JP2013505430A - ホイールモニタリングシステムのための追跡フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

ホイールモニタリングシステムは、変化する主周波数を有する信号を追跡する追跡フィルタ装置を含む。追跡フィルタ装置は、調整可能なフィルタと、フィルタリングされた信号の振幅を測定し、振幅を基準値に対して比較するように構成されたフィルタコントローラとを備える。フィルタコントローラは、測定された振幅が基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、フィルタのカットオフ周波数を調整する。フィルタコントローラは、主周波数がフィルタの周波数応答のロールオフ領域内に存在するように、カットオフ周波数を調整する。本システムは、ホイールに設けられたモニタリング装置の衝撃センサによって生成された信号を追跡するために使用可能である。

Description

本発明は、電気信号を追跡するためのフィルタに関し、特に、移動する車両のホイールなどの回転するホイールから発する信号を追跡するためのフィルタに関する。本発明は、特に、ホイールに設けられたモニタリング装置のためのフィルタに関する。

車両のホイール上の装置から発する電気信号は、特に車両がラフな路面上を走行している場合には、通常、かなりの量の信号ノイズを含んでいる。一部の場合では、検出が望まれる信号成分はホイール速度に依存し、このことは、ノイズから所望の信号成分を抽出することを複雑化する。

米国特許第７，３６７，２２７号明細書

例えば、特許文献１は、タイヤ圧モニタリングシステム（Tire Pressure Monitoring System：ＴＰＭＳ）であって、ホイールに設けられたタイヤ圧測定装置に一対の衝撃センサが含まれ、これらの衝撃センサが、車両上の各ホイールの位置を導出するために使用可能な電気信号を生成するものを開示している。衝撃センサによって生成された電気信号は、衝撃センサの出力を表す主信号成分と、信号ノイズとを含む。信号ノイズの周波数及び振幅は、主信号成分を確実に検出することを困難にするのに十分に、主信号成分の周波数及び振幅に近接する。さらに、主信号成分の周波数は、ホイールの回転速度によって決まる。このことは、主信号成分の周波数が最初は未知かつ可変であるので、主信号成分を検出することをより困難にする。結果として、従来の静的フィルタは、特に車両がラフな路面上を走行している場合には、主信号成分を確実に抽出することができない。他のセンサ、例えば微小電気機械システム（microelectromechanical systems：ＭＥＭＳ）又は加速度計を用いた場合にも、同様の問題が生じる。

従って、車両の回転するホイール上の装置から発する電気信号を確実に検出することができるフィルタリング装置を提供することが望ましい。

本発明の第１の態様に従って提供されるホイールモニタリングシステムは、ホイールモニタリング装置を備え、上記ホイールモニタリング装置は、上記ホイール上に設置可能であり、上記ホイールの特性を示す第１の信号を生成するように構成され、上記ホイールは使用時に可変な回転速度を有し、上記第１の信号は、上記可変な回転速度に依存する主周波数を有し、上記ホイールモニタリングシステムは追跡フィルタ装置をさらに含み、上記追跡フィルタ装置は、
上記第１の信号を受信するための入力と、
上記第１の信号を受信し、フィルタリングされた第１の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタと、
上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するように構成されたフィルタコントローラとを備え、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整する。

上記しきい値は、０であってもよく、又は、比較の際に所定の許容値を見込む所定のレベルに設定されてもよい。

上記フィルタリングされた第１の信号は、典型的には、上記主周波数において、所定の振幅を有する主信号成分を有し、上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性は、上記振幅を含んでいると都合がよい。

好ましい実施形態では、上記調整可能なフィルタは、ロールオフ領域を含む周波数応答を有し、上記ロールオフ領域では、上記フィルタが周波数に応じて変化する減衰を与え、上記フィルタコントローラは、上記主周波数が上記ロールオフ領域内に存在するように、上記フィルタのカットオフ周波数を調整するように構成される。

一部の実施形態では、上記追跡フィルタ装置は、上記フィルタリングされた第１の信号に周波数に対して独立した利得を与えてもよく、この場合、上記周波数コントローラは、上記フィルタリングされた第１の信号に対する上記周波数に対して独立した利得の効果を上記フィルタによって与えられる減衰が少なくとも部分的に打ち消すような上記ロールオフ領域の位置に上記主周波数が存在するべく、上記フィルタのカットオフ周波数を調整するように構成されてもよい。上記ロールオフ領域の位置において上記フィルタによって与えられる減衰は、上記カットオフ周波数において上記フィルタによって与えられる減衰よりも大きくてもよい。

オプションとして、上記ロールオフ領域の位置において上記フィルタによって与えられる減衰は、上記フィルタリングされた第１の信号に対する上記周波数に対して独立した利得の効果の実質的に全体を打ち消す。

好ましい実施形態では、上記第１の信号及び上記フィルタリングされた第１の信号はそれぞれ、主周波数において主信号成分を有し、上記各主信号成分は所定の振幅を有し、上記追跡フィルタ装置は、上記入力及び上記調整可能なフィルタの間に増幅器をさらに含み、上記増幅器は、上記主周波数が上記ロールオフ領域上の選択された位置に存在するとき、上記フィルタリングされた第１の信号の振幅を上記基準値に実質的に一致させるようなレベルに、上記第１の信号の振幅を調整するように構成される。

上記調整可能なフィルタは低域通過フィルタを備えてもよく、この場合、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第１のしきい値を越える量にわたって下回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を増大させ、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第２のしきい値を越える量にわたって上回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を低下させる。

代替として、上記調整可能なフィルタは高域通過フィルタを備えてもよく、この場合、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第１のしきい値を越える量にわたって上回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を増大させ、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第２のしきい値を越える量にわたって下回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を低下させる。

一部の実施形態では、例えば上記ホイールモニタリング装置がタイヤ圧モニタを備える場合、上記ホイールモニタリング装置は第１の動きセンサを含み、上記第１の信号は上記第１の動きセンサによって生成される。典型的な実施形態では、上記第１の動きセンサは、衝撃センサ、加速度計、又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを備える。

より一般的には、本発明の実施形態に係る追跡フィルタ装置は、任意のデバイス、特にセンサから生成された入力信号とともに使用可能であり、ここで、上記入力信号の主信号成分がノイズから抽出される必要がある。

上記追跡フィルタ装置は、同じ基本周波数成分を有する出力信号をそれぞれ生成する２つのセンサ（又は他のデバイス）が設けられ、これら２つの出力信号の間の位相関係を決定することが望まれる場合に特に有用である。

例えば、一部の実施形態では、上記ホイールモニタリング装置は、第２のセンサ（例えば、第２の衝撃センサ、第２の加速度計、又は第２のＭＥＭＳセンサ）を含み、上記第２のセンサは、上記ホイールの特性を示す第２の信号を生成し、上記第２の信号は、上記可変な回転速度に依存する主周波数を有し、上記ホイールモニタリングシステムは第２の追跡フィルタ装置をさらに含み、上記第２の追跡フィルタ装置は、
上記第２の信号を受信するための入力と、上記第２の信号を受信し、フィルタリングされた第２の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタとを備え、
上記フィルタコントローラは、上記フィルタリングされた第２の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を上記基準値に対して比較するように構成され、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記第２の追跡フィルタ装置の上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整する。

上記システムは位相検波器をさらに含んでもよく、上記フィルタリングされた第１及び第２の信号のそれぞれは上記位相検波器に送られ、上記位相検波器は、上記フィルタリングされた第１及び第２の信号の間の位相関係を決定するように構成される。このような場合、上記ホイールは典型的には車両上に設けられ、上記システムは、上記位相関係に依存して上記車両上における上記ホイールの位置に関する決定を行うように構成される。

上記追跡フィルタ装置、又は上記各追跡フィルタ装置は、上記ホイールモニタリング装置内に包含されてもよく、又は、上記ホイールモニタリング装置とは別に設けられてもよい。

本発明の第２の態様に従って提供されるホイールモニタリング装置は、ホイール上に設置可能であり、上記ホイールの特性を示す第１の信号を生成するように構成され、上記ホイールは使用時に可変な回転速度を有し、上記第１の信号は、上記可変な回転速度に依存する主周波数を有し、上記ホイールモニタリング装置は追跡フィルタ装置をさらに含み、上記追跡フィルタ装置は、
上記第１の信号を受信するための入力と、
上記第１の信号を受信し、フィルタリングされた第１の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタと、
上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するように構成されたフィルタコントローラとを備え、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整する。

