_ｗをホイールリム部の回転半径によって近似することも可能である。

−（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ） ≦ Ｖ’≦ ＋（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ）式（１）

車体１２に固定された車体側アンテナ３６に対する車輪側アンテナ２６の車長方向に関する相対速度Ｖ”は、以下の式（２）で近似的に表される。なお「θ」は、「車両直進退時の車輪側アンテナ２６の回転移動軌跡を含む平面」と「車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６とを結ぶ線」とが成す角度を指す。

−（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ）×Ｃｏｓθ ≦ Ｖ”≦ ＋（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ）×Ｃｏｓθ
式（２）

なお、本実施の形態において各式の角度θは、アンテナ配置角度θ_ＦＲ、θ_ＦＬ、θ_ＲＲ、θ_ＲＬが近似的に用いられうる。上述のように各車輪側アンテナ２６に関するアンテナ配置角度θ_ＦＲ、θ_ＦＬ、θ_ＲＲ、θ_ＲＬはそれぞれ異なるので、車両走行時における各車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６との相対速度の変動範囲はそれぞれ相違する。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成され、マイクロコンピュータによる演算を行う演算ユニット、各種の処理プログラムを記憶するＲＯＭ、一時的にデータやプログラムを記憶してデータ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、データを記憶するハードディスク等の記憶装置、各種信号の送受信を行うための入出力ポートなどを有する。ＥＣＵ１００は、各車輪側センサ類２２や車体側センサ類３２などから送られてくるデータに基づいて各種装置に制御信号を送って車両１０を制御する制御部であり、例えば図３に示す機能構成を有する。

図３は、第１の実施の形態のＥＣＵ１００が有する各種機能のうち、車体側通信装置の受信信号の送信源である車輪側通信装置の特定に関連する機能を示す機能ブロック図である。ＥＣＵ１００は、ローパスフィルタ部１０２、ドップラー周波数演算部１０４、周波数検出部１０５、信号識別部１０６、記憶部１０８、および車両制御部１１０を有する。

ローパスフィルタ部１０２は、車体側アンテナ３６および車体側通信本体３４を介して送られてくる信号のうち、所定の低周波数範囲に含まれる「各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号」が抽出される。

ドップラー周波数演算部１０４は、各車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６との間で送受信される信号の周波数変動状態を左右するドップラー周波数を演算、算出する。各車輪側アンテナ２６および車体側アンテナ３６の相対的な配置関係が車輪１４の回転に伴って変動するので、車両走行時に各車輪側アンテナ２６から送信される信号はドップラー効果の影響を受ける。本実施の形態のドップラー周波数演算部１０４は、車速センサなどを含む車体側センサ類３２の検出値、記憶部１０８に記憶されている各種データ、および以下の式（３）に基づいてドップラー周波数ｆ_ｐを算出する。なお、以下の式において「λ_０」は、ドップラー効果の影響を受ける前の波長であって、車輪側アンテナ２６から発信される信号の波長（「基本波長」とも表記する）を表し、基本波長λ_０に対応する周波数を「基本周波数」と呼ぶ。

ｆ_ｐ＝ ±（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ）×Ｃｏｓθ／λ_０式（３）

周波数検出部１０５は、ローパスフィルタ部１０２において抽出された信号の周波数を求める。なお周波数検出部１０５は、所定の学習期間を設定することもでき、所定の時間をかけて蓄積されるデータに基づき受信信号の周波数を求めることで、ローパスフィルタ部１０２において抽出された信号の周波数変動状態を精度良く検出することができる。

信号識別部１０６は、ローパスフィルタ部１０２において抽出された信号の周波数とドップラー周波数演算部１０４で算出されたドップラー周波数とを比較対照して、「ローパスフィルタ部１０２において抽出された信号」と「車輪側通信装置２４、２６」との対応関係を求める。上述のように、車体側アンテナ３６に対する各車輪側アンテナ２６の相対速度の変動範囲がそれぞれ相違し、その相対速度の変動範囲に応じて「車体側アンテナ３６の受信信号のドップラー周波数の変動状態」が決定されるので、信号識別部１０６は信号の周波数変動状態に基づいて信号送信源の車輪側アンテナ２６を精度良く特定することができる。

