JP2010241354A - タイヤ情報監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ情報監視装置において信号を送信しているタイヤの配置方位を正確に特定し、且つ、情報の復調精度を向上させること。
【解決手段】各タイヤの方向にアンテナの指向性を、離散的に、順次、切り換える指向性変化と、無指向性にする期間とを混在させた制御を、情報の送信期間において、多数周回繰り返すように、アンテナの指向性を制御する。指向性が、順次、制御されたアンテナの出力値を、切り換えられた指向性毎に、サンプリングする。サンプリングされた値を、同一指向性毎に群別して、累積する。累積された値が、最大となる群の指向性が示す方位に位置するタイヤから送信された情報であると判定する。また、指向性を変化させる期間と無指向性期間とを合わせた期間における受信信号から情報を復調する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、車両のタイヤの空気圧や温度などのタイヤ情報を、タイヤに設置された送信機から送信して、これを車両の中央部の天井に設けられた指向性( 主ビームの方位) を切り換えることができるアンテナにより受信するタイヤ情報監視装置に関する。特に、その情報を発信しているタイヤを、タイヤのＩＤ情報に依存することなく、特定することができ、且つ、指向性制御の間においても、タイヤからの送信信号を精度良く受信可能とした装置に関する。

従来、タイヤの空気圧を監視する装置として、各タイヤに配設された圧力センサで空気圧を検出し、検出された空気圧を、各タイヤに配置された送信機により送信して、車室内の天井に配置されたアンテナで受信して、タイヤ空気圧を、常時、監視する装置が知られている。この装置において、受信したタイヤ空気圧が、どのタイヤの空気圧であるかは、受信データに含まれるタイヤに固有のＩＤにより、特定していた。しかしながら、タイヤの車両における配置位置を変更した場合には、配置位置とＩＤとの対応関係がとれず、どこに配置されたタイヤの空気圧であるかを特定することはできない。このため、タイヤの配置位置を交換する毎に、タイヤ空気圧監視装置において、タイヤの配置位置とＩＤとの対応表を更新する必要があった。このため、この操作は面倒であり、特に、車両の保有者自身が、自分で、タイヤの配置位置を交換する場合には、このテーブルの更新は、困難であった。

そこで、この課題を解決するために下記特許文献１に開示の技術が知られている。この特許文献１の技術は、アンテナを指向性アンテナとして、この指向性を、タイヤの配置位置の方位に切り換えることで、受信した情報を、その指向性の方位に位置するタイヤから発信した情報として特定するものである。また、送信アンテナから、各タイヤの配置方位に指向性を向けて、データ要求信号を出力して、その信号を受信したタイヤの送信機のみが応答して、そのタイヤの空気圧データを送信する技術が開示されている。各タイヤの配置方位に指向性を向けてデータ要求信号を送信するので、受信したデータがどのタイヤから送信されたものかが特定できる。

また、特許文献２に記載の技術は、受信アンテナにおいて、各タイヤの配置方位に指向性を切り換えて、受信した各タイヤからの送信データに含まれるタイヤのＩＤと、アンテナの指向性との対応関係を記憶する技術が開示されている。これによると、タイヤの配置位置が変更になっても、その対応表において、タイヤの配置方位と、タイヤＩＤとが、最新のものに更新されることから、以後、受信したデータに含まれるＩＤからタイヤ空気圧データが、どのタイヤから送信されたものであるかを特定することができる。

国際公開ＷＯ２００６／０３８５５７ 特開２００７−３２０４１０

上記の特許文献１、２の方法によると、受信アンテナの指向性を変化させてデータを受信し、その指向性から、その受信データを発信したタイヤを特定しているので、タイヤの配置位置が交換されても、ＩＤとタイヤの配置関係とが、更新されるために、タイヤ空気圧データを送信したタイヤを、特定できるという利点がある。

しかしながら、各タイヤに配設される送信機は、回転する円周上に設けられている。例えば、送信機は、円形タイヤの圧力空気の取り入れ弁付近に設けられているので、タイヤが回転するに連れて、その送信機と、受信アンテナとが不可視状態となったり、偏波の関係が直交したりすることになる。この結果、受信信号のレベルは、タイヤの回転に伴って変動することになる。

このため、データを送信しているタイヤの方位に受信アンテナの指向性を向けて受信しても、送信機と受信アンテナとの伝搬環境が最も良い場合に受信した第１の場合の信号レベルと、伝搬環境が最も悪い状態で受信した第２の場合の信号レベルとが、大きく異なることになる。

一方、指向性を、データを送信しているタイヤの方位に向けていない状態で、送信データを受信した場合の信号レベルは、第１の場合の受信レベルより小さくなるが、第２の場合の受信レベルよりも大きくなる場合がある。この場合には、実際に、データを送信しているタイヤの方向とは異なる、受信レベルの大きい方のアンテナの現在の指向性の方位をデータを送信しているタイヤの方位と、誤判定することになる。