本発明の第３の態様によれば、ホイールモニタリングシステムにおいて第１の信号の主周波数成分を追跡する方法が提供され、上記ホイールは使用時に可変な回転速度を有し、上記主周波数は上記可変な回転速度に依存し、上記ホイールモニタリングシステムは、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタをさらに含み、
上記方法は、
上記調整可能なフィルタを用いて上記第１の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた第１の信号を生成するステップと、
上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定するステップと、
上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するステップと、
上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記カットオフ周波数を調整するステップとを含む。

回転するホイールから発する信号以外の信号を追跡するために本発明を使用することも考えられる。

従って、本発明の第４の態様に従って提供される追跡フィルタ装置は、
可変な主周波数を有する第１の信号を受信する入力と、
上記第１の信号を受信し、フィルタリングされた第１の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタと、
上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するように構成されたフィルタコントローラとを備え、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整する。

本発明の第５の態様によれば、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタを含むシステムにおいて第１の信号の主周波数成分を追跡する方法が提供され、
上記方法は、
上記調整可能なフィルタを用いて上記第１の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた第１の信号を生成するステップと、
上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定するステップと、
上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するステップと、
上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記カットオフ周波数を調整するステップとを含む。

本発明のさらなる有利な態様は、以下の特定の実施形態に係る説明を読み、添付の図面を参照することにより、当業者には明らかになるであろう。

本明細書において入力信号の周波数成分に関連して用いる用語「基本（fundamental）」は、その周波数が調和級数の最低トーンでなければならないことを意味することを意図するものではない。そうではなく、追跡したいと考える任意のターゲット信号成分の周波数を包含することを意図している。必須ではないが、典型的には、ターゲット信号成分は、入力信号における支配的な周波数成分であり、これは、調和級数の最低トーンであってもよく、又は、そうでなくてもよい。

車両の部分と関連して示したタイヤモニタリングシステム（tire monitoring system：ＴＭＳ）の実施形態のブロック図である。 図１のＴＭＳに含まれるタイヤモニタリング装置のブロック図である。 本発明の１つの態様の実施形態に係る第１の追跡フィルタ装置のブロック図である。 低域通過フィルタの周波数応答を表すグラフである。 本発明の上記１つの態様の実施形態に係る第２の追跡フィルタ装置のブロック図であり、位相検出装置に関連して衝撃センサインターフェースの部分として示した図である。 第２の追跡フィルタ装置の例示的実装を示す概略図である。 第２の追跡フィルタ装置の例示的実装を示す概略図である。 共通のフィルタ制御回路を共用する２つの衝撃センサのための各追跡フィルタ装置に係る代替の実施形態を示す。

本発明の実施形態について、添付の図面を参照して、例示的に説明する。

ここで、図面のうちの図１を参照すると、車両１００上に設けられたタイヤモニタリングシステム（ＴＭＳ）が、全体的に符号１０２により示されている。明確さのために、本発明の理解するために有用な車両１００及びＴＭＳ１０２の部分のみを示す。

車両１００は、リム上に設けられたタイヤをそれぞれ含むホイール１０４、１０６、１０８、１１０を含む。ＴＭＳ１０２は、制御装置１１２（例えば、車両のエンジン制御装置（engine control unit：ＥＣＵ）、又はボディ制御モジュール（Body Control Module：ＢＣＭ））と、典型的にはセンサ、送信機、又はホイール装置などと呼ばれるタイヤモニタ１２４、１２６、１２８、１３０とを含む。タイヤモニタ１２４、１２６、１２８、１３０は、１つ以上のタイヤ特性（例えば、圧力及び／又は温度）を測定し、対応するタイヤデータを、制御装置１１２による受信及び処理のために送信する。典型的には、各タイヤモニタは、車両１００の各ホイールに関連付けられる。

典型的な実施形態では、タイヤモニタは、タイヤ圧を測定し、測定されたタイヤ圧を表すデータを含み、通常はさらに各タイヤモニタを一意的に識別する識別情報も含むデータを、制御装置１１２に送信することができる。タイヤモニタ１２４、１２６、１２８、１３０のそれぞれは、適切な電力供給を受ける無線送信機、便宜上は、バッテリの電力供給を受ける無線周波（ＲＦ）送信機と、タイヤ内のガス（通常は空気）の圧力を測定する圧力センサとを含む。このような実施形態では、システム１０２をタイヤ圧モニタリングシステム（ＴＰＭＳ）と呼ぶことができる。

システム１０２では、任意の適当な制御装置を使用可能である。例えば、例示した実施形態では、制御装置１１２は、コントローラ１３２と、メモリ装置１３４と、タイヤモニタからの無線送信信号を受信する受信機１３６とを含む。

ここで図２を参照すると、タイヤモニタ２００の実施形態のブロック図が示される。タイヤモニタ２００は、コントローラ２０２、バッテリ２０４などの電源、トランスポンダコイル２０６、圧力センサ２０８、１つ以上の圧電動きセンサ２１０、２１２、無線送信機２１４、及びアンテナ２１６を含む。この例示では、動きセンサ２１０、２１２はそれぞれ、加速度を受けたときに応答して電気信号を生成するタイプの衝撃センサ（典型的には、衝撃センサは加速度の変化に応答する）を備え、電気信号は、受けた加速度を示し、典型的には受けた加速度の変化を示し、特に加速度の変化率を示し、典型的にはそれらに比例する。代替として、センサ２１０、２１２はそれぞれ、加速度計、加速度測定デバイス、又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを備えてもよい。加速度計と衝撃センサとの間の主な違いは、衝撃センサの出力信号はその衝撃センサに加わった力の変化に関連するのに対して、加速度計の出力信号は加えられた絶対的な力に比例するということにある。

使用中において、コントローラ２０２は、ホイールが回転するときに衝撃センサ２１０、２１２によって生成された電気信号に基づいて、タイヤモニタの位置に係る少なくとも１つの態様、例えば、それが車両の左側にあるのか、それとも右側にあるのかを決定することができる。

衝撃センサ２１０、２１２は、タイヤモニタ２００のための動きスイッチ又は回転センサとして機能することができる。衝撃センサ２１０、２１２は、その組み合わせで２軸加速度計を形成し、第１の軸に沿った第１の加速度及び第２の軸に沿った第２の加速度を決定してもよい。衝撃センサ２１０、２１２は、力センサ、変位センサ、又は回転センサの一例である。衝撃センサは、概して、圧電回転センサと呼ばれてもよい。ここで説明した衝撃センサの代わりに、他のタイプの圧電回転センサ、他のタイプの力センサ、変位センサ、回転センサ、又は動きセンサを使用してもよい。

従って、例示した実施形態では、いつタイヤが動いたのかを決定するために、また、車両のどちら側にタイヤが設けられているのかを決定するために、衝撃センサ２１０、２１２の両方を動きスイッチとして使用することができる。衝撃センサ２１０、２１２は、コントローラ２０２に接続される。

衝撃センサ２１０、２１２から右／左の情報、及び／又は、時計回り／反時計回りの情報を送るために、任意の適当な方法を使用可能である。しかしながら、好ましくは、スチュワート（Stewart）ほかによって発明され、本願出願人が所有する、「衝撃センサ及び無線ソリューションを用いたホイールセンサ位置の決定（Determination Of Wheel Sensor Position Using Shock Sensors And A Wireless Solution）」と題する特許文献１に開示されるもののような、右／左の情報、及び／又は、時計回り／反時計回りの情報を送るためのシステム及び方法を使用する。その場合、第１の衝撃センサ２１０は第１の動き信号を生成し、第２の衝撃センサ２１２は第２の動き信号を生成し、コントローラ２０２は、第１の 撃センサ及び第２の衝撃センサに接続される。コントローラの回路は、第１の動き信号及び第２の動き信号の遅れ・進みの関係に基づいてタイヤモニタの右側・左側の位置情報を決定するように構成される。例えば、ホイールが回転するとき、衝撃センサによって、位相が９０度ずれた２つの波形が生成される。ホイールの回転方向、すなわち時計回り又は反時計回りに依存して、一方の軸が他方の軸に対して進むか又は遅れる。衝撃センサは、検出した加速度を電圧波形などの信号に変換する。これらの信号、すなわち、第１の軸の加速度に係る第１の信号及び第２の軸の加速度に係る第２の信号を含む信号に対して、次に、タイヤモニタのコントローラにより、増幅、フィルタリング、及びディジタルデータへの変換を行うことができる。次いで、信号に基づいて、タイヤモニタを含むタイヤの位置に関する位置情報を決定することができる。その後、衝撃センサからのサンプリングされた信号に基づいて、タイヤモニタが回転している方向が時計回りであるのか、それとも反時計回りであるのかを判断することができる。回転方向から、右手側に位置しているのか、それとも左手側に位置しているのか、などの位置情報を決定することができる。特に、タイヤモニタのコントローラは、ｘ軸に係る第１の加速度信号及びｚ軸に係る第２の加速度信号の遅れ・進みの関係を決定することができる。コントローラは、ｘ軸信号がｚ軸信号に対して進んでいるのか、それとも遅れているのかを決定する。この遅れ・進みの情報は、時計回り及び反時計回りのいずれかの回転の情報と、車両が後退ではなくて前進しているという情報とを示し、コントローラは、タイヤモニタが車両の右手側にあるのか、それとも左手側にあるのかを決定することができる。方向性の回転に関して、開示した方法及び装置は、交代する＋１ｇ／−１ｇ成分を分析してもよい。

