JP2009524344A - 共振装置のインタロゲーション中の検索時間を減少し且つ検索制度を増大するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に言うならば、表面弾性波(SAW)装置に存在する共振素子のような共振素子に対してインタロゲートするシステム及び方法に係るものである。このようなSAW装置は、周囲温度及び圧力のような物理的なパラメータを検出するためにタイヤ又はホイールの組立体に組み込むことができる。本発明によるインタロゲーション技術は、一般的に言うならば、検索時間を減少し且つ検索精度を増大することを特徴とする。
このような動作ができるSAW装置は、3つの別々の共振素子を含むことができる。このようなSAW装置の具体的な例としては、Transense Technologies, PLCによって開発された装置がある。その装置の具体的な特徴は、米国特許出願公開番号2002/0117005(Viles他)及び2004/0020299(Freakes他)に開示されている。両方の内容をここに引用して本願細書に組み込むものである。
励振パルスの後、状態応答装置12の各共振素子は、励振の間に蓄積されたエネルギーを放射する。この放射されられたエネルギーのピークレベルは、状態応答装置12の共振素子のそれぞれの共振周波数に生じる。その後、そのような信号がトランシーバ14で受信される。「放射した共振器レスポンスの変化」対「インタロゲーション信号の周波数変化」を監視することによって、タイヤ構造体10a、10b内の予め選択された状態に対応する情報を測定することができる。
比較して十分に高いレート(例えば10MHz又は20MHz)でサンプルされる。マイクロプロセッサ30(例えばDSPチップ又は他のコントローラ素子)は、サンプルされた中間周波数レスポンスに対してフーリエ変換を実行する。周波数成分の検出されたエネルギーのレベルは、基準レベル又は他の測定値と比較される。SAW共振の場所が、付勢パルスに対して最強レスポンスが生じる場所であると決定する。更に、マイクロプロセッサ30は、トランシーバ/インタロゲータ14内に他の構成要素を制御するためのユーザ入力と組み合わせて利することができる。
そうでない場合には。検索アルゴリズムはステップ36へ進む。ステップ36は、共振装置の動作範囲[a,b]を少なくとも2つの検索周波数範囲に分割する。動作範囲の二等分の方法を採用する場合には、それら2つの検索周波数範囲は、範囲[a,c]と範囲[c,b]に対応する。ここに例示する具体例が2つの検索周波数範囲しか規定していないが、本発明によるならば2つより大きな数の分割検索周波数範囲を使用することもできることは理解されたい。更に、本発明の或る実施例ては、1つ以上の最初のRFインタロゲーションパルスを送信するステップ32ではなく、共振素子の動作の周波数範囲を分割するステップ36から検索アルゴリズムを始めることができることも理解されたい。
そうでない場合には、検出したエネルギーレベルを利用して、上記した周波数範囲[a,c]及び[c,b]のどちらを更に微小周波数範囲に分割するかを決定する。本発明のアルゴリズムの或るの実施例においては、以前に分割した周波数範囲を、検索のために更に小さい範囲に分割することができる。しかし、範囲[c,b]内において或るレベルのレスポンスが検出されたので、或る実施例ではその後の検索を範囲[c,b]に限定することは有意義であろう。このような柔軟性は、図4cにそれぞれ図解する次の回のインタロゲーションパルス50a〜50dで表される。或る実施例では、インタロゲーションパルス50a及び50bは、任意であり、従って、破線で例を示した。範囲[c,b]が更に小範囲[c,e]と[e,b]に分割され、それぞれの小範囲内においてそれぞれ周波数h及びiでインタロゲーションパルス50c及び50dを送信して、共振器レスポンスを監視することができる。1つの実施例において、周波数hが小範囲[c,e]の中心周波数であり、周波数iが小範囲[e,b]の中心周波数である。インタロゲーションパルス50cの送信の後の期待されるレスポンスが、重なり部分52で示されるエネルギーレベルである。このエネルギーレベル52が所定の閾値より大きい場合、インタロゲーションパルス50dを更に送信することも、更に最初の検索周波数範囲を分割することも必要がない。この時点で、本発明のアルゴリズムの最初の検索段階は、終了する(図3のステップ41を参照)。
これが常に必要条件でないにもかかわらず、最初の検索パルスの帯域幅が、図解したように、非常に少ない数の検索ステップにおいて動作上の帯域幅をカバーするのに十分広い場合、検索が最も効率的であるに留意されたい。比較的大きい帯域幅パルスからSAW共振器に結合されるエネルギーは小さいかもしれないので、各検索周波数でのインタロゲーションパルスの高速列を、SAW共振器エネルギーを増やすために用いることができる。これを実行する1つの効率的な方法は、最も弱い状態(すなわち、付勢源が、指定された最大読み取り範囲である)下で検出可能な共振器レスポンスを発する必要な時間的に積分されたエネルギーを見つけ出して、パルスの数がパルスの帯域幅に反比例する場合の固定パルスエネルギー積を設定することである。
A(t)=ae-btsin(ct+d)
ここで、a、b、c及びdは、公知の定数又は簡単に決定できる定数である。
たとえ時間(又は、sinθ=ωtであるので、測定される対応した位相)が測定時点で知ることができないとしても、IFで測定される共振器レスポンスの振幅が減衰指数包絡線(図6Aにおいて線58a及び58bで示し、図6Bにおいて線58a’及び58b’で示す)の内側にあることは知られている。(図6のによって模型を作った)、そして、58b))内部で合ったことは公知である。それぞれの減衰指数包絡線の時定数(b)は、容易に決定され、簡単に再現可能である。これは、少なくとも2つ、及びおそらくより多くの振幅極大極小測定値が得られる場合、共振器レスポンスが減衰指数関数に合わせることができることを意味する。かくして、全ての振幅測定値は、共通の位相に正規化されることができ、このことにより大いに測定値の不確実さ及びそれに対応する誤差の可能性を減らすことができる。これは、各振幅極大極小測定値に基づいて時間tについて方程式A(t)を解くことによって達成することができる。測定値が減数指数関数のどこでとられたかを決定した後に、全ての振幅測定値の位相が公知であり且つ一定であるように、t(又はθ)の同じ値に対して方程式A(t)をそれぞれ解くことができる。この正規化方法は、振幅確実性が更に必要とされるか又は要求されるときに、ここに開示されたインタロゲーションアルゴリズムのどれにおいてでも利用されることができる。
12a、12b 状態応答装置
