KR100992546B1

KR100992546B1 - 무선 송수신 성능이 개선된 ｔｐｍｓ 시스템

Info

Publication number: KR100992546B1
Application number: KR1020080099019A
Authority: KR
Inventors: 전승훈
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-11-08
Also published as: KR20100039998A

Abstract

본 문서는 TMSP 센서에서 기본 TPMS 데이터와 다른 코딩 방식이 적용되는 엔드오브메시지를 추가하여 송신하고, 이를 수신하는 TPMS 리시버에서는 클록 타이밍을 조절함으로써 다른 코딩 방식이 적용된 엔드오브메시지를 디코딩 가능하도록 하여 무선 송수신 성능을 개선시킨 TPMS 시스템이 개시된다. 이러한 TPMS 시스템에 따르면, 엔드오브메시지를 추가함으로써 메시지 오류 복구 성능을 강화할 수 있을 뿐만 아니라 이에 다른 코딩 방식을 적용시켜 기본 코딩 방식의 취약한 노이즈 특성을 보완하여 TPMS 무선 송수신 성능을 개선시키는 효과가 있다.

TPMS, 맨체스터, 모사 FSK, EOM

Description

무선 송수신 성능이 개선된 ＴＰＭＳ 시스템{A TPMS SYSTEM BEING IMPROVED A WIRELESS TRANSMITTING/RECEIVING PROPERTY}

본 문서는 TPMS 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로, 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템에 관한 것이다.

TPMS(Tire Pressure Measuring System) 시스템은 바퀴에 달려있는 TPMS 센서에서 보내주는 타이어 압력 데이터를 리시버 측에서 무선을 수신하여 처리 후 바퀴의 공기압 정보에 따라 운전자에게 경보를 해주는 시스템이다. TPMS 기술의 양산차 적용이 확대되고 있으며 북미의 경우 TPMS 시스템 적용이 법규로 의무화되어 있는 실정이다. 이러한 TPMS 시스템에 있어서, 데이터를 얼마나 잘 송신하고 수신할 수 있는가 하는 무선통신 부분은 핵심적인 기술 사항이라고 할 수 있다. TPMS 개발에 있어서 만약 무선 송수신 성능이 기준 대비 떨어지게 된다면 확률적으로 타이어 경고등 점등에 오류가 발생될 것이고, 이는 운전자에게 혼란을 주게 되는 문제가 있다. 또한, 북미의 경우, 법규 및 품질 문제가 발생하는 추가적인 문제가 있다.

본 문서는 상술한 배경기술에 있어서 기본 데이터와 다른 코딩 방식이 적용되는 엔드오브메시지를 추가함으로써 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템 제공을 해결 과제로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 일 수단으로서의 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템은, 제1 코딩 방식으로 처리되는 차량의 타이어 압력 데이터에, 데이터의 완료 시점을 알려주기 위해 제2 코딩 방식으로 처리되는 엔드오브메시지가 추가된, 데이터를 송신하는 TPMS 센서를 포함한다.

그리고, 상기 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템은, 상기 TPMS 센서로부터 무선통신 방식으로 상기 데이터를 수신하여 상기 제1 코딩 방식으로 처리 후, 클록 타이밍을 조절하여 상기 제2 코딩 방식으로 상기 엔드오브메시지를 처리하는 TPMS 리시버를 포함한다.

상기 엔드오브메시지는, 상기 TPMS 센서의 무선 통신 칩에서 강제적으로 로직 로우 신호와 로직 하이 신호를 구현함으로써 추가될 수 있다.

상기 데이터는 체크섬을 포함하고, 상기 체크섬을 비교하여 데이터 수신에 오류가 있는 경우 상기 제2 코딩 방식으로 상기 엔드오브메시지를 처리할 수 있다.

상기 제1 코딩 방식은 맨체스터 코딩 방식이고 상기 제2 코딩 방식은 주파수 편이 방식(FSK: Frequency-Shift Keying)이 될 수 있다.

이때 상기 엔드오브메시지는, 상기 TPMS 센서의 무선 통신 칩에서 강제적으로 연속적인 로직 로우 신호와 연속적인 로직 하이 신호를 구현함으로써 추가되고, 상기 클록 타이밍은 상기 로직 로우 신호와 상기 로직 하이 신호 간의 변화를 처리할 수 있도록 조절될 수 있다.