具体的に言うと、タイヤ空気圧センサに装着される送信機は、非常に小型であることが求められるため、送信信号のレベルが小さい。しかも、送信機の装着される場所が、上述のように、限定されているため、タイヤの回転角度に対する受信信号のレベル変動は大きい。この受信信号のレベル変動幅は、いかなる周波数を用いても、10dB以上は生じるのが一般的である。すなわち、単純に指向性（主ビーム）をタイヤの配置方位に向け、その受信信号の有無、あるいは、受信信号のレベルの大小関係のみで方位を特定する場合には、指向性を向けた方位から受信した信号のレベルと、その指向性の方位と異なる方位から受信した信号のレベルとの比（Ｄ／Ｕ比）が最低でも10dB以上必要となる。

しかしながら、タイヤ情報監視装置（ＴＰＭＳ）のように微弱無線電波システムで認可されている周波数（315MHz、433MHz、125MHz、2.5GHz）のうち、2.5GHz帯以外の周波数においては、小型化を維持しながら、上記特性を満足できるのは現実には困難である。また、方位を特定するために、Ｄ／Ｕ比の大きい指向性ビームを用いた場合には、その指向性を特定方位に向けることは、指向性を向けていない方位に配置された送信機からの送信データが受信できないということを意味する。すなわち、指向性と送信タイミングとの同期が必要となり、アンテナの指向性が自己の送信機に向けられるまで、データの送信ができないことを意味する。これは、間欠送信を行う無線システムにおいて、通信タイミングが特定されるということは実用上問題が大きい。逆に、Ｄ／Ｕ比を小さくして、アンテナの指向性が向けられていない方位からの受信信号も受信可能としてタイヤ空気圧を常時監視できるようにした場合には、当然に、指向性を向けられた方位からの受信信号の最大レベルと最小レベルとの間に、指向性を向けられていない方位からの受信信号のレベルが存在することになり、レベルから方位を特定する場合に誤判定が多くなる。

そこで、本発明の目的は、受信アンテナの指向性を各タイヤの配置方位に切り換えてデータを受信した場合において、タイヤが回転していても、受信データを送信したタイヤの特定に関する誤判定を防止し、且つ、受信データの復調精度を高くすることである。

第１の発明は、車両の各タイヤにおける検出された情報を、間欠的に各タイヤに設けられた送信機により送信して、この情報を車両に取り付けられたアンテナにより受信して、各タイヤの状態を監視するタイヤ情報監視装置において、各タイヤの方向にアンテナの指向性を、離散的に、順次、切り換える指向性変化と、無指向性にする期間とを混在させた制御を、情報の送信期間において、多数周回繰り返すように、アンテナの指向性を制御する指向性制御手段と、指向性制御手段により制御されたアンテナの出力を、切り換えられた指向性毎に、サンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段によりサンプリングされた値を、同一指向性毎に群別して、累積する累積手段と、受信した情報を、累積手段により累積された値が、最大となる群の指向性が示す方位に位置するタイヤから送信された情報であると判定する方位決定手段と、アンテナの出力を復調する復調手段とを有することを特徴とするタイヤ情報監視装置である。

アンテナの指向性の制御は、最大受信感度が得られる方位を、離散的に、変更する場合と、連続的に変化させて各タイヤの配置方位に向いた時に、受信信号レベルをサンプリングする方法とがある。後者の場合も、結果的には、実質上、アンテナの指向性を各タイヤの配置方位に、離散的に切り換えることになるので、本発明は、このような指向性制御も含むものである。

本発明は、例えば、アンテナから見て、監視するタイヤが４つの方位に存在する場合には、アンテナの指向性がそのタイヤの配置方位に向いた時に、受信信号のレベルをサンプリングする。そして、この４つの方位において、各方位毎に、サンプリング値を群別して、各群毎に、一つの情報を送信期間（１パケットのデータ期間）において、その受信レベルを積分する。したがって、４つの方位への指向性の切り換える期間を１周期として、一つの情報の送信期間において、この指向性制御が多数の周期において行われることになる。周期の数が多くなるぼど、同一指向性に属するサンプリング値が多くなるので、方位特定の精度は向上する。

一つの情報の送信期間において、その情報が送信される方位にアンテナの指向性を固定したとしても、受信レベルは、タイヤの回転と共に変動する。また、信号を送信しているタイヤの方位に一致しない指向性で信号を受信した場合の信号の受信レベルもタイヤの回転と共に変動する。