14 トランシーバ/インタロゲータ
Claims (29)
- 共振装置の共振周波数を決定する方法であって、当該方法は、
最初の指定の周波数範囲を少なくとも2つの第1の検索周波数範囲に分割し、
前記少なくとも2つの第1の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲において第1の帯域幅を有する1つ以上の第1のRFパルスを送信して前記共振装置を付勢し、
前記1つ以上の第1のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスを監視して、前記共振装置によって放射されたエネルギー量が第1の所定の閾値を上回っているかどうか判定し、
前記少なくとも2つの第1の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲において送信された前記1つ以上の第1のRFパルスに応答して前記共振装置によって放射されたエネルギー量が第1の所定の閾値を上回っていない場合、前記1つ以上の第1のRFパルスに応答して前記共振装置によって放射されたエネルギー量が第1の所定の閾値を上回るまで、前記少なくとも2つの第1の検索周波数範囲内において、更に分割した検索周波数範囲について上記した分割、付勢、監視のステップを繰り返す
ことを特徴とする方法。 - 前記最初の指定の周波数範囲は共振装置の動作範囲に対応することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記分割ステップの前に、
前記共振装置の動作範囲の中心周波数に対応する周波数と第1の帯域幅を有する1つ以上の最初のRFパルスを送信して前記共振装置を付勢し、
前記1つ以上の最初のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスを監視して、前記共振装置によって放射されたエネルギー量が前記第1の所定の閾値を上回っているかどうか判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記少なくとも2つの第1の検索周波数範囲は、前記共振装置の動作範囲の最低周波数から前記共振装置の動作範囲の中心周波数までの第1の検索周波数範囲と、前記共振装置の動作範囲の中心周波数から前記共振装置の動作範囲の最高周波数までの第2の検索周波数範囲とからなることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記分割ステップの前に、
前記共振装置の共振周波数の予測値に対応する周波数と第1の帯域幅を有する1つ以上の最初のRFパルスを送信して前記共振装置を付勢し、
前記1つ以上の最初のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスを監視して、前記共振装置によって放射されたエネルギー量が前記第1の所定の閾値を上回っているかどうか判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記少なくとも2つの第1の検索周波数範囲は、前記共振装置の動作範囲の最低周波数から前記共振装置の共振周波数の予測値までの第1の検索周波数範囲と、前記共振装置の共振周波数の予測値から前記共振装置の動作範囲の最高周波数までの第2の検索周波数範囲とからなることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記付勢ステップは、前記第1のRFパルスの連続パルス列を送信することから成ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記更に分割した検索周波数範囲は、前記少なくとも2つの第1の検索周波数範囲の内から選択した第1の検索周波数範囲内の少なくとも2つの更に狭い周波数範囲からなることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記共振装置のレスポンスを監視する前記ステップは、
少なくとも2つの最大又は最小の振幅測定値を得て、
全ての測定値の位相を所定の基準位相に正規化する
ことを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 第2の指定の周波数範囲を少なくとも2つの第2の検索周波数範囲に分割し、
前記少なくとも2つの第2の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲において、前記第1の帯域幅より狭い第2の帯域幅を有する1つ以上の第2のRFパルスを送信して前記共振装置を付勢し、
前記1つ以上の第2のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスを監視して、前記共振装置によって放射されたエネルギー量が第2の所定の閾値を上回っているかどうか判定し、
前記少なくとも2つの第2の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲において送信された前記1つ以上の第2のRFパルスに応答して前記共振装置によって放射されたエネルギー量が第2の所定の閾値を上回っていない場合、前記1つ以上の第2のRFパルスに応答して前記共振装置によって放射されたエネルギー量が第2の所定の閾値を上回るまで、前記少なくとも2つの第2の検索周波数範囲内において、更に分割した検索周波数範囲について上記した分割、付勢、監視のステップを繰り返す
ことを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記第2の指定の周波数範囲は、前記第1の帯域幅を有する前記1つ以上の第1のRFパルスに対する共振装置のレスポンスが前記第1の所定の閾値を上回る検索周波数範囲に対応することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記第2の指定の周波数範囲を分割するステップの前に、
前記第2の指定の周波数範囲の中心周波数に対応する周波数と第2の帯域幅を有する1つ以上の最初のRFパルスを送信して前記共振装置を付勢し、
前記1つ以上の最初のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスを監視して、前記共振装置によって放射されたエネルギー量が前記第2の所定の閾値を上回っているかどうか判定する
ことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 共振装置のための最適のインタロゲーション周波数を決定する方法であって、当該方法は、