상기 TPMS 리시버는 상기 엔드오브메시지의 처리 결과에 따라 상기 데이터를 재처리할 수 있다.

본 발명에 따르면, 차량용 RF 무선 통신을 이용하는 TPMS 시스템과 같은 유니트에서 엔드오브메시지를 추가하여 메시지의 정확도 및 신뢰도를 높이는 효과가 있다.

또한, 하나의 무선통신 칩을 이용하여 기본 데이터와 다른 방식의 코딩 방식으로 처리되는 엔드오브메시지를 구현해 낼 수 있는 효과가 있다.

또한, 데이터 송신 전에 일정 시간 동안 무선통신 칩에 대한 수회의 리셋 동작을 통해 하나의 무선통신 칩을 이용하여 맨체스터 코딩과 모사 FSK 코딩을 동시에 구현해 낼 수 있는 효과가 있다.

또한, 데이터 수신 후 맨체스터 코딩 방식에 따른 처리 이후 무선통신 칩의 클록 타이밍을 조절하여 모사 FSK 코딩 방식에 따른 엔드오브메시지를 디코딩해 낼 수 있는 효과가 있다.

이하 도면을 참조하여 기본 데이터와 다른 코딩 방식이 적용되는 엔드오브메 시지를 추가함으로써 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템에 대한 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 무선 송수신 방식이 적용될 수 있는 TPMS 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 TPMS 시스템은 4개의 타이어(T)에 각각 장착되는 TPMS 센서(10)와, TPMS 센서(10)로부터 전송되는 센서 정보를 수신하는 TPMS 리시버(20),및 센서 정보에 기초하는 타이어 상태를 운전자에게 제공해주는 디스플레이(30)를 포함하여 구성된다. 이때 TPMS 센서(10)에서는 센서 정보 즉, 타이어 압력에 대한 데이터를 포함하는 TPMS 메시지를 소정의 코딩 방식에 따라 코딩한 후 무선통신 방식으로 송신하게 된다. 그러면, TPMS 리시버(20)에서 이 TPMS 메시지를 수신하여 송신 측 TPMS 센서(10)에서 적용한 코딩 방식에 따라 디코딩하여 센서 정보를 추출해낸다. 그리고, 그 센서 정보를 확인, 분석하여 디스플레이(30)를 통해 운전자에게 타이어 상태를 알려준다.

TPMS 센서(10)에서 TPMS 메시지를 무선통신 방식으로 송신할 경우 중심 주파수 성분을 이용하여 0, 1의 디지털 신호로 구현해서 무선상으로 데이터를 전송하게 된다. 이때 주파수 변조방식에 따라 NRZ(Non-Return-to-Zero), 맨체스터(Manchester), ASK(Amplitude-Shift Keying), FSK(Frequency-Shift Keying) 등 다양한 변조 방식이 사용된다. TPMS 시스템의 경우 메시지 손실의 우려가 높은 악의적인 차량 환경을 고려하여 최대의 메시지 전송을 보장하는 방식으로 주파수 변조를 하게 되는데 맨체스터 코딩을 사용할 수 있다.

이하 설명에서는 TPMS 시스템에서 기본 코딩 방식으로 맨체스터 코딩 방식을 사용하는 것으로 가정하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 당연할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템에서 기본 코딩 방식으로 사용될 수 있는 맨체스터 코딩 방식을 설명하기 위한 도면이다.

일반적인 주파수 편이 방식의 코딩 방식에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 중심주파수(200)를 중심으로 d 만큼 편차를 주어서 예를 들어, 로우(LOW) 주파수(=중심 주파수-d, 210)를 0의 디지털 신호로 처리하고 하이(HIGH) 주파수(=중심 주파수+d, 220)를 1의 디지털 신호로 처리함으로써 로직을 구현하여 DC 노이즈에 취약한 특성을 보인다.

하지만, 맨체스터 코딩 방식에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이 중심주파수(200)를 중심으로 d 만큼 편차를 주되 예를 들어, 로우(LOW) 주파수(210)에서 하이(HIGH) 주파수(220)로 주파수 편이가 발생할 때 0의 디지털 신호로 처리하고 하이(HIGH) 주파수(220)에서 로우(LOW) 주파수(210)로 주파수 편이가 발생할 때 1의 디지털 신호로 처리함으로써 로직을 구현한다.