この指向性毎のサンプリング値の集合は、タイヤが回転している場合において、それぞれ、指向性を各指向性に固定して信号を受信した場合の受信レベルの時間変化特性曲線のトレースを与える。ある一つのタイヤから送信された信号について、各指向性毎のサンプリング点の集合から、４つの受信レベルの時間変化特性曲線が得られる。一つの情報の送信期間におけるこの４つの受信レベルの時間変化特性曲線を比較すると、タイヤが回転していても、回転していなくとも、また、信号が送信されるタイヤの角度位置に係わらず、そのタイヤの配置方位と一致している指向性で受信した受信レベルの時間変化特性曲線が、最も上に位置する。そして、他の３つの指向性で受信した受信レベルの時間変化特性曲線と無指向性で受信した場合の受信レベルの時間変化特性曲線は、その最も上に位置する曲線の下に存在することになる。そして、５つの受信レベルの時間変化特性曲線は、交わらず、平行となる。

一つの情報の送信期間における指向性の周期の数が多くなるほど、多くのサンプリング値が得られ、受信レベルの時間変化特性曲線をより正確にトレースできることになる。これらの理由により、各指向性毎のサンプリングされた受信レベルの累積値は、指向性毎の受信レベルの平均値を与えることになる。そして、上述したように、４つの受信レベルの時間変化特性曲線は、必ず、交わることがなく平行となることから、最も大きい受信レベルの累積値を与える群の指向性が、信号を送信している方位となる。また、復調手段は、アンテナの出力信号を復調する。この結果、一つの情報の送信期間における指向性を変化させている期間と、無指向性としている期間の比率は任意であるが、無指向性とする期間を長くする程、情報の復調精度は向上する。また、方位の検出精度は、指向性を変化させた時のサンプリング点数が多い程、高い。したがって、無指向性とする期間比率を大きくすると、指向性を変化させてサンプリングする時のサンプリング点数が減少するので、サンプリング周期を短くして、方位検出精度と情報の復調精度を高める。

また、第２の発明は、車両の各タイヤにおける検出された情報を、間欠的に各タイヤに設けられた送信機により送信して、この情報を車両に取り付けられたアンテナにより受信して、各タイヤの状態を監視するタイヤ情報監視装置において、各タイヤの方向にアンテナの指向性を、離散的に、順次、切り換える指向性変化と、無指向性にする期間とを混在させた制御を、情報の送信期間において、多数周回繰り返すように、アンテナの指向性を制御する指向性制御手段と、指向性制御手段により制御されたアンテナの出力を、切り換えられた指向性毎に、サンプリングするサンプリング手段と、サンプリング手段によりサンプリングされた値において、指向性変化の各周期毎に、最大値をとる指向性を決定し、各指向性毎に、最大値をとった回数を計測する最大値回数計測手段と、受信した情報を、最大値回数計測手段により計測された回数が最大となる指向性が示す方位に位置するタイヤから送信された情報であると判定する方位決定手段と、アンテナの出力を復調する復調手段とを有することを特徴とするタイヤ情報監視装置である。

第２の発明においても、第１の発明における指向性の変化と同様に、離散的に変化させる方法も、連続して変化させる方法も含む。本発明では、一つの情報の送信期間において、指向性制御の１周期毎に、上記した、例えば、４つの方位の受信信号のうちで、最大受信レベルとなる方位を決定する。そして、一つの情報の送信期間において、最大受信レベルとなる回数を、４つの方位毎に、計数する。その４つの方位のうちで、最大受信レベルをとった回数が最も大きい方位を、情報を送信しているタイヤの配置されている方位として特定する。

この場合、一つの情報の送信期間における指向性の周期の数は、多い程、望ましい。換言すれば、１周期が短い程、方位特定の精度が向上する。本発明では、上述した指向性毎の受信レベルの時間変化特性曲線を、順次、時間の経過に伴い、サンプリング毎に、一つづつ特性曲線を変化させて、サンプリングすることを意味している。したがって、最大値を判定する周期が短い程、４つの受信レベルの時間変化特性曲線の変化幅を小さくできる。この結果、サンプリング周期毎に遅延した受信信号のレベルがサンプリングされる時に、それらのサンプリング値の大小関係と、上記の各指向性毎の受信レベルの時間変化特性曲線の上下関係とを一致させることができる。このため、この区間での最大値を与える指向性は、信号を送信しているタイヤの配置方位を与えることになる。よって、一つの情報の送信期間におけるその最大値をとる回数が、最も、多い指向性が、信号を送信しているタイヤの配置方位となる。

なお、最大値を決定する区間は、指向性変化の１周期毎に行っているが、例えば、これを２周期毎に行うことは、指向性変化の周期を２倍に拡大することと等価である。したがって、本発明は、ｎ周期毎に、最大値を求めることは、１周期をｎ倍に拡大し、その１周期毎に、最大値を求める場合と等価であるので、ｎ周期毎に最大値を求める場合も含むものである。また、一つの情報の送信期間における指向性変化の周期の周回数は、２０以上とすることが望ましい。２０回以上とすると、情報を送信しているタイヤに指向性を向けた時の受信レベルの値と、そうでない場合の値とを区別することか容易となる。また、信号の受信レベルと、指向性との関係が反転するのは、タイヤが回転している場合であり、その回転速度に依存する。したがって、送信期間における指向性変化の周期の周回数は、タイヤの回転速度が大きくなる程、多くすることが望ましい。