コントローラ２０２は、任意の適当な手段によって実装されてもよく、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又はここに説明する機能を実行するようにプログラミングされた他の適当なデータ処理デバイスによって実装されてもよい。

例示した実施形態では、圧力センサ２０８は、タイヤモニタ２００が関連付けられたタイヤの空気圧を検出する。代替の実施形態では、圧力センサ２０８に加えて、温度センサ又はタイヤのデータを検出するための他のデバイスをさらに備えてもよく、又は、圧力センサ２０８は、温度センサ又はタイヤのデータを検出するための他のデバイスによって置き換えられてもよい。タイヤデータの示度は、入力２２０においてコントローラ２０２によって送られる。

タイヤモニタ２００には衝撃センサインターフェース２０７が設けられ、衝撃センサインターフェース２０７は、必要な制御信号の提供と、衝撃センサ２１０、２１２からの電気信号の検出とを行うように構成される。一実施形態では、衝撃センサ２１０、２１２は、加速度の変化に応答して電荷出力信号の形式で出力を生成する。出力信号は、典型的には、１ｍＶ／ｇのオーダーである。衝撃センサインターフェース２０７は、本質的にアナログである電気的出力信号を受信し、その信号の増幅及びフィルタリングを行って、対応する処理後の出力信号をコントローラ２０２に送る。衝撃センサインターフェース２０７は、コントローラ２０２からの制御信号に応答して動作する。好ましくは、衝撃センサ２１０、２１２の両方が多重化によって同じインターフェース２０７を共用することができる。

各衝撃センサによって生成された出力信号は、主信号成分と、信号ノイズの形式である他の信号成分とを含む。ノイズ成分の周波数及び振幅は、主信号成分を確実に検出することを困難にするのに十分に、主信号成分の周波数及び振幅に近接する。さらに、主信号成分の周波数は、ホイールの回転速度によって決まる、すなわち、ホイールの回転速度に応じて変化する。

図３は、本発明の１つの態様の実施形態に係る追跡フィルタ装置３００のブロック図である。装置３００は、入力信号を受信する入力３０１と、出力信号を供給する出力３０２とを有する。入力信号は、典型的には電気信号であり、用途に応じてアナログであってもディジタルであってもよい。出力信号は、入力信号の処理後のバージョンである。装置３００によって入力信号に対して実行されるべき主な処理動作はフィルタリングであり、例えば、高域通過、低域通過、又は帯域通過フィルタリングであるが、必要であれば、１つ以上の他の処理動作を実行してもよい。

装置３００は、可変な周波数を有する入力信号をフィルタリングすることに特に適している。典型的には、入力信号は、１つよりも多くの信号成分からなり、各成分はそれ自体の周波数を有し、この場合、少なくとも１つの信号成分が可変な周波数を有することを仮定し、その信号成分を（１つ又は複数の）主信号成分又は基本信号成分とも呼ぶ。このような場合、装置３００の主な機能は、主信号成分を通過させる一方で他の信号成分（これらはノイズとみなされてもよい）を減衰させることにより、入力信号から主信号成分を抽出することであってもよい。従って、装置３００は、ホイールに設けられた装置から発する電気信号をフィルタリングすることに特に適しているが、これに限定するものではない。装置３００は、ホイールに設けられた装置に組み込まれてもよく、又は、ホイールに設けられた装置とは別に設けられ、その装置に関連付けられてその装置から電気信号を受信してもよい。例示として、装置３００は、タイヤモニタリング装置に組み込まれてもよく、又は関連付けられてもよい。このような場合、装置３００は、図１及び図２を参照して先に説明したような衝撃センサによって生成された電気信号を、入力信号として受信することができる。装置３００自体は、衝撃センサインターフェース２０７、又は同等のシステムの同様の構成要素に組み込むことに適している。

主信号成分は、装置３００が抽出しようとするターゲット信号成分である。必須ではないが、典型的には、主信号成分は支配的な周波数成分であり、基本周波数成分と呼ぶことができる。

典型的な実施形態では、追跡フィルタ装置３００は、入力信号に対して１つ以上の信号処理動作、例えば増幅及び／又はフィルタリングを実行する信号前処理モジュール３０４を含む。前処理動作は、任意の従来の形式をとることが可能であり、用途及び／又は入力信号の性質に依存する。典型的な実施形態では、前処理モジュール３０４は、入力信号の振幅（特にピーク振幅）を基準レベルに設定するように構成された増幅器（図３には図示せず）を備える。この目的のために、増幅器が可変利得増幅器であることが好ましい。より具体的には、入力信号の振幅は、基準値と比較したときに、フィルタ３０６の応答のロールオフスロープ上における選択された点（例えばカットオフ周波数）に対応するレベルに実質的に設定される。以下に、このことについてさらに詳述する。

調整可能なフィルタ３０６は、（この例では信号前処理の後の）入力信号をフィルタリングして、フィルタリングされた出力信号を生成するために設けられる。フィルタ３０６は、典型的には高域通過又は低域通過フィルタであるが、代替として他の形態、例えば帯域通過又は帯域阻止の形態をとることができる。フィルタ３０６は、入力３０７において受信された制御信号によって調整可能な少なくとも１つのカットオフ周波数（コーナー周波数（corner frequency）又は折点周波数（break frequency）としても知られる）を有する。上記カットオフ周波数又は上記各カットオフ周波数は、フィルタ３０６の通過帯域及び阻止帯域の間の境界を定義する。典型的には、カットオフ周波数は、フィルタが信号を３ｄＢ以上にわたって減衰させる周波数であるが、減衰のレベルは、より大きく定義されても、より小さく定義されてもよい。典型的な実施形態では、フィルタ３０６は、低域通過フィルタ又は高域通過フィルタであり、この場合、単一のカットオフ周波数が存在する。

フィルタ３０６は、用途に適合するようにアナログフィルタ又はディジタルフィルタを備えることができ、従来の任意の適切な形式をとることができる。入力３０７において受信される制御信号の形式は、フィルタ３０６のタイプに依存する。例えば、スイッチングキャパシタフィルタ又は一部のトランスコンダクタキャパシタフィルタなどの一部のアナログフィルタでは、制御信号はクロック信号の形式をとり、このクロック信号の周波数がフィルタのカットオフ周波数を決める。他のフィルタでは、制御信号は異なる形式をとってもよく、例えばディジタルフィルタでは、制御信号は、フィルタ係数を調整するための情報を含んでもよい。

装置３００は、フィルタ制御モジュール３０８をさらに含み、フィルタ制御モジュール３０８は、フィルタ３０６からのフィルタリングされた出力信号の少なくとも１つの特性を測定し、測定された特性を基準値に対して比較する。比較結果に依存して、制御モジュール３０８は、フィルタ３０６のカットオフ周波数を調整することができる。好ましい実施形態では、入力信号の主周波数、すなわち入力信号のターゲット信号成分の周波数（以下、入力信号の基本周波数と呼ぶ）が、フィルタ３０６の応答のロールオフ領域に対応する周波数範囲内に存在するように、カットオフ周波数が調整される。典型的には、このことは、入力信号の基本周波数がロールオフ領域内の選択された周波数、例えばフィルタ３０６の減衰が許容可能なレベルになる周波数に実質的に位置するように、カットオフ周波数を調整することによって達成される。都合のよいことには、フィルタ３０６のカットオフ周波数は、ロールオフ領域内の選択された周波数として使用することができるが、特にフィルタ３０６が周波数に対して独立した利得を信号にもたらす場合には、カットオフ周波数よりも高いか又は低い周波数を選択してもよい。