맨체스터 코딩 방식으로 코딩을 하게 되면, DC 노이즈가 제거되어 DC 노이즈에 강한 데이터 전송이 이루어질 수 있게 된다. 이러한 맨체스터 코딩 방식은 차량용 무선통신에서 중요한 특성인 수신 성능을 확보할 수 있는 전송 방식으로 여러 유니트에서 활용된다.

맨체스터 코딩 방식에 따라 데이터를 처리하면, 상술한 바와 같이 DC 노이즈에 강해져 일시적인 노이즈로 인해 로직이 오류가 나는 경우가 방지되는 장점이 있지만, 로직 에지 즉, 주파수 편이를 읽어드리는 방식이므로, 에지 노이즈가 발생하는 경우나 매질에 의한 주파수 천이가 발생하는 경우 데이터 누락에 따른 오류가 생기는 문제점이 있다. 또한, 노이즈 필터링 기법을 적용함에 있어서, 데이터의 길이, 비트시간이 고정변수로 처리되기 때문에, 필터 처리에 어려움이 있다.

따라서, TPMS 수신성능을 향상시키기 위해서는 배선, 차량 형상, 타이어 휠 형상, 주변 전장품에 따라 노이즈가 발생하는 등과 같은 차량의 악조건을 극복할 수 있는 데이터 처리 기법에 대한 추가적인 개선이 필요하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 맨체스터 코딩 방식을 기본을 사용하는 TPMS 시스템에서 무선 송수신 성능을 개선하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따르면, 맨체스터 코딩 방식이 적용되는 기본 TPMS 데이터(300)에 데이터의 완료 시점을 알려주는 엔드오브메시지(EOM: End Of Message, 310)를 추가하되, 맨체스터 코딩의 AC 노이즈에 취약한 무선 송수신 성능을 개선하기 위해 기본 데이터와 다른 코딩 방식이 적용되는 엔드오브메시지(310)를 추가함으로써 TPMS 시스템의 무선 송수신 성능이 개선되도록 한다.

일반적으로 TPMS 센서에 구현되어 무선통신 기능을 수행하는 무선통신 IC 칩은 코딩 방식에 따라 유니크(unique)하게 정해지므로, 하나의 코딩 방식 외에 다른 코딩 방식을 함께 적용하기 어렵다는 단점이 있다. 즉, 기본 데이터를 맨체스터 코딩 방식으로 처리하는 전용 무선통신 칩을 사용하면, 맨체스터 코딩 방식에 따라 에지 즉, 주파수 편이만을 모니터링하기 때문에 다른 코딩 방식을 동시에 활용하기 어렵다.

따라서, 본 실시예에 따라 두 가지 코딩 방식을 적용하여 데이터를 처리하기 위해서는 각각에 해당하는 칩을 동시에 두 개를 임베디드하여 구현해 낼 수 있다. 하지만, 이는 부품의 증가와 이에 따른 원가 상승의 문제가 있어, 이하 하나의 무선통신 칩을 사용하여 두 가지 코딩 방식을 적용하여 데이터를 처리할 수 있는 방법을 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 맨체스터 코딩 방식을 기본을 사용하는 TPMS 시스템에서 하나의 무선통신 칩을 사용하여 무선 송수신 성능을 개선하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에 따르면, 맨체스터 코딩 방식이 적용되는 기본 TPMS 데이터에 데이터의 완료 시점을 알려주고 위 기본 데이터와 다른 코딩 방식이 적용되는 엔드오브메시지(400)를 추가하되, 맨체스터 코딩 방식과 엔드오브메시지(400)에 적용되는 다른 코딩 방식이 TPMS 센서에 구현되는 하나의 무선통신 칩을 통해서 구현되도록 함으로써 TPMS 시스템의 무선 송수신 성능이 개선되도록 한다.

본 실시예에 따르면 TPMS 센서의 무선통신 칩에서 강제적으로 로직 로우(Logic Low) 신호와 로직 하이(Logic High) 신호를 일정 시간 동안 발생시켜 엔드오브메시지(400)를 구현하고, TPMS 리시버 측에서는 클록 타이밍을 조절하여 수신된 데이터를 처리하여 엔드오브메시지(400)를 디코딩할 수 있도록 한다.