記憶部１０８は、各種データを予め記憶するとともに、送られてくるデータを新たに記憶することもでき、例えば上述の各式や各式で用いられる「タイヤの最外層の回転半径Ｒ_ｔ」、「車輪側アンテナ２６の回転半径Ｒ_ｗ」、「各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号の基本周波数ｆ_０や基本波長λ_０」、「各車輪側アンテナ２６に関するアンテナ配置角度θ_ＦＲ、θ_ＦＬ、θ_ＲＲ、θ_ＲＬ」、などを記憶する

車両制御部１１０は、信号識別部１０６で送信源が特定された受信信号や記憶部１０８に記憶される各種データなどに基づいて、適切な制御信号を対応する装置に適宜送信する。

次に本実施の形態の作用について説明する。図４は、第１の実施の形態における信号送信源の特定過程を示すフローチャートである。

車両走行時に各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号は、各車輪側通信装置２４、２６の移動に伴うドップラー効果の影響を受けて、車体側通信装置３４、３６により受信される。車体側通信装置３４、３６により受信される信号は、ＥＣＵ１００に送られ、各車輪側通信装置２４、２６から送信された信号がＥＣＵ１００のローパスフィルタ部１０２において抽出される（Ｓ１１）。そして、ローパスフィルタ部１０２で抽出された信号の周波数変動状態が周波数検出部１０５において検出される（Ｓ１２）。

一方、車体側センサ類３２を構成する車速センサによって車速が検出されて、検出された車速はＥＣＵ１００に送られる。そして、各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号の周波数変動状態を左右するドップラー周波数ｆ_ｐが、車速センサから送られてくる車速に関する検出結果、ＥＣＵ１００の記憶部１０８に記憶されている各種データ、および上述の式（３）に基づき、ドップラー周波数演算部１０４において求められる（Ｓ１３）。そして、Ｓ１２で検出された信号の周波数と、Ｓ１３で算出されたドップラー周波数ｆ_ｐや記憶部１０８に記憶されている基本周波数ｆ_０と、が信号識別部１０６において対比される（Ｓ１４）。上述のように各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号は、「車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６との相対速度」に応じた固有のドップラー周波数変動範囲を有し周波数変動量が異なるので、Ｓ１１で抽出された信号の送信源である車輪側通信装置２４、２６が信号識別部１０６において特定される（Ｓ１５）。

例えば、右前輪１４ａに搭載された車輪側通信装置２４ａ、２６ａが送信源である信号について考えてみる。車速センサの検出値が「Ｖ_ｃ＝１００（ｋｍ／ｈ）≒２７．８（ｍ／ｓ）」であり、記憶部１０８に記憶されている右前輪１４ａに関する各種データが「Ｒ_ｔ＝０．３（ｍ）」、「Ｒ_ｗ＝０．２（ｍ）」、「ｆ_０＝３００００００００（Ｈｚ）」、「λ_０≒１（ｍ）」、「θ_ＦＲ＝４０（ｄｅｇ）」である場合、右前輪１４ａに搭載される車輪側通信装置２４ａ、２６ａから発信される信号のドップラー周波数ｆ_{ｐ（ＦＲ）}の上限および下限は、近似的に以下の式（４）で表される。

ｆ_{ｐ（ＦＲ）}＝±（Ｖ_ｃ×Ｒ_ｗ／Ｒ_ｔ）×Ｃｏｓθ_ＦＲ／λ_０≒±１４Ｈｚ式（４）

従って、ローパスフィルタ部１０２において抽出される信号のうち上記式（４）で規定される範囲で変動するドップラー周波数を有する信号は、右前輪１４ａに搭載された車輪側通信装置２４ａ、２６ａが送信源であると特定することが可能である。