好ましい実施形態では、フィルタ３０６の出力信号の測定された特性は、出力信号の振幅、及び特に出力信号のピーク振幅であり、又はこれらを含む。このことは図４を参照して例示され、この場合、例示として、フィルタ３０６が低域通過フィルタであることが仮定されている。低域通過フィルタをフィルタ３０６として使用することは、ノイズを含む入力信号の望ましくない信号成分が基本周波数よりも高い周波数を有する場合に適している。

図４は、低域通過フィルタの典型的な周波数応答のグラフであり、この周波数応答はカットオフ周波数Ｆｃを有し、カットオフ周波数Ｆｃより下の周波数では、信号は通過するとみなされ、カットオフ周波数Ｆｃより上の周波数では、信号は阻止されるとみなされる。この応答はロールオフ領域（スロープ）Ｒｏを有し、ここでは、周波数が増大するにつれて、信号の減衰が大きくなる。カットオフ周波数ＦｃはロールオフスロープＲｏ上に位置する。フィルタ応答の調整は、入力信号の主成分の周波数を実質的に応答のロールオフスロープＲｏ上の選択された位置に維持するように行われることが望ましい。この例では、選択された位置は、実質的にカットオフ周波数Ｆｃにある。信号Ｓ１は、実質的にカットオフ周波数Ｆｃにある基本周波数を有する入力信号を表す。このことは、基本周波数における信号がフィルタを通過する一方、ノイズなどのより高い周波数信号がフィルタによって有効に阻止されるので、望ましい動作状態である。信号Ｓ２は、カットオフ周波数Ｆｃよりも低い基本周波数Ｆ２を有する入力信号を表す。信号Ｓ２はフィルタを通過するが、Ｆ２及びＦｃの間の周波数を有する不要な信号成分もすべて通過してしまう。従って、好ましくはＦｃがＦ２に実質的に一致するまで、Ｆｃを低下させることが望ましい。信号Ｓ３は、カットオフ周波数Ｆｃよりも高い基本周波数Ｆ３を有する入力信号を表す。信号Ｓ３はフィルタによって阻止されるので、好ましくはＦｃがＦ３に実質的に一致するまで、Ｆｃを増大させることが必要である。

フィルタコントローラ３０８は、信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の振幅を測定することにより、カットオフ周波数Ｆｃの調整が必要であるか否かを決定することができる。その理由は、Ｆｃにおいてフィルタ３０６によって信号に与えられる減衰レベルが既知であり、従って、Ｆｃが入力信号の基本周波数に一致するとき、フィルタリングされた出力信号の振幅の予測値を、入力信号の振幅から（また、フィルタ３０６及び前処理モジュール３０４によって導入される他のすべての利得も考慮して）計算できるからである。従って、出力信号の測定された振幅が予測値未満であるとき、フィルタコントローラ３０８は、Ｆｃが低すぎ、増大させるべきであるということを導出することができる。従って、出力信号の測定された振幅が予測値より高いとき、フィルタコントローラ３０８は、Ｆｃが高すぎ、減少させるべきであるということを導出することができる。測定値が予測値に実質的に一致するとき、Ｆｃはその現在の設定値で維持されてもよい。このように、フィルタ装置３００は、可変な基本周波数を有する入力信号を追跡することができる。入力信号の主成分、又は基本成分の振幅が実質的に一定であることを仮定している。従って、装置３００によって生成された、フィルタリングされた出力信号もまた、典型的には、（以下で詳述する許容値の範囲内において）一定の振幅を有する。

典型的な動作モードでは、カットオフ周波数は、最初に比較的小さな値に設定され、入力信号の基本周波数と同等になるまで、装置３００によって増大される。その後、装置３００の動作により、入力信号の基本周波数の変化を追跡するようにカットオフ周波数は変更される。

高域通過フィルタには対応するがただし逆の動作モードが適用され、測定された振幅が予測値を越えたときにはＦｃが増大され、測定された振幅が予測値未満のときはＦｃが減少されるということは明らかであろう。

フィルタリングされた出力信号の予測値は、便宜上、任意の適当な方法でフィルタ制御モジュール３０８に提供される、又は利用可能にされる基準値（図３に示す）によって表される。装置３００がアナログ回路からなる場合には、基準値は、電気信号、例えば電圧レベルの形式で提供されてもよく、これは外部ソース又は内部ソースから提供されてもよい。ディジタルの実施形態では、基準値はデータメモリ（図示せず）内に保持されてもよい。

図３の実施形態では、フィルタコントローラ３０８は、フィルタリングされた出力信号の関連する（１つ又は複数の）特性、この例では振幅、好ましくはピーク振幅を測定し、その示度を評価及び制御モジュール３１２に送るように構成されたフィルタ出力測定モジュール３１０を備える。評価及び制御モジュール３１２は、フィルタ出力測定モジュール３１０から受信されたデータと基準値とを比較し、カットオフ周波数Ｆｃを増大する必要があるのか、減少する必要があるのか、それともその現在のレベルで維持する必要があるのかを判定する。次いで、評価及び制御モジュール３１２は、フィルタ制御信号を生成し、これは適宜、入力３０７を介してフィルタ３０６に送られる。

アナログの実施形態では、評価及び制御モジュール３１２と、フィルタ出力測定モジュール３１０とは、任意の適切なアナログ回路を備え、電気信号により互いに通信し、またフィルタ３０６と通信することができる。ディジタルの実施形態では、評価及び制御モジュール３１２と、フィルタ出力測定モジュール３１０と、フィルタ３０６とは、ソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの任意の適切な組み合わせとして実装可能であり、この場合、フィルタ制御信号を含む通信及び信号方式の一部又はすべてをソフトウェアで行ってもよい。

ここで図５を参照すると、追跡フィルタ装置５００の第２の実施形態が示される。装置５００は、概して、フィルタ装置３００と同様であり、従って、当業者には明らかなように、同様の部分を示すために同じ符号が使用され、同様の説明が当てはまる。

フィルタ装置５００は、衝撃センサインターフェースであって、例えば図２を参照して先に説明したタイプのものに組み込まれてもよい。入力信号（図５の入力信号Ａ）自体は、使用中に回転する衝撃センサ（図５には図示せず）又は他のデバイスから発生し、衝撃センサ又は他のデバイスから生成される電気信号の基本周波数は、ホイールの回転速度に依存する。入力信号のノイズ成分の周波数は、基本周波数よりも高い傾向があり、そのため、装置５００は、低域通過フィルタ、例えば２極低域通過フィルタとして作用するように構成された調整可能なフィルタを含む。装置５００は、入力信号のレベルを調整するための可変利得増幅器５０４も含む（他の前処理回路が設けられてもよいが、図５では明確さのために図示していない）。出力信号測定回路５１０は、点Ｏ１において出力信号の振幅を測定し、対応する出力信号を生成するために設けられ、生成された出力信号は、評価及び制御回路５１２に送られる。オプションとして、高域通過フィルタ５１４は、信号中に存在する可能性のある直流オフセットを除去するために、フィルタ５０６の後段かつ点Ｏ１の前段に設けられてもよい。

出力信号測定回路５１０は、好ましくはピーク検出器を備え、また、Ｏ１における信号を整流するための全波整流回路を含んでもよい。測定回路５１０は、ピーク検出器と、任意の適当な電圧記憶装置、例えば１つ以上のキャパシタとによって、Ｏ１における信号のピーク振幅値を検出して保持する。測定回路５１０は、Ｏ１における信号の測定されたピーク値を表す出力信号、便宜上は直流信号を生成するように構成される。

評価及び制御回路５１２は、基準信号ＶＲＥＦ（典型的には電圧信号の形式を有する）と、測定装置５１０の出力信号とを受信して比較するように構成された比較器５１６を含む。比較器５１６は、比較結果に依存した出力を生成する。図示した例では、比較器５１６は、２つの出力信号、すなわち、カットオフ周波数Ｆｃが増大されるべきであると比較器５１６が決定したときにアサートされるＵＰ信号と、カットオフ周波数Ｆｃが減少されるべきであると比較器５１６が決定したときにアサートされるＤＯＷＮ信号とを生成する。評価及び制御回路５１２はクロック信号発生器５１８をさらに含み、クロック信号発生器５１８は、比較器５１６の出力を受信し、クロック信号ＦＣＬＫを生成するように構成され、クロック信号ＦＣＬＫは制御入力５０７に送られて、調整可能なフィルタ５０６のための制御入力信号として使用される。この例では、フィルタ５０６は、制御入力において提供されたクロック信号の周波数の変化によって調整可能なタイプのもの、例えばスイッチドキャパシタフィルタであると仮定されている。クロック信号発生器５１８は、ＵＰ又はＤＯＷＮ信号に応答して、ＦＣＬＫの周波数を増大させるか減少させる。