第１の発明及び第２の発明において、無指向性とする期間は、各タイヤの配置方位に指向性を向けるタイミング間に設けてもよい。すなわち、例えば、４方位を検出する場合であれば、指向性の制御は、第１指向性、無指向性期間、第２指向性、無指向性期間、…、第４指向性、無指向性期間となる。これらを繰り返しの１単位として、一つの情報の送信期間において、多数周回繰り返される。また、１周期の指向性の変化の後に、無指向性とする期間を設けても良い。すなわち、例えば、４方位を検出する場合であれば、指向性の制御は、第１指向性、第２指向性、…、第４指向性、無指向性期間となる。これらを繰り返しの１単位として、一つの情報の送信期間において、多数周回繰り返される。

本発明は、上記したように、タイヤが回転していても、一つの情報の送信期間において、アンテナの指向性を変化させる１周期を、多数周期、繰り返して、各タイヤの配置方位に指向性を向けた時の受信信号のレベルをサンプリングしている。そして、一つの情報の送信期間において、各指向性毎に、受信レベルを累積している。また、指向性制御の１周期毎に、受信レベルが最大となる回数を、一つの情報の送信期間において、各指向性毎に計数して、その回数の最も大きい指向性を、情報を送信しているタイヤの方位と判定している。したがって、タイヤが回転していても、一つの情報の送信期間の信号レベルを平均化した値で、判定していることから、方位の誤判定が防止される。また、一つの情報の送信期間において、無指向性とする期間が、多数、設けられているので、一つの情報の受信レベルの指向性による落ち込みが少なく、情報の復調精度を向上させることができる。

本発明の具体的な実施例にかかる実施例１の装置の配置図。 実施例１の送信機の構成図。 実施例１の受信機の構成図。 実施例１の装置の配置関係とアンテナの指向性との関係を示した説明図。 実施例１の装置の指向性の切り換え制御を示した説明図。 タイヤの回転角度に対する受信レベルの変化を示した特性図。 実施例１の作用を説明するためのアンテナの指向性を変化させた場合の受信レベルの時間変化を示した特性図。 実施例１の装置における各指向性における受信レベルをサンプリングする様子を示した説明図。 実施例１における情報の送信期間当たりの指向性の切り換え回数と、各指向性毎の受信レベルのサンプリング値の累積値との関係をシミュレートして得られた特性図。 実施例１における情報の送信期間当たりの指向性の切り換え回数を１００回とした場合の、各指向性毎の受信レベルのサンプリング値の累積値間の差異を示した説明図。 実施例１の装置をコンピュータシステムで構成した場合のＣＰＵの処理手順を示したフローチャート。 指向性を変化させる期間と無指向性期間との配置関係を示した説明図。 指向性を変化させる期間と無指向性期間との他の配置関係を示した説明図。 本発明の具体的な実施例にかかる実施例２の装置をコンピュータシステムで構成した場合のＣＰＵの処理手順を示したフローチャート。 実施例２の装置における情報の送信期間当たりの指向性の切り換え回数と、１制御周期毎に最大値をとる回数の各指向性毎の累積回数との関係をシミュレートして得られた特性図。

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照して説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

本実施例のタイヤ空気圧監視システム（タイヤ情報監視装置）は、図１に示すように、各車輪にそれぞれ設けられる送信機ユニット200 と、車体本体に設けられる受信機ユニット100 と、を備えている。受信機ユニットは、各タイヤ毎300-1,300-2,300-3,300-4 ( 以下、区別する必要がない場合には、300 で代表して記す。) に、受信機ユニット200-1 ，200-2 ，200-3 ，200-4(以下、区別する必要がない場合には、200 で代表して記す。) が設けられている。各送信機ユニット200 は、それぞれ対応する車輪のタイヤ内部（例えば、ホイール）に固定されており、対応する車輪と共に一体的に回転する。また、受信機ユニット100 は、車体本体の天井部の中央付近に配置されている。

各送信機ユニット200 は、図２に示すように、各種制御を行う制御回路24を備えている。制御回路24には、対応する車輪300 のタイヤ空気圧に応じた信号を出力する圧力センサ25が接続されている。センサ25の出力信号は、制御回路24に入力され、センサ25の出力に基づいて、対応する車輪300 のタイヤ空気圧を測定する。この場合、制御回路24は、その測定した空気圧を示す情報と、自己の送信機ユニット200 を他の送信機ユニット200 と識別するための固有の識別コードＩＤを示す情報とを含む送信信号を生成し、変調回路23に出力する。変調回路23は、信号を変調し、送信回路22に出力する。送信回路22は変調波を所定周波数（例えば、数百ＭＨｚのＲＦ帯）の搬送波にのせて送信アンテナ21に出力し、送信アンテナ21より信号が送出される。