먼저 TPMS 센서 측의 동작을 설명한다. 맨체스터 코딩 방식에 따라 데이터를 처리하는 무선통신 칩을 사용하면, 에지만을 모니터링하기 때문에 데이터를 일정시간 유지하고 있을 수 없어, 로직 로우(Logic Low) 신호와 로직 하이(Logic High) 신호를 일정 시간 동안 발생시키는 것은 기본적으로는 불가능하다.

따라서, 이를 구현해 내기 위해 본 실시예에서는 TPMS 센서에서는 기본 TPMS 데이터(420)의 전송이 완료된 이후, 엔드오브메시지(400)를 태그(Tag) 붙이듯이 추가하게 된다. 그리고, 이는 기존 코딩 방식이 아닌 다른 코딩 방식을 모사하기 위해 TPMS 센서에 구현되는 무선통신 칩에서 로직 로우 또는 로직 하이로 설정하는 리셋 스위치(420, 430)를 수회 동작시켜 강제로 로직 로우 또는 로직 하이 신호를 발생시킨다.

이때 엔드오브메시지(400)에 적용되는 코딩 방식으로 FSK(Frequency-Shift Keying) 코딩 방식을 사용하는 경우 기본 TPMS 데이터(420)의 전송이 완료된 이후,예를 들어, 4회에 걸친 로우 리셋 스위치 동작을 통해 4비트에 상응하는 일정 시간 동안 유지되는 로직 로우 신호를 발생시킨다. 그리고, 다음으로 4회에 걸친 하이 리셋 스위치 동작을 통해 마찬가지로 4비트에 상응하는 일정 시간 동안 유지되는 로직 하이 신호를 발생시킴으로써 FSK 코딩 방식을 모사할 수 있다.

즉, 본 실시예에 따르면 엔드오브메시지(400)는 센서 내의 마이컴이 데이터를 구현하는 것이 아니라, 무선통신 칩에서 자체적으로 추가하는 기능을 삽입하게 된다. 위와 같은 방식으로 엔드오브메시지(400)를 구현하기 위해서는 FSK 로직 처리 기법을 적용시키기 위해 맨체스터 코딩 방식을 이용하여 데이터를 보내는 것이 아니라, 메시지 송신 후 무선통신 칩의 리셋 설정 명령을 통해 FSK 처리 방식을 모 사하게 되는 것이다.

이하 먼저 TPMS 리시버 측의 동작을 설명한다. TPMS 센서에서 기본 TPMS 메시지에 엔드오브메시지(400)를 추가해서 송신하면, TPMS 리시버에서는 기본 TPMS 메시지뿐만 아니라 엔드오브메시지(400)까지도 처리할 수 있는 로직이 적용되어야 한다. 앞에서도 설명하였듯이 무선통신 칩은 한가지 방식만으로 데이터를 처리하기 때문에 TPMS 리시버 측에도 맨체스터 코딩 방식을 이용하여 FSK 데이터를 모사해 낸 엔드오브메시지(400)를 처리하는 로직이 추가되어야 한다.

TPMS 리시버 측면에서는 먼저 수신된 데이터를 맨체스터 코딩 방식으로 읽어드린 엔드오브메시지(400) 처리 모드로 전환하게 된다. 이때 기본 데이터 내에 체크섬(Check Sum) 비트가 포함되면 이에 따른 오류 검사 작업까지 완료한 이후에 엔드오브메시지(400) 처리 모드로 전환하게 된다. 그리고 추가적으로 오류 검사 결과 데이터가 정상적으로 수신된 것으로 판단되는 경우에는 굳이 본 실시예에 따른 엔드오브메시지(400)를 처리하지 않고 바로 데이터 처리를 완료할 수도 있다.

데이터 처리시 시작과 끝을 판단하기 위하여 송수신단 간에 약속된 클록(clock)을 이용하는데, 그 클록에 설정된 타이밍이 맞지 않으면 데이터 누락 현상이 발생한다. 즉, 본 실시예에 따른 무선통신 칩에 따르면 기본적으로 맨체스터 코딩 방식을 적용하고 있기 때문에 이에 따른 기준 시간 내에 에지를 검출하지 못하면 오류가 있는 것으로 판단해 버리게 된다.

따라서, 본 실시예에 따른 엔드오브메시지(400)를 기존의 무선통신 칩을 이용하여 오류없이 처리하기 위해서 맨체스터 코딩이 끝나는 시점에서 클록 타이밍을 조절하게 된다. 예를 들어, TPMS 센서 측에서 FSK 코딩 방식을 모사하여 4비트에 상응하는 일정 시간 동안 유지되는 로직 로우 신호와 4비트에 상응하는 일정 시간 동안 유지되는 로직 하이 신호로 구성되는 엔드오브메시지(400)를 송신했다고 가정한다.