好ましい実施形態では、測定装置５１０は、特にそれがピーク検出器回路を備える場合、可変な時定数で動作するように構成される。有利なことには、検出された信号の周波数に従って装置５１０の時定数が変化するように、クロック信号発生器５１８からの出力信号は測定装置に供給される。このことは、セトリング時間を最適化、好ましくは最小化する効果を有し、従って、信号を追跡するためにかかる時間を短縮する。このことは、信号出力の振幅に影響するフィルタ５０６のオーバーシュート又はアンダーシュートを削減することにも役立つ。

クロック信号発生器５１８は、当業者には明らかなように、任意の適当な手段により実装可能である。例えば、クロック信号発生器は、アナログ又はディジタルの電圧制御発振器（voltage controlled oscillator：ＶＣＯ）を備えてもよい。好ましいクロック発生器は、フィルタ５０６、５０６’ についての周波数の滑らかな変化と、検出された信号に係る実質的に一定の追跡レートとをもたらすように構成される。

測定された出力信号との比較を行う際に基準値のいずれかの側にある程度の許容値を見込んでおくこと、すなわち、測定された信号が基準値を所定のしきい値を越えた量にわたって下回るとき、又は所定のしきい値を越えた量にわたって上回るときに限って、測定された信号が基準信号に一致しないとみなすことが好ましい。このことは、比較器５１６としてウィンドウ型の比較器を用いることによって達成可能であり、この比較器は、基準値を所定量にわたって下回る下側起動しきい値と、基準値を所定量にわたって上回る上側起動しきい値とを有する。この例では、測定された信号が下側起動しきい値を下回るとき、ＵＰ信号がアサートされ、測定された信号が上側起動しきい値を上回るとき、ＤＯＷＮ信号がアサートされる（ただし、フィルタ５０６が高域通過フィルタであるときは、この逆が正しい）。この許容値は、カットオフ周波数の調整の効果を小さくし、装置５００の動作に対して有していたはずの内部回路の効果を低下させる。

可変利得増幅器５０４は、その利得を調整するために使用可能な利得入力５２０を有する。増幅器５０４の主な目的は、カットオフ周波数Ｆｃ（又は、フィルタ５０６の応答のロールオフスロープ上における他の選択された点）においてフィルタによって与えられる既知の減衰に基づき、また、測定される点の前において入力信号に与えられる可能性がある任意の他の利得又は減衰を考慮して、測定回路５１０によって測定される出力信号の振幅の予測値が、基準信号ＶＲＥＦと実質的に同じになるようなレベルに、入力信号の振幅を調整することにある。結果として、入力信号の基本周波数がカットオフ周波数Ｆｃ（又は、フィルタ５０６の応答のロールオフスロープ上における他の選択された点）に実質的に一致する場合、測定された出力信号はＶＲＥＦと実質的に同じ振幅を有し、この場合、Ｆｃの値は調整されない。しかしながら、入力信号の基本周波数がカットオフ周波数Ｆｃ（又は、フィルタ５０６の応答のロールオフスロープ上における他の選択された点）に実質的に一致しない場合、測定された出力信号は基準信号ＶＲＥＦより高いか又は低い振幅を有し、従って、上述のようにＦｃの値が調整される。この構成は、カットオフ周波数Ｆｃ（又は、フィルタ５０６の応答のロールオフスロープ上における他の選択された点）を実質的に入力信号の基本周波数に維持し、従って、装置５００は入力信号を追跡するといえる。

入力信号の基本周波数に対応するように選択されたフィルタ特性のロールオフスロープにおける位置は、必ずしもカットオフ周波数Ｆｃである必要はないということに注意する。例えば、フィルタ５０６が任意の関連付けられた構成要素とともに例えば１２ｄＢ（又は、任意の他のレベルの利得）の周波数に対して独立した利得を入力信号に追加する場合、ロールオフスロープの−１２ｄＢ（又は、他の対応する減衰レベル）の点において入力信号に与えられる正味利得は、０ｄＢである。従って、−１２ｄＢ（又は、他の減衰レベル）の点は、ロールオフ領域における選択された位置となりうる。実質的に０ｄＢの正味利得を与える周波数応答のロールオフスロープにおける点を選択することが都合がよいが、これは、基準信号ＶＲＥＦに実質的に一致するレベルになるように入力信号の振幅を調整できるからである。

図５の例では、装置５００をともに使用するホイールモニタは、出力信号をそれぞれ生成する２つの衝撃センサを含む。両方の衝撃センサの信号を処理するために、第２の入力信号である入力信号Ｂについて、入力信号Ａの場合と同様に、可変利得増幅器５０４’、調整可能なフィルタ５０６’、及び（必要であれば）高域通過フィルタ５１４’がそれぞれ設けられる。しかしながら、フィルタコントローラ回路５１０、５１２は、図５に示すように、両方のフィルタ５０６、５０６’によって共用されてもよい。測定回路５１０は、両方のフィルタ分岐からの出力信号の振幅を測定し、評価及び制御回路５１２は、各フィルタ５０６、５０６’のための共通のフィルタ制御信号を生成する。この構成は、フィルタ５０６、５０６’の間の位相関係を維持する効果を有する。

例示した実施形態では、各衝撃センサからのフィルタリングされた出力信号の間の相対的な位相関係を決定するために、位相検波器５３０が設けられる。特に、位相検波器５３０は、フィルタリングされた出力信号のうちのどちらが他方よりも進んでいるのかを決定するように構成されるが、それは、このことにより、その車両におけるホイールの位置を決定できるようになるからである（特許文献１に詳述する）。従って、位相検波器５３０の出力信号は、ホイールの位置を示す情報をもたらす。位相検波器５３０に送られる前に、各チャネルは、比較器５３２、５３２’をそれぞれ通過する。比較器５３２、５３２’は、例えば、ゼロ交差検出器と呼ばれることがあるタイプのものであり、各受信されたフィルタリングされた出力信号に対応する矩形波を生成するようにそれぞれ構成される。位相検波器５３０は、当業者には明らかなように、任意の適当な手段により実装可能である。本発明は、位相検波器とともに用いるものに限定されないということは理解されるであろう。

図６Ａは、例示として、追跡フィルタ装置６００の特定の実施形態を示す。追跡フィルタ装置６００は、追跡フィルタ装置６００と共通のフィルタ制御回路を共用する、相補的な追跡フィルタ装置６００’を示す。装置６００、６００’はともに、装置５００、５００’の例として、図５の回路において使用するのに適している。図６Ａ及び図６Ｂには、各入力信号をもたらすための各衝撃センサＳＳ１、ＳＳ２（ただし、代替として他のセンサ、特に、動きセンサ、加速度計、又は加速度測定デバイスも使用可能である）も示され、各装置６００、６００’の出力は、図５に関連して先に説明したように、各比較器６３２、６３２’に接続されるように示している。フィルタ装置６００、６００’は、概して、フィルタ装置５００、５００’と同様であり、従って、当業者には明らかなように、同様の部分を示すために同じ符号が使用され、同様の説明が当てはまる。

フィルタ６０６、６０６’は差動回路として動作し、各衝撃センサＳＳ１、ＳＳ２から差動入力を受けて、各差動出力信号を各比較器６３２、６３２’に送る。前処理モジュール６０４、６０４’は、好ましくは可変利得を有する差動増幅器を含み、また、用途に適合するように、例えばフィルタ及び／又はバッファなど、他の前処理回路を含んでもよい。

調整可能なフィルタ６０６、６０６’は、任意の便利な形式をとってもよく、例えばスイッチドキャパシタ追跡フィルタであってもよい。この例では、フィルタ６０６、６０６’はそれぞれ、好ましくは２極バターワース応答を有する、スイッチドキャパシタ低域通過フィルタの形式をとる。２極フィルタは、良好な減衰をもたらすこと、及び、ロールオフスロープ上で信号振幅を制御できなくなるほど急峻ではないロールオフスロープを有することとを理由として選択された。フィルタの位置を確実に制御するために、基本信号は、上述のように、フィルタ応答のスロープ上に存在するべきである。