そして、送信源が特定された信号に含まれるタイヤ状態情報などの情報や記憶部１０８に記憶されている各種データに基づいて車両制御部１１０が制御信号を送信し、車両の各種状態が制御される。

以上説明したように本実施の形態によれば、車体側通信装置３４、３６で受信される信号のドップラー周波数の変動範囲が各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号毎に相違するので、車体側通信装置３４、３６で受信される信号の周波数変動に基づいて信号の送信源である車輪側通信装置２４、２６を精度良く特定することができる。また、車輪１４の装着位置を車体側のＥＣＵ１００に登録する手続が不要であり、各種の車両に対して簡便に応用することができる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態において、上述の第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。本実施の形態では、車体側通信装置３４、３６が受信する信号を周波数に基づいて順位付けし、その順位に基づいて信号の送信源を特定する例について説明する。

図５は、第２の実施の形態のＥＣＵ１００が有する各種機能のうち、車体側通信装置の受信信号の送信源である車輪側通信装置の特定に関連する機能を示す機能ブロック図である。本実施の形態のＥＣＵ１００は、ローパスフィルタ部１０２、ランキング部１１２、信号識別部１０６、記憶部１０８、および車両制御部１１０を有する。

ランキング部１１２は、ローパスフィルタ部１０２において抽出され周波数検出部１０５において周波数が検出された各信号を周波数に基づいて順位付けし、本実施の形態では周波数の変動範囲に基づいて各信号の順位付けを行う。

信号識別部１０６は、ランキング部１１２における順位付けの結果に基づいて、ローパスフィルタ部１０２において抽出される信号の送信源を特定する。上述の式（３）で近似的に表されるドップラー周波数ｆ_ｐは、「車速Ｖ_ｃ、タイヤの最外層の回転半径Ｒ_ｔ、車輪側アンテナ２６の回転半径Ｒ_ｗ、各車輪側通信装置２４、および車輪側アンテナ２６から送信される信号の基本周波数ｆ_０や基本波長λ_０」が一定の場合、「車輪側アンテナ２６の移動軌跡を含む平面と車輪側アンテナ２６および車体側アンテナ３６を結ぶ線とが成す角度θ」に依存する。本実施の形態では、この角度θがアンテナ配置角度θ_ＦＲ、θ_ＦＬ、θ_ＲＲ、θ_ＲＬによって近似され、そのアンテナ配置角度が各車輪側アンテナ２６毎に異なるように調整されている。そのため、各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号は、固有のドップラー周波数変動範囲を有する。また、各車輪側通信装置２４、２６における送信信号の基本周波数が同一であれば、車体側通信装置３４、３６が受信する信号の周波数はドップラー周波数によって主に変動するので、その送信信号の周波数変動状態に基づいて各送信信号の順位付けを行うことができる。そのため、「車体側通信装置３４、３６が受信する信号の周波数変動に基づく順位」と「各車輪側通信装置２４、２６」とを予め対応づけておくことが可能であり、そのような対応づけられたデータは参照テーブルとして記憶部１０８に記憶されている。したがって、信号識別部１０６は、記憶部１０８から読み出した参照テーブルとランキング部１１２における順位付けの結果とを比較対照することにより、信号の送信源である車輪側通信装置２４、２６を特定することができる。

他の構成は、上述の第１の実施の形態と同様に構成することができる。

図６は、第２の実施の形態における信号送信源の特定過程を示すフローチャートである。本実施の形態においても、車両走行時に各車輪側通信装置２４、２６から送信される信号は、各車輪側通信装置２４、２６の移動に伴うドップラー効果の影響を受けて車体側通信装置３４、３６により受信され、ＥＣＵ１００のローパスフィルタ部１０２において抽出され（Ｓ２１）、周波数検出部１０５において周波数変動状態が検出される（Ｓ２２）。