図３に示すように、受信機ユニット100 は、指向性の制御が可能な受信アンテナ11と、ベースバンドに周波数変換する受信回路12と、そのベースバンド信号を復調する復調回路13、各種の制御を行う制御回路16（指向性制御手段）、制御回路16の制御によりアンテナの指向性を切り換える切換回路17（指向性制御手段）と、受信回路12の出力レベルをサンプリングして、この値を記録する記録回路14（サンプリング手段）、サンプリング値に基づいて受信信号の到来方位を決定する演算回路15（累積手段、最大値回数計測手段、方位決定手段）とを有する。復調回路13は、制御回路16の制御のもとに信号を復調し、タイヤの情報、固有識別コードＩＤ情報を復元し表示部（図示せず）に表示する。一方、受信回路12により検出された受信信号レベル（RSSI）は、記録回路14により、制御回路16により指示されたタイミングでレベルをサンプリングして、順次、記憶する。演算回路15は、あらかじめ設定された演算手順に基づき演算を行い、その演算結果に基づき、送信機から送られてくる送信波の方向を特定する。

実施例のタイヤ空気圧監視システムにおいて、各送信機ユニット200 はそれぞれ、予め定められた所定時間（例えば１分など）間隔で、圧力センサ25の出力信号を入力して、自己の車輪300 のタイヤ空気圧を測定する。そして、その測定が完了すると、その空気圧情報と自己の固有の識別コードＩＤを示す情報とを含む送信信号を生成し、その送信信号を所定電波の搬送波にのせて送信アンテナ21から外部へ向けて送信させる。尚、各送信機ユニット200 が空気圧を測定して送信信号を送信する時間間隔は、送信タイミングがずれていれば、送信機ユニット200 間で互いに一致するようにしても良い。しかし、送信時間間隔は、送信機ユニット200 毎に、送信信号が衝突しないように、所定の時間幅内でランダムに変化させても良い。

一方、受信機ユニット100 は、図４に示すように、受信アンテナ11は、指向性が、各車輪300 の配置位置FR（前輪右側）、FL（前輪左側）、RL（後輪左側）、RR（後輪右側）の各方位に、最大利得が得られるように変更可能に構成されている。具体的には、車輪300 の配置位置方位FR、FL、RL、RRのうち最大利得が得られる方位の順序を決めて、その方位に指向性が変化される。例えば、予め定められた配置方位FR→FL→RL→RRの順に、最大利得が得られる指向性の方位が、制御回路16の制御により、順次、切換回路17により、順次、切り換えられる。

次に、本発明による方位識別手法について説明する。図５は本発明で用いる受信アンテナ11の指向性ビームをFRに向けたときの指向性パターンを示す。ここでは、FRのみを示したが、FL、RL、RRについても、指向性ビームの方位のみが異なり、指向性パターンはほぼ同様であるとする。

図６は、車輪300 が回転したときの、受信レベルRSSIの一例を示す。また、送信機200 からの一つの情報の送信時間T をT ≒15msecとし、時速100km で走行した場合の受信レベルRSSIの時間変化特性のを一例を図７に示す。ここで実線は、信号を送信しているタイヤの配置方位に指向性を向けた場合の受信レベルRSSIの時間変化特性を示し、破線は、信号を送信しているタイヤの配置方位と180 度異なる方位に指向性を向けた場合の受信レベルRSSIの時間変化特性を示す。両者は、送信時間T 内において、20dB以上のレベル変動があることが分かる。

信号がタイヤFRから送信されている場合の受信レベルRSSIと指向性との関係は次のようになる。指向性がFRの場合の感度をa 、それと方位が180 度異なる指向性RLの場合の感度をb 、指向性がFL、RRの場合の感度を等しいと仮定してc とする。b<c<a の関係が設立する。したがって、タイヤFRから送信されている信号を、指向性FR、FL、RL、RRで、順次、受信すると、その受信レベルは、図７に示すようになる。無指向性で受信した場合の受信レベルの時間変動特性は、指向性FRで受信した受信レベルの時間変動特性と、指向性RLで受信した受信レベルの時間変動特性との間に位置する。

一つの情報の送信期間T の区間E において、タイヤFRから送信されている信号を、指向性FR、FL、RL、RRで、順次受信すると、受信レベルは、図７の点P1、P2、P3、P4に示すレベルとなる。この時、P1のレベル<P4 のレベルとなるので、最大受信レベルは、指向性RRで受信した受信レベルP4となる。最大受信レベルで方位を決定するとすると、信号を送信しているタイヤはFRであるにもかかわらず、信号を送信しているタイヤをタイヤRRと、誤判定することになる。タイヤの回転速度が大きい程、受信レベルの時間微分が大きくなるので、このような誤判定の確率が高くなる。