各ダブラー６０９、６１１、６０９’、６１１’は、フィルタ６０６、６０６’の入力及び出力に設けられてもよい。ダブラーは、利得２を有するスイッチドキャパシタ利得段として実装されてもよい。これらは所定のフィルタリング特性（典型的には、単極の周波数応答）をもたらし、従って、図示した例では、入力ダブラー６０９、６０９’は、低域通過スイッチドキャパシタフィルタ６０６、６０６’のフィルタ応答に寄与する。出力ダブラーもまた単極の周波数応答を有するが、その極は、フィルタ６０６、６０６’のカットオフ周波数Ｆｃから十分に遠隔しているので、明らかにわかるほどにはフィルタ応答に寄与することはない。

カットオフ周波数Ｆｃ、例えばフィルタ応答の−３ｄＢ点は、ＦＣＬＫによって調整可能である。フィルタ６０６、６０６’は周波数に対して独立した利得（この例では１２ｄＢの利得）をもたらすので、周波数に対して独立した利得の効果を実質的に打ち消す対応する減衰をもたらす応答のロールオフ領域における位置（すなわち、この例では、フィルタ応答のスロープにおける−１２ｄＢの部分）に、入力信号の基本成分の位置を実質的に合わせるように、フィルタ６０６、６０６’の応答を制御することが都合がよい。結果として、フィルタ６０６、６０６’は、システムの利得に対して正味の影響をもたない。

信号の基本成分を周波数応答のスロープ上において、特にスロープをＦｃよりもさらに下がったところにおいて位置決めすることは、信号ノイズ及び変動に対して広い許容幅を有することができる。

高域通過フィルタ６１４、６１４’もまた差動回路である。高域通過フィルタ６１４、６１４’の目的は、すべての直流オフセットを除去し、加速及び減速中に衝撃センサＳＳ１、ＳＳ２に生じるオフセットの取り出しを支援することにある。高域通過フィルタ６１４、６１４’は、各出力比較器６３２、６３２’及び各測定回路６１０、６１０’の両方に信号を送る。これらの回路の両方がそれらの入力において直流オフセットをもたないことが有利である。

高域通過フィルタ６１４、６１４’は、好ましくは、低周波信号の減衰を防ぐためにできるだけ低いカットオフ周波数を有する。高域通過フィルタ６１４、６１４’はそれぞれ、２つの部分、すなわち、差動信号のうちの正の信号のための部分と、負の信号のための部分に分割される。フィルタの２分割された部分の間で良好な整合をとることが望ましい。好ましいカットオフ周波数が非常に低いので、リークが発生してオフセットをもたらす可能性がある。しかしながら、このことは、フィルタ６１４、６１４’の２分割された部分の間で整合をとっているのであれば、差動オフセットをもたらすわけではなく、単にコモンモードオフセットをもたらす。

出力比較器６３２、６３２’は、完全に差動的であり、正の出力及び負の出力を生成し、その入力にわたって見た電圧の比較結果をもたらし、これは、内部で生成されたオフセット電流に対して比較される電流を生成する。このことは、正の検出部及び負の検出部において生じる、意図的に生成された電圧オフセットに対して比較される入力電圧に等価である。入力電圧が内部オフセット電圧を越えるとき、これはそれぞれ正又は負のトリガーとなる。それがトリガーしきい値を越えないときは、正及び負の両方の出力はローレベルのままである。このことは、矩形波の論理レベル信号をもたらし、これは、次に、位相検波器（図６Ａ及び図６Ｂには図示せず）によってさらに処理されることが可能である。

測定回路６１０、６１０’は、各ピーク検出器を備える。ピーク検出器回路は、それが受信した信号に対して全波整流を行う。ピーク検出器は、２つの比較器６１３Ａ、６１３Ｂを備える。一方の比較器６１３Ａは、受信された差動信号の正の出力上のピーク信号を追跡し、他方の比較器６１３Ｂは、受信された差動信号の負の出力について、それがいつ正になるのかを追跡する。信号の保持のための単一のキャパシタと、基準信号に対するバイアス（この例では１．２Ｖ）のためのスイッチドキャパシタ抵抗とが存在する。

ピーク検出器回路は、差動的ではない。これらは、シングルエンドであり、受信された差動信号の正又は負の部分の直接の出力電圧を使用し、従って、コモンモードオフセットによって影響を受ける。ピーク検出器の入力にバッファ回路６１５が設けられてもよい。これは、主に、ピーク検出器に対して高い入力インピーダンスをもたらす。バッファ６１５の出力に、２倍の値又は他の値に設定可能なダブラー回路６１７が設けられてもよい。この構成によれば、高域通過フィルタ６１４から到来する可能性があるコモンモードオフセットが直接に接続される。

このことは、測定回路の部分６１３Ａ’、６１３Ｂ’、バッファ６１５’、ダブラー６１７’が繰り返される図６Ｂからわかるであろう。しかしながら、回路のこの分岐に係るピーク検出器の出力は、図６Ａ及び図６Ｂにおいて接続Ａで示すように、ピーク検出器６１１の出力と合成され、回路の両方の分岐から、合成されたピーク検出器出力を生成する。

ピーク検出器６１０、６１０’の出力は、比較器６１６に送られる。図５に関連して説明したように、比較器は２つの出力、すなわちＵＰ及びＤＯＷＮを有し、これらは、ＦＣＬＫ信号を生成するクロック生成器６１８を介して、スイッチドキャパシタ追跡フィルタ６０６、６０６’のロールオフ点を移動させるために使用される。

例示として、比較器６１６は、下側しきい値1１５ｍＶ及び上側しきい値１８５ｍＶを有することができる。比較器６１６は、ピーク検出器からの出力を１５０ｍＶの基準信号に対して比較し、結果として得られる出力はＵＰ信号及びＤＯＷＮ信号のいずれかを生成する。これにより、基準信号値の両側に＋／−３５ｍＶの許容値が見込まれる。

代替として、本発明の実施形態に係る追跡フィルタ装置は、衝撃センサとは異なるデバイス、特にセンサから発する信号を処理するために使用されてもよい。例えば、追跡装置３００、５００、６００は、加速度計、ＭＥＭＳセンサ、又は他の動きセンサによって生成された出力信号を、入力信号として受信することができる。このようなセンサもまた、衝撃センサに関連して先に説明したようにペアで使用することができ、従って、他のセンサ、特に動きセンサの出力信号を処理するために、図５及び図６に示すような２チャネル回路を使用することができる。

例示として、ホイールモニタリング装置においてＭＥＭＳセンサを動き検出器として使用する場合、ＭＥＭＳセンサは、衝撃センサと同様の問題点に起因する影響を受ける。すなわち、ホイールが回転するときに重力を検出しようとするとき、路面からのノイズ及び衝撃も検出され、重力信号を路面のノイズから分離することが困難になる。容量性のＭＥＭＳセンサでは、所定の周波数において電荷をキャパシタのプレートに注入し、次いで容量性積分器回路を用いて電荷の各サンプルを蓄積することで、ＭＥＭＳセンサから重力信号を抽出することができる。容量の変化は、積分器から出力される蓄積された電圧を変化させ、従って、この信号を増幅することにより重力信号を検出することができる。次いで、増幅された信号は、本発明の実施形態に係る追跡フィルタ装置に送られ、その信号を、増幅された衝撃センサからの信号を処理する場合と同様に処理することができる。

ＭＥＭＳセンサは、２軸を有してもよく、３軸を有しさえしてもよいが、この用途では典型的には２軸のみが使用される。ＭＥＭＳセンサを用いる場合に生じる可能性がある１つの問題は、Ｘ軸からの信号の振幅がＹ軸からの信号の振幅と大幅に異なる可能性があるということであり、この場合、この相違は、追跡フィルタ装置の異なるチャネルの増幅器利得において適応されなければならない。

有利なことには、（上述したように）増幅器５０４（又は信号前処理モジュール（３０４、３０６）における等価な増幅）の利得が所望の動作領域においてフィルタ３０６、５０６、６０６に対してそろうように追跡フィルタ装置３００、５００、６００を校正するために、フィルタクロック周波数信号ＦＣＬＫを使用することができる。好ましい実施形態では、フィルタクロック周波数と、入力信号の基本周波数との間には、固定された関係が存在する。典型的には、フィルタクロック周波数は、基本周波数の倍数（例えば１００倍）である。