そして、周波数変動状態に基づいてローパスフィルタ部１０２で抽出された各信号の順位付けがランキング部１１２において行われる（Ｓ２３）。そして、ランキング部１１２における順位付けの結果と記憶部１０８から読み出される参照テーブルとが比較対照され（Ｓ２４）、Ｓ２１で抽出された信号の送信源である車輪側通信装置２４、２６が信号識別部１０６において特定される（Ｓ２５）。

以上説明したように本実施の形態によれば、ドップラー効果に基づく信号周波数の変動順位に基づいて、信号送信源の車輪側通信装置２４、２６を特定することができる。そのため、信号送信源の車輪側通信装置２４、２６を特定する際のドップラー周波数の演算工程が不要となり、簡便に信号送信源を特定することができる。

本発明は上述の各実施の形態や変形例に限定されるものではなく、各実施の形態やその変形例の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施の形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施の形態やその変形例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

信号送信源である車輪側通信装置２４、２６の特定精度を向上させるために、車両の走行環境の影響を考慮した補正を上述の各式に加えることも可能である。例えば、車両速度に応じてタイヤの最外層の回転半径Ｒ_ｔが変化する場合、車速センサの検出値に応じてタイヤの最外層の回転半径Ｒ_ｔに補正を加えて各種演算を行うことも可能である。

また、ローパスフィルタ部１０２において抽出される信号の周波数を外乱の影響が少ない環境下において検出することで、各信号の周波数を更に精度良く求めることが可能である。例えば、車両に作用する横方向加速度が小さい直進走行時、路面からのランダムな入力成分が小さい平坦路走行時、あるいは走行加速度が小さく車速変化が少ない時などに、ローパスフィルタ部１０２において抽出された信号の周波数が周波数検出部１０５において求められるように設定することも可能である。

また、「送信源である車輪側通信装置２４、２６が前輪１４ａ、１４ｂあるいは後輪１４ｃ、１４ｄのいずれに配置されているのかについての特定」に関して本発明以外の技術を利用し、その後に「送信源である車輪側通信装置２４、２６が左側車輪あるいは右側車輪のいずれに配置されているのかについての特定」に関しては本発明に係る上述の技術を応用することも可能である。このように他の技術と本発明を適宜組み合わせて利用することで、送信源である車輪側通信装置２４、２６の特定精度の向上、あるいは特定時間の短縮化を図ることが可能である。

また、上述の各実施の形態では各車輪側通信装置２４、２６から発信される信号の基本周波数が同じ場合について説明したが、各車輪側通信装置間で基本周波数を相違させた場合にも本発明を応用することが可能である。その場合、例えばＥＣＵ１００に「基本周波数の相違に基づいて補正する機能」を持たせて、送信源である車輪側通信装置２４、２６の特定時に「基本周波数の相違に基づく補正」をＥＣＵ１００で適宜実施することで、送信源である車輪側通信装置２４、２６を精度良く特定することができる。

また、車両１０がスペアタイヤを搭載する場合にも本発明を応用することが可能である。この場合、車両走行時であってもスペアタイヤはほとんど移動せず、スペアタイヤに搭載される車輪側アンテナ２６と車体側アンテナ３６との相対速度Ｖ”は「Ｖ”≒０」となる。したがって、スペアタイヤに搭載される車輪側アンテナ２６から送信される信号は、ドップラー効果の影響をほとんど受けずに車体側アンテナ３６によって受信される。

また、上述の実施の形態では、車両平面上における車輪側通信装置２４、２６および車体側通信装置３４、３６の二次元的な配置関係を考慮した例について説明したが、三次元的な配置関係を考慮することで更に精度良く送信源である車輪側通信装置２４、２６を特定することが可能となる。