次に、図７の区間F で示すように、一つの情報の送信期間T において、指向性の１周期を、例えば、T/4 に短くし、指向性制御は、1 周期を4 回繰り返す。そして、T/4 の区間毎に、 4つの指向性で受信した信号のレベルを順次サンプリングし、各指向性毎に群別する。受信レベルは、図７に示すように、点FR1 、FL1 、RL1 、RR1 、FR2 、FL2 、RL2 、RR2 、…、FR4 、FL4 、RL4 、RR4 のように変化する。すると、指向性FRの群のサンプリング値は、FR1 、FR2 、…、FR4 となり、指向性FLの群のサンプリング値は、FL1 、FL2 、…、FL4 となり、指向性RLの群のサンプリング値は、RL1 、RL2 、…、RL4 となり、指向性RRの群のサンプリング値は、RR1 、RR2 、…、RR4 となる。これらの指向性毎の各サンプリング値は、各指向性で受信する受信信号のレベルの時間変動特性曲線を正確にトレースしている。したがって、これらのサンプリング値を、一つの情報の送信期間T において累積すれば、その累積値が最も大きい群が示す指向性が、求めるタイヤFRの方位となる。この場合には、各指向性毎のサンプリング点の集合が、それぞれの受信レベルの時間変化特性曲線を、正確に、トレースしていることから、平均して受信レベルが最大の指向性を、信号を送信しているタイヤの方位と正確に判定でき、誤判定が防止される。

図８は、上記のような指向性の制御において、送信期間T におけるサンプリングタイミングを示す。ただし、信号を送信していないFL、RL、RRの特性は、時間変動曲線U で示されている。信時間T に比べて、短い時間間隔で指向性を順次、走査し、演算回路によりその受信レベルを各指向性の群毎に積算し、累積値を比較して、累積値が最も高いレベルが得られた指向性を送信機の配置方位として特定する。

受信レベルの変化特性は、指向性が信号を送信しているタイヤの方位に一致している場合の実線D と、一致していない場合の破線の２本しか表示されていない。これは、上記の感度をb=c として、指向性が信号を送信しているタイヤの方位に一致していない指向性で受信した場合の受信レベルの変動特性は、単一の曲線U で表わしている。正確には、図７のような特性となる。FRの車輪300-1 に装着された送信機200-1 から信号が送信されている送信時間T 内において、指向性をFR→FL→RL→RRの順に、１回切り換える制御を１周期として、４周期だけ、指向性を繰り返して制御した場合の受信レベルRSSIの時間変化特性を表している。

図９は、一つの情報の送信期間T における指向性を有するものの指向性の切り換え回数と、それぞれの指向性毎に、受信レベルをサンプリングした値の累積値との関係を示す。連続した4 サンプリングポイントが、指向性制御の１周期に対応する。したがって、８０サンプリング点数（指向性の制御期間だけのサンプリング点数、無指向性期間のサンプリグ点数は含まれていない）は、指向性制御の20周期に対応する。20回程度で、各指向性における累積値の差が減少するものの、以後、累積値の差は拡大し、方位を特定するに充分な値となっている。本例における、100 回、指向性を切り換えた場合の各指向性毎のサンプリング値の累積値を図１０に示す。本例では、信号の送信された方位に指向性が一致している場合と、一致していない場合とで、累積値は、約40dBの差となり、正確に、方位特定をすることが可能となる。指向性の切り換え回数は、すなわち積算の回数は任意に設定することができ、システムに要求される、方位識別精度、サンプリングするためのデバイスのコストなどを勘案し、適宜設定できる。

次に、本実施例の制御回路１６、演算回路１５は、コンピュータシステムで構成できる。この場合のＣＰＵの処理手順を図１１に示す。尚、図１１の処理手順は、常時、実行するようにしても良いし、所定レベル以上の信号が受信された時に、起動されるようにしても良い。すなわち、各タイヤが信号を出力するタイミングで、起動がかかるようにしても良い。

ステップ１００においては、アンテナは、４つの方位のある指向性にあるとして、受信レベルがサンプリングされる。次に、ステップ１０２において、そのサンプリング値を、各指向性毎に、累積値H(FR) 、H(FL) 、H(RL) 、H(RR) として累積する。次に、ステップ１０４において、送信期間T が終了したか否かが判定され、終了していない場合には、ステップ１０５において、切換回路17を制御して指向性を一つ次の指向性に進める。そして、ステップ１００に戻り、ステップ１００〜１０５のループが、ステップ１０４において、送信期間T が終了したと判定されるまで繰り返される。次に、ステップ１０４において、送信期間T が終了したと判定されると、ステップ１０６に移行して、累積値H(FR) 、H(FL) 、H(RL) 、H(RR) の中で最大値を決定する。そして、最大値となる指向性を信号を送信している方位として特定する。また、タイヤIDも受信されているので、次に、ステップ１１０において、タイヤIDと、タイヤの配置方位との関係を記憶したテーブルを更新する。このようにテーブルを更新すれば、以後は、タイヤIDにより、タイヤの配置方位が特定できるので、異常なタイヤを特定することが可能となる。