所与の周波数範囲内の複数の異なる周波数で、所与の帯域幅を有する1つ以上のRFパルスを送信し、
前記複数の異なる周波数での前記共振装置のレスポンスの振幅測定値を獲得し、
各繰返しにおいて送信されるRFパルスが、先行する繰返しでのパルスの帯域幅以下の帯域幅を有しており、且つ、各繰返しにおいて1つ以上のRFパルスが送信される前記複数の異なる周波数が、先行する繰返しでの複数の周波数範囲の内の選択した部分内にあるように、前記送信ステップと前記獲得ステップとを一回以上の連続した繰り返す
ことを特徴とする方法。 - 前記送信ステップの最初の繰返しでの所与周波数範囲は、共振装置の動作範囲に対応することを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記獲得ステップで得られたレスポンス振幅測定値の何かが所定の値を上回るかどうか決定するステップを更に含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記送信ステップ及び前記獲得ステップの各繰返しは、前記複数の異なる周波数の内のどの具体的な周波数でレスポンス最大振幅測定値が得られたかを判定するステップを更に含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記各後続する繰返しのための所与の周波数範囲は、先行する繰返しでの判定ステップにおいて特定された前記具体的な周波数を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 各繰返しでの前記送信ステップで1つ以上のRFパルスが送信される前記複数の異なる周波数が、前記所与の周波数範囲の中心周波数を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記獲得ステップは、
少なくとも2つの最大又は最小の振幅測定値を得て、
全ての測定値の位相を所定の基準位相に正規化する
ことを含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記獲得ステップは、各獲得した最大又は最小の振幅測定値を、既知の時定数を有する減衰指数関数曲線に合わせることを含むことを含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 共振装置にインタロゲートする方法であって、当該方法は、
1つ以上の検索周波数範囲を決め、
前記1つ以上の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲内の選択した周波数で1つ以上のRFパルスを送信して前記共振装置を付勢し、
前記選択した周波数の前記1つ以上のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスが第1の所定の値を上回っているかどうか判定し、
前記判定ステップにおいて前記共振装置のレスポンスが第1の所定の値を上回っていない場合には、前記1つ以上の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲を少なくとも2つの新しい検索周波数範囲に分割して、前記共振装置のレスポンスが第1の所定の値を上回るまで、前記付勢ステップと前記判定ステップと前記分割ステップとを繰り返す
ことを特徴とする方法。 - 前記1つ以上の検索周波数範囲は前記共振装置の動作範囲を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記1つ以上の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲内の選択した周波数で1つ以上のRFパルスは、第1の比較的広い帯域幅を有することを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 1つ以上の第2の検索周波数範囲を決め、
前記1つ以上の第2の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲の選択した周波数で前記第1の比較的広い帯域幅より狭い第2の帯域幅を有する1つ以上の第2のRFパルスを送信して前記共振装置を付勢し、
前記1つ以上の第2の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲の選択した周波数の前記1つ以上の第2のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスが第2の所定の閾値を上回っているかどうか判定し、
前記共振装置のレスポンスが第2の所定の閾値を上回っていない場合、前記1つ以上の第2の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲を、少なくとも2つの更に分割した検索周波数範囲に分割して、前記共振装置のレスポンスが第2の所定の閾値を上回るまで、上記した分割、付勢、判定のステップを繰り返す
ことを更に含むことを特徴とする請求項23に記載の方法。 - 前記1つ以上の第2の検索周波数範囲は、第1の比較的広い帯域幅を有する1つ以上のRFパルスに対する前記共振装置のレスポンスが前記第1の所定の値を上回る検索周波数範囲を含むことを特徴とする請求項24に記載の方法。
- 前記1つ以上のRFパルスが送信される前記1つ以上の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲の選択した周波数が、それぞれの検索周波数範囲の中心周波数から成ることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記分割ステップが、前記1つ以上の検索周波数範囲の内の選択した検索周波数範囲の各々を、先行する検索周波数範囲の下半分に対応する第1の新しい周波数範囲と、先行する検索周波数範囲の上半分に対応する第2の新しい周波数範囲とに分割することを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記分割ステップにおいて得られる各新しい周波数範囲は、前記1つ以上の検索周波数範囲に関して既に設定した周波数範囲より狭いことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記判定ステップは、
少なくとも2つの最大又は最小の振幅測定値を得て、
全ての測定値の位相を所定の基準位相に正規化する
ことを含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
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