また、上述の実施の形態では、車輪側通信本体２４および車輪側アンテナ２６、いわゆる車輪側通信装置２４，２６が各車輪１４に一つずつ配置されている例を示したが、この車輪側通信装置２４，２６は、一つの車輪１４に対し複数搭載されてもよい。この場合、一つの車輪１４内において、各車輪側アンテナ２６の車体側アンテナ３６に対する角度が異なっていれば、複数の車輪側通信装置２４，２６が同じ車輪１４に搭載されていても、車輪側アンテナ２６を介して送信される信号に基づき、上述した実施の形態と同様な識別処理が可能で、同様な効果を得ることができる。一つの車輪１４の中に搭載された車輪側通信装置２４，２６から信号を並列的に処理することにより、識別精度の向上に寄与することができる。一つの車輪１４の中に車輪側通信装置２４，２６を複数搭載することにより、異なる種類のセンサ、例えば、空気圧や温度、加速度などを測定するセンサの信号を個々に効率的に送信することができるので、各信号の認識精度の向上にも寄与することができる。もちろん、信号の受信は各車輪側通信装置２４，２６から行い、その中のいずれか一つの信号を利用して、車輪側通信装置２４，２６の特定を行ってもよい。

なお、各図面に示されているのは模式図であり、各部材のサイズや配置関係などは適宜調整可能である。

第１の実施の形態の車両情報処理装置を備える車両の全体構成を示す図である。車輪の各部の車体の車長方向に関する速度関係を説明するための図である。第１の実施の形態のＥＣＵが有する各種機能のうち、車体側通信装置の受信信号の送信源である車輪側通信装置の特定に関連する機能を示す機能ブロック図である。第１の実施の形態における信号送信源の特定過程を示すフローチャートである。第２の実施の形態のＥＣＵが有する各種機能のうち、車体側通信装置の受信信号の送信源である車輪側通信装置の特定に関連する機能を示す機能ブロック図である。第２の実施の形態における信号送信源の特定過程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０車両、１２車体、１４車輪、２２車輪側センサ類、２４車輪側通信本体、２６車輪側アンテナ、３２車体側センサ類、３４車体側通信本体、３６車体側アンテナ、１００ＥＣＵ、１０２ローパスフィルタ部、１０４ドップラー周波数演算部、１０５周波数検出部、１０６信号識別部、１０８記憶部、１１０車両制御部、１１２ランキング部。

Claims

車輪に搭載され所定信号を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信される所定信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出手段と、
前記変動周波数検出手段が検出する前記周波数変動状態に基づいて前記送信手段を特定する送信特定手段と、
を備えることを特徴とする車両情報処理装置。
車輪に搭載され所定信号を送信する複数の送信手段と、
前記送信手段から送信される所定信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出手段と、
前記変動周波数検出手段が検出する前記周波数変動状態に基づいて前記送信手段を特定する送信特定手段と、を備え、
前記送信手段および前記受信手段は、受信手段に対する各送信手段の相対速度の変動範囲がそれぞれ異なるように配置されることを特徴とする車両情報処理装置。
受信手段が受信する所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する車両情報処理装置であって、
前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出手段と、
前記変動周波数検出手段が検出する前記周波数変動状態に基づいて前記車輪搭載送信手段を特定する送信特定手段と、
を備えることを特徴とする車両情報処理装置。
受信手段が受信する所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する車両情報処理方法であって、
前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態を検出する変動周波数検出ステップと、
前記変動周波数検出ステップで検出される周波数変動状態に基づいて前記車輪搭載送信手段を特定する送信特定ステップと、
を備えることを特徴とする車両情報処理方法。
複数の車輪搭載送信手段の中から、受信手段が受信する所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する車両情報処理方法であって、
前記受信手段が受信する所定信号の周波数変動状態に基づいて、前記受信手段が受信する複数の所定信号の順位付けを行う信号順位付けステップと、
各車輪搭載送信手段が送信する所定信号の順位と各車輪搭載送信手段の特定情報とを予め対応づけておいた参照データを参照し、前記信号順位付けステップにおける前記順位付けの結果に基づいて、前記所定信号の送信源である車輪搭載送信手段を特定する送信特定ステップと、
を備えることを特徴とする車両情報処理方法。