タイヤIDを用いている場合には、このようなIDと方位との関係を規定したテーブルの更新は、任意のタイミングで行えばよい。また、本発明は、常に、走行中であっても、信号の送信される方位を検出することができるので、タイヤIDを用いなくとも、信号を送信しているタイヤを特定することかできる。

上記の指向性の変化は、図１２に示すように制御されている。一つの情報の送信期間T に対して、制御の１周期T/n が決定される。その１周期T/n は、指向性FR、無指向性期間、指向性FL、無指向性期間、指向性RL、無指向性期間、指向性RR、無指向性期間である。一つの無指向性期間は、一つの指向性期間の9 倍に設定されている。したがって、一つの情報の送信期間T における90% が無指向性期間、10% が指向性が変化する期間である。図１１におけるサンプリングは、上記の各指向性の期間について１回行われる。この状態で、復調回路13は、変調方式に従って、受信回路12の出力から復調する。例えば、FSK,PSK,QPSKなどの変調方式に従って、復調される。すなわち、指向性と無指向性とに可係わらず、一つの情報の送信期間T 全体の受信信号から復調される。無指向性期間における受信レベルは、図７に示すように、信号を送信しているタイヤの配置方位に指向性を向けていない場合の受信レベルよりも高くなる。この結果、図７の各指向性によりサンプリングした点の間の期間は、無指向性期間における受信信号から復調されることになる。したがって、情報の復調の精度が高くなる。復調回路をディジタル復調回路で構成する場合には、方位を決定するサンプリングと情報を復調するサンプリングとを同一のサンプリング装置で行っても良い。すなわち、上記の例では、指向性FRの指向性期間で１サンプリング、次の無指向性期間で９サンプリングされることになる。

また、指向性を変化させる期間と、無指向性期間とを、図１３に示すようにしても良い。この場合には、制御の１周期T/n は、指向性FR、指向性FL、指向性RL、指向性RR、無指向性期間から構成されている。無指向性期間を、１指向性期間の36倍に設定すると、無指向性期間は、送信期間T の90% 、指向性が変化する期間は10% となる。また、無指向性期間を、１指向性期間の9 倍に設定すると（図１３に図示する場合）、無指向性期間は、送信期間T の70% 、指向性が変化する期間は30% となる。これらの送信期間T に占める無指向性期間と、指向性を変化させる期間との比率は任意に設定できる。無指向性期間の比率を高くすると受信信号の復調精度が向上し、指向性を変化させる期間の比率を高くすると方位決定の精度が向上する。受信信号の復調をサンプリングして行う場合には、サンプリング周期は、変調方式により、決定される。また、指向性を変化させる期間と、無指向性期間との混在方法は、図１２、図１３以外の任意の方法でも良く、必ずしも、周期的に配列される必要はない。

本実施例は、第２発明に関するものである。装置構成は、実施例１と同一である。図７を用いて、その作用を説明する。図７の区間F のT/4 期間毎に、４つのサンプリング値における最大値を決定し、その最大値をとる指向性を決定する。そして、最大値をとる回数を、各指向性毎に、一つの情報の送信期間T において、累積計数する。その送信期T が終了した時に、計数値が最大である指向性を決定する。この指向性を、信号が送信されいる方位として特定する。コンピュータシステムで構成した場合には、次のようになる。図１４において、ステップ２００で受信信号をサンプリングし、ステップ２０４でT/n の期間が終了したと判定されるまで、ステップ２００〜２０４を繰り返して、指向性毎に、サンプリング値を記憶する。ただし、ｎは整数である。また、T/n は、指向性制御の１周期である。次に、ステップ２０２で、T/n の指向性の１周期が終了したと判定された場合には、ステップ２０６に移行して、そのT/n の１周期において、サンプリング値の最大となる指向性を決定する。ただし、無指向性期間における値は含まれていない。そして、その最大値をとる回数を、指向性毎に、累積回数H(FR) 、H(FL) 、H(RL) 、H(RR) として記憶する。

次に、ステップ２０８において、送信期間T が経過したか否かが判定され、送信期間T が経過していない場合には、ステップ２０４に戻り、上記した処理が繰り返される。そして、最大値をとる累積回数が、指向性毎に、ステップ２０６で累積される。ステップ２０８において、送信期間T が経過したと判定されると、ステップ２１０において、累積回数H(FR) 、H(FL) 、H(RL) 、H(RR) の中で、最大値が決定される。そして、ステップ２１２において、最大値となる指向性を信号を送信している方位として特定する。また、タイヤIDも受信されているので、次に、ステップ２１４において、その測定方位により、タイヤIDと、タイヤの配置方位との関係を記憶したテーブルを更新する。このようにテーブルを更新すれば、以後は、タイヤIDにより、タイヤの配置方位が特定できるので、異常なタイヤを特定することが可能となる。この実施例の場合には、１周期T/n が、タイヤの回転速度に比較して、長くなると、受信レベルが最大となる指向性が、信号を送信しているタイヤの方位と、一致しない確率が高くなる。すなわち、受信レベルの単位時間当たりの変化量が大きくなると、上述したように、受信レベルと、指向性との関係が反転するためである。したがって、タイヤの回転速度が速くなるほど、指向性の１制御周期T/n を短くするように、ｎをタイヤの回転速度が大きくなるほど、大きくすることが望ましい。