増幅器３０４、５０４、６０４の利得が所望のレベルにある場合、（例えば、図５の点Ｏ１における）フィルタリングされた信号の振幅は実質的に基準値に一致し、次いで、フィルタクロック周波数は基本信号周波数の既知の倍数になる。従って、装置３００、５００、６００が正しく校正されている場合、基本周波数はフィルタクロック周波数から決めることができる。従って、フィルタクロック周波数から車両のホイール周波数（従って、車両の速度）を導出することができる。この情報は、追跡フィルタが正しく動作していることをチェックするために使用可能である。例えば、フィルタクロック周波数から導出されたホイール速度を、ホイール速度の他の測定値（これは、任意の便利な従来の手段により提供されてもよい）に対して比較することができ、ホイール速度のこれら２つの測定値が実質的に一致するとき、追跡フィルタ装置が正しく動作しているとみなすことができる。

典型的には、比較を行うために、フィルタクロック周波数を表すデータは制御装置１１２又は車両上のどこかに送られる。

クロック信号発生器５１８がカウンタを備える場合には、フィルタクロック周波数に係る必要なデータを取得するための便利な方法は、フィルタクロック周波数を生成するカウンタの値を用いることである。

図７は、共通のフィルタ制御回路を共用する２つの衝撃センサのための各追跡フィルタ装置に係る代替の実施形態を示す。各追跡フィルタ装置はともに、装置５００、５００’の例として、図５の回路において使用するのに適している。図７には、各入力信号をもたらすための各衝撃センサ（ただし、代替として他のセンサ、特に、動きセンサ、加速度計、又は加速度測定デバイスも使用可能である）も示され、各装置の出力は、図５に関連して先に説明したように、各比較器７３２、７３２’に接続されるように示している。フィルタ装置は、概して、フィルタ装置５００、５００’と同様であり、より具体的にはフィルタ装置６００、６００’と同様であり、従って、当業者には明らかなように、同様の部分を示すために同じ符号が使用され、同様の説明が当てはまる。

図７の追跡フィルタ装置は各前処理モジュール７０４、７０４’を含み、各前処理モジュール７０４、７０４’は、例えば、好ましくは可変利得を有する差動増幅器を含み、また、用途に適合するように、例えばフィルタ及び／又はバッファなど、他の前処理回路を含んでもよい。調整可能なフィルタ７０６、７０６’は、任意の便利な形式をとってもよく、例えばスイッチドキャパシタ追跡フィルタであってもよい。この例では、フィルタ７０６、７０６’はそれぞれ、低域通過フィルタの形式をとる。各ダブラー７０９、７１１、７０９’、７１１’は、フィルタ７０６、７０６’の入力及び出力に設けられてもよい。

図７の追跡フィルタ装置は、各高域通過フィルタ７１４、７１４’及び各測定回路７１０、７１０’も含む。測定回路７１０、７１０’はピーク検出器を備え、ピーク検出器はそれぞれ、２つの比較器７１３Ａ、７１３Ｂ及び７１３Ａ’、７１３Ｂ’を備える。ピーク検出器の入力にバッファ回路７１５、７１５’が設けられてもよい。ピーク検出器７１０、７１０’の出力は、比較器７１６に送られる。図５に関連して説明したように、比較器は２つの出力、すなわちＵＰ及びＤＯＷＮを有し、これらは、ＦＣＬＫ信号を生成するクロック生成器７１８を介して、スイッチドキャパシタ追跡フィルタ７０６、７０６’のロールオフ点を移動させるために使用される。

図７の実施形態では、高域通過フィルタ７１４、７１４’は調整可能なフィルタであり、また、任意の便利な形式をとってもよく、例えばスイッチドキャパシタ追跡フィルタであってもよい。フィルタ５０６、６０６に関連して先に説明したときと同様の方法で、高域通過フィルタ７１４、７１４’には、それらのフィルタリング特性、特にそれらのカットオフ点を調整するために、ＦＣＬＫが送られる。各低域通過フィルタ７０６、７０６’及び各高域通過フィルタ７１４、７１４’はともに、ＦＣＬＫの変化に応答して調整可能な通過帯域を有する、調整可能な帯域通過フィルタ、すなわち追跡帯域通過フィルタを構成する。

図７の追跡フィルタ装置は、可変アクティブインピーダンスモジュール７５０も含む。モジュール７５０は、衝撃センサ（又は他の入力デバイス）と調整可能なフィルタ７０６、７０６’との間において、上記追跡フィルタ装置又は上記各追跡フィルタ装置の各入力に接続される。706'. モジュール７５０は、入力信号経路において可変なインピーダンス、例えば可変な抵抗をもたらす。各入力信号に提示されるインピーダンス又は抵抗は、モジュール７５０によって受信された制御信号によって調整可能である。便宜上、制御信号はＦＣＬＫによって与えられる。従って、インピーダンス又は抵抗は、それがＦＣＬＫによって制御されるので、入力信号の主成分又は基本成分を追跡する。このことは、入力インピーダンスを追跡することにより衝撃センサ（又は他の入力デバイス）から実質的に一定の振幅の入力信号を生成する支援となるので、有利である。このことは、衝撃センサにわたる負荷インピーダンスの結果として低周波で生じる可能性がある問題である、衝撃センサによって生成される信号振幅の減衰をもたらすという問題を緩和する。追跡入力インピーダンスを提供して実質的に一定の入力信号を維持するために、フィルタクロック信号ＦＣＬＫはアクティブ入力インピーダンス７５０に送られる。

可変インピーダンスモジュール７５０は、任意の適当な形式をとることができる。例えば、複数の抵抗として動作するように構成された複数のトランジスタ、典型的にはＭＯＳＦＥＴからなるネットワークを備えてもよい。モジュール７５０は、トランジスタに供給されるバイアス電流の量を制御する制御信号としてＦＣＬＫを受信する。このことは、任意の便利な手段、例えばＰＷＭ（pulse width modulation）電流ＤＡＣ（digital-to-analogue converter）によって達成可能である。好ましい実施形態では、ＰＷＭにより、ＦＣＬＫは、トランジスタへのバイアス電流を制御し、従ってインピーダンスを制御し、好ましい実施形態では、モジュール７５０によって提示される抵抗を制御する。好ましいモジュール７５０は、ＰＷＭ電流ＤＡＣを備える。実際のアクティブ抵抗はカレントミラーを備えてもよいが、バイアス電流がとても小さいことと、装置にわたる電圧が小さい（例えば０〜７９０マイクロＶ）こととを理由として、ＭＯＳＦＥＴは、サブしきい値領域の動作モードにあり、このモードでは、抵抗としてふるまう。従って、好ましい実施形態では、モジュール７５０はアクティブ抵抗として記述されてもよく、このとき、ＰＷＭ電流ＤＡＣは、追跡されている入力信号の基本周波数に一致して変化する周波数を有するクロック信号（ＦＣＬＫ）によってプログラミングされたサブしきい値ＮＭＯＳにバイアスを与えるために使用される。バイアス電流は、発振器がその正しい周波数を与えるように調整されたときに自動的に調整される内部発振器を電流源として到来してもよい。

代替の実施形態では、上述した非差動的なピーク検出器の代わりに、完全に差動的なピーク検出器が使用されてもよい。これは、リーク平衡回路を設ける必要性を取り除く。

本発明は、ここで説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲から離れることなく変形又は変更することが可能である。

Claims (31)