本実施例においても、タイヤIDを用いている場合には、このようなIDと方位との関係を規定したテーブルの更新は、任意のタイミングで行えばよい。また、本発明は、常に、走行中であっても、信号の送信される方位を検出することができるので、タイヤIDを用いなくとも、信号を送信しているタイヤの方位を決定することができる。

図１５は、一つの情報の送信期間T における指向性の切り換え回数（無指向性期間でのサンプリング点数は含まれない。）と、上記の１制御周期毎（無指向性期間は含まれない）でのサンの最大値をとる回数の指向性毎の累積回数との関係を示している。指向性を変化させたサンプリグ点について、連続した4 サンプリングポイントが、指向性制御の１周期に対応する。したがって、８０サンプリング点数（無指向性期間のサンプリング点数は含まない）は、指向性制御の20周期に対応する。20回程度以上で、累積回数の差は拡大し、方位を特定するに充分な値となっている。

本実施例においても、指向性の変化は、図１２、図１３に示すようにすることができる。指向性を変化させる期間と、無指向性期間の配列は、図１２、図１３以外の任意の方法が採用でき、必ずしも、周期的に配列されている必要はない。

指向性を切り換えるアンテナの構成については詳述しないが、例えば、特開２００１−２４４３１号公報に記載の公知の指向性切換アンテナを用いることができる。

本発明は、タイヤの空気圧や温度などを監視する装置に用いることができる。

50、60、70、80…線状アンテナ
51、61、71、81…第１線路
52、62、72、82…第２線路
53、63、73、83…受電点
54、64、74、84…終端抵抗
100 …受信機
200 …送信機
300 …タイヤ

Claims (6)

1. 車両の各タイヤにおける検出された情報を、間欠的に各タイヤに設けられた送信機により送信して、この情報を車両に取り付けられたアンテナにより受信して、各タイヤの状態を監視するタイヤ情報監視装置において、
   前記各タイヤの方向に前記アンテナの指向性を、離散的に、順次、切り換える指向性変化と、無指向性にする期間とを混在させた制御を、前記情報の送信期間において、多数周回繰り返すように、前記アンテナの指向性を制御する指向性制御手段と、
   前記指向性制御手段により制御された前記アンテナの出力を、切り換えられた前記指向性毎に、サンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段によりサンプリングされた値を、同一指向性毎に群別して、累積する累積手段と、
   受信した前記情報を、前記累積手段により累積された値が、最大となる群の指向性が示す方位に位置するタイヤから送信された情報であると判定する方位決定手段と、
   前記アンテナの出力を復調する復調手段と
   を有することを特徴とするタイヤ情報監視装置。
2. 車両の各タイヤにおける検出された情報を、間欠的に各タイヤに設けられた送信機により送信して、この情報を車両に取り付けられたアンテナにより受信して、各タイヤの状態を監視するタイヤ情報監視装置において、
   前記各タイヤの方向に前記アンテナの指向性を、離散的に、順次、切り換える指向性変化と、無指向性にする期間とを混在させた制御を、前記情報の送信期間において、多数周回繰り返すように、前記アンテナの指向性を制御する指向性制御手段と、
   前記指向性制御手段により制御された前記アンテナの出力を、切り換えられた前記指向性毎に、サンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段によりサンプリングされた値において、前記指向性変化の各周期毎に、最大値をとる指向性を決定し、前記各指向性毎に、最大値をとった回数を計測する最大値回数計測手段と、
   受信した前記情報を、前記最大値回数計測手段により計測された回数が最大となる指向性が示す方位に位置するタイヤから送信された情報であると判定する方位決定手段と、
   前記アンテナの出力を復調する復調手段と
   を有することを特徴とするタイヤ情報監視装置。
3. 前記送信期間における前記指向性変化の周期の周回数は、２０以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ情報監視装置。
4. 前記送信期間における前記指向性変化の周期の周回数は、前記タイヤの回転速度が大きくなる程、多くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ情報監視装置。
5. 前記指向性制御手段は、前記各タイヤの方向に前記アンテナの指向性を向ける各タイミングの間に、アンテナの指向性を無指向性にする期間を設ける制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のタイヤ情報監視装置。
6. 前記指向性制御手段は、前記各タイヤの方向に前記アンテナの指向性を向ける１周期の制御の後に、アンテナの指向性を無指向性にする期間を設ける制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のタイヤ情報監視装置。

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