1. ホイールモニタリング装置を備えたホイールモニタリングシステムであって、上記ホイールモニタリング装置は、上記ホイール上に設置可能であり、上記ホイールの特性を示す第１の信号を生成するように構成され、上記ホイールは使用時に可変な回転速度を有し、上記第１の信号は、上記可変な回転速度に依存する主周波数を有し、上記ホイールモニタリングシステムは追跡フィルタ装置をさらに含み、上記追跡フィルタ装置は、
   上記第１の信号を受信するための入力と、
   上記第１の信号を受信し、フィルタリングされた第１の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタと、
   上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するように構成されたフィルタコントローラとを備え、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整するホイールモニタリングシステム。
2. 上記フィルタリングされた第１の信号は、上記主周波数において、所定の振幅を有する主信号成分を有し、
   上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性は上記振幅を含み、好ましくは上記主信号成分のピーク振幅を含む請求項１記載のホイールモニタリングシステム。
3. 上記調整可能なフィルタは、ロールオフ領域を含む周波数応答を有し、上記ロールオフ領域では、上記フィルタが周波数に応じて変化する減衰を与え、
   上記フィルタコントローラは、上記主周波数が上記ロールオフ領域内に存在するように、上記フィルタのカットオフ周波数を調整するように構成された請求項１又は２記載のホイールモニタリングシステム。
4. 上記追跡フィルタ装置は、上記フィルタリングされた第１の信号に周波数に対して独立した利得を与えるように構成され、
   上記周波数コントローラは、上記フィルタリングされた第１の信号に対する上記周波数に対して独立した利得の効果を上記フィルタによって与えられる減衰が少なくとも部分的に打ち消すような上記ロールオフ領域の位置に上記主周波数が存在するべく、上記フィルタのカットオフ周波数を調整するように構成された請求項３記載のホイールモニタリングシステム。
5. 上記ロールオフ領域の位置において上記フィルタによって与えられる減衰は、上記カットオフ周波数において上記フィルタによって与えられる減衰よりも大きい請求項４記載のホイールモニタリングシステム。
6. 上記ロールオフ領域の位置において上記フィルタによって与えられる減衰は、上記フィルタリングされた第１の信号に対する上記周波数に対して独立した利得の効果の実質的に全体を打ち消す請求項４又は５記載のホイールモニタリングシステム。
7. 上記周波数に対して独立した利得は、上記調整可能なフィルタによって少なくとも部分的に与えられる請求項４〜６のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
8. 上記第１の信号及び上記フィルタリングされた第１の信号はそれぞれ、主周波数において主信号成分を有し、上記各主信号成分は所定の振幅を有し、
   上記追跡フィルタ装置は、上記入力及び上記調整可能なフィルタの間に増幅器をさらに含み、上記増幅器は、上記主周波数が上記ロールオフ領域上の選択された位置に存在するとき、上記フィルタリングされた第１の信号の振幅を上記基準値に実質的に一致させるようなレベルに、上記第１の信号の振幅を調整するように構成された請求項３〜７のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
9. 上記調整可能なフィルタは低域通過フィルタを備え、
   上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第１のしきい値を越える量にわたって下回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を増大させ、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第２のしきい値を越える量にわたって上回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を低下させる請求項１〜８のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
10. 上記調整可能なフィルタは高域通過フィルタを備え、
    上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第１のしきい値を越える量にわたって上回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を増大させ、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値を第２のしきい値を越える量にわたって下回るとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を低下させる請求項１〜９のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
11. 上記しきい値はゼロである請求項１記載のホイールモニタリングシステム。
12. 上記フィルタコントローラは、上記フィルタリングされた第１の信号のピーク振幅を検出するピーク検出器を含む請求項２〜１１のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
13. 上記ピーク検出器は、上記フィルタリングされた第１の信号の検出された振幅を示す振幅を有する直流信号を生成するように構成された請求項１２記載のホイールモニタリングシステム。
14. 上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性と上記基準値とを比較し、少なくとも１つの出力信号を生成するように構成された比較器を含み、上記少なくとも１つの出力信号は、上記カットオフ周波数がどのように調整されるのかを決定する請求項１〜１３のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
15. 上記調整可能なフィルタは、上記フィルタのカットオフ周波数を制御するクロック信号を受信する制御入力を有し、
    上記フィルタコントローラは、上記クロック信号を発生するクロック信号発生器を含み、上記クロック信号は、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から上記しきい値を越える量にわたって相違するとき、上記クロック信号発生器によって調整される周波数を有する請求項１〜１４のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
16. 上記ホイールモニタリング装置は第１の動きセンサを含み、上記第１の信号は上記第１の動きセンサによって生成される請求項１〜１５のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
17. 上記ホイールモニタリング装置はタイヤ圧モニタリング装置を備えた請求項１〜１６のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
18. 上記ホイールモニタリング装置は第２のセンサを含み、上記第２のセンサは、上記ホイールの特性を示す第２の信号を生成し、上記第２の信号は、上記可変な回転速度に依存する主周波数を有し、上記ホイールモニタリングシステムは第２の追跡フィルタ装置をさらに含み、上記第２の追跡フィルタ装置は、
    上記第２の信号を受信するための入力と、上記第２の信号を受信し、フィルタリングされた第２の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタとを備え、
    上記フィルタコントローラは、上記フィルタリングされた第２の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を上記基準値に対して比較するように構成され、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記第２の追跡フィルタ装置の上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整する請求項１６又は１７記載のホイールモニタリングシステム。
19. 上記ホイールモニタリングシステムは位相検波器をさらに含み、上記フィルタリングされた第１及び第２の信号のそれぞれは上記位相検波器に送られ、上記位相検波器は、上記フィルタリングされた第１及び第２の信号の間の位相関係を決定するように構成された請求項１８記載のホイールモニタリングシステム。
20. 上記ホイールは車両上に設けられ、上記システムは、上記位相関係に依存して上記車両上における上記ホイールの位置に関する決定を行うように構成された請求項１９記載のホイールモニタリングシステム。
21. 上記追跡フィルタ装置は上記ホイールモニタリング装置内に含まれる請求項１記載のホイールモニタリングシステム。
22. 上記追跡フィルタ装置及び上記第２の追跡フィルタ装置は上記ホイールモニタリング装置内に含まれる請求項１８〜２１のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
23. 上記第１の動きセンサは、衝撃センサ、加速度計、又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを備えた請求項１８〜２２のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
24. 上記第２の動きセンサは、衝撃センサ、加速度計、又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサを備えた請求項１８〜２３のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
25. 上記ホイールモニタリングシステムは、上記入力及び上記調整可能なフィルタの間に接続された、調整可能なインピーダンスモジュールをさらに備え、上記調整可能なインピーダンスモジュールは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記調整可能なインピーダンスモジュールのインピーダンスを調整するように上記フィルタコントローラによって制御可能である請求項１〜２４のいずれか１つに記載のホイールモニタリングシステム。
26. 上記調整可能なインピーダンスモジュールは複数のトランジスタからなるネットワークを備え、
    上記フィルタコントローラは、パルス波変調クロック信号を上記ネットワークのバイアス制御入力に供給して上記複数のトランジスタのバイアス電流を制御するように構成された請求項２５記載のホイールモニタリングシステム。
27. ホイール上に設置可能であり、上記ホイールの特性を示す第１の信号を生成するように構成されたホイールモニタリング装置であって、上記ホイールは使用時に可変な回転速度を有し、上記第１の信号は、上記可変な回転速度に依存する主周波数を有し、上記ホイールモニタリング装置は追跡フィルタ装置をさらに含み、上記追跡フィルタ装置は、
    上記第１の信号を受信するための入力と、
    上記第１の信号を受信し、フィルタリングされた第１の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタと、
    上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するように構成されたフィルタコントローラとを備え、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整するホイールモニタリング装置。
28. ホイールモニタリングシステムにおいて第１の信号の主周波数成分を追跡する方法であって、上記ホイールは使用時に可変な回転速度を有し、上記主周波数は上記可変な回転速度に依存し、上記ホイールモニタリングシステムは、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタをさらに含み、
    上記方法は、
    上記調整可能なフィルタを用いて上記第１の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた第１の信号を生成するステップと、
    上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定するステップと、
    上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するステップと、
    上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記カットオフ周波数を調整するステップとを含む方法。
29. 上記調整可能なフィルタは、上記フィルタのカットオフ周波数を制御するクロック信号を受信する制御入力を有し、
    上記方法は、
    上記クロック信号から上記ホイールの速度の測定値を導出するステップと、
    上記ホイールの速度の測定値を上記ホイールの速度の代替の測定値に対して比較するステップと、上記ホイールの速度の上記測定値及び上記代替の測定値が実質的に一致するとき、上記調整可能なフィルタが正しく動作していると決定するステップとを含む請求項２８記載の方法。
30. 追跡フィルタ装置は、
    可変な主周波数を有する第１の信号を受信する入力と、
    上記第１の信号を受信し、フィルタリングされた第１の信号を生成するように構成され、調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタと、
    上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定し、上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するように構成されたフィルタコントローラとを備え、上記フィルタコントローラは、上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記調整可能なフィルタと協働して上記カットオフ周波数を調整する追跡フィルタ装置。
31. 調整可能なカットオフ周波数を有する調整可能なフィルタを含むシステムにおいて第１の信号の主周波数成分を追跡する方法であって、上記方法は、
    上記調整可能なフィルタを用いて上記第１の信号をフィルタリングして、フィルタリングされた第１の信号を生成するステップと、
    上記フィルタリングされた第１の信号の少なくとも１つの特性を測定するステップと、
    上記測定された少なくとも１つの特性を基準値に対して比較するステップと、
    上記測定された少なくとも１つの特性が上記基準値から所定のしきい値を越える量にわたって相違するとき、上記カットオフ周波数を調整するステップとを含む方法。

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