이 경우 TPMS 리시버에서는 데이터를 처리하는 클록 타이밍 상수를 4배로 증가시켜 처리 시간을 임시로 늘려주게 된다. 그러면 4배로 증가된 클록 타이밍 이후에 로직 로우에서 로직 하이로 천이되는 에지 신호를 처리함으로써 엔드오브메시지(400)를 데이터 수신 적합성을 판단한다. 이는 마치 데이터 비트의 시간을 4배로 느리게 하여 데이터를 처리하는 것으로 볼 수 있다. 따라서 중간에 들어오는 노이즈에 대해서도 강건할 뿐더러 데이터의 완료 시점을 판단하여 오류를 막을 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 맨체스터 코딩 방식을 기본을 사용하는 TPMS 시스템에서 하나의 무선통신 칩을 사용하여 무선 송수신 성능을 개선하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5는 특히 TPMS 수신단 동작을 나타내는 것으로 먼저, 단계 S500에서 맨체스터 코딩 방식으로 처리된 기본 TPMS 데이터와 모사된 FSK 코딩 방식으로 처리된 엔드오브메시지를 포함하는 데이터를 수신한다.

그리고, 단계 S510에서 일단 수신된 데이터를 기본 코딩 방식인 맨체스터 코딩 방식에 따라 디코딩하고 단계 S520에서 이 데이터를 처리한다. 그리고, 단계 S530에서 데이터에 포함된 체크섬 비트를 이용하여 오류 발생 여부를 판단할 수 있 다.

만약 데이터 수신에 오류가 있는 경우에만 본 실시예에 따른 엔드오브메시지를 확인하고자 하는 경우에는 단계 S540에서 데이터가 정상적으로 수신되었는지 여부를 확인하여 단계 S541로 진행함으로써 엔드오브메시지를 확인할 수 있다.

단계 S541에서 엔드오브메시지를 검출하고 단계 S542에서 모사된 FSK 코딩 모드로 전환하여 단계 S543에서 TPMS 리시버의 디코딩 클록 타이밍을 조절한다. 그리고, 단계 S544에서 변경된 클록 타이밍에 따라 로직 에지를 검출함으로서 엔드오브메시지를 확인하고 이를 통해 단계 S545에서 데이터의 완료 시점을 복구해 낼 수 있다.

그러면 단계 S546에서 이 복구된 데이터 완료 시점을 참조하여 데이터를 재처리하고 이후 단계 S547에서 다시 체크섬 비트를 이용하여 오류 발생 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 단계 S550으로 진해하여 데이터 디코딩을 종료하여 단계 S560에서 이 데이터 처리 결과를 TPMS 리시버 내 마이컴으로 전송하여 과정을 종료한다.

상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

<도면의 주요구성에 대한 부호의 설명>

10: TPMS 센서 20: TPMS 리시버

300: TPMS 메시지 310, 400: 엔드오브메시지

Claims

제1 코딩 방식으로 처리되는 차량의 타이어 압력 데이터에, 데이터의 완료 시점을 알려주기 위해 제2 코딩 방식으로 처리되는 엔드오브메시지가 추가된, 데이터를 송신하는 TPMS 센서; 및

상기 데이터를 무선통신 방식으로 수신하여 상기 제1 코딩 방식으로 처리 후, 클록 타이밍을 조절하여 상기 제2 코딩 방식으로 상기 엔드오브메시지를 처리하는 TPMS 리시버;를 포함하고,

상기 엔드오브메시지는, 상기 TPMS 센서의 무선 통신 칩에서 강제적으로 로직 로우 신호와 로직 하이 신호를 구현함으로써 추가되는 것을 특징으로 하는, 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 데이터는 체크섬을 포함하고, 상기 체크섬을 비교하여 데이터 수신에 오류가 있는 경우 상기 제2 코딩 방식으로 상기 엔드오브메시지를 처리하는 것을 특징으로 하는, 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 코딩 방식은 맨체스터 코딩 방식이고 상기 제2 코딩 방식은 주파수 편이 방식(FSK: Frequency-Shift Keying)인 것을 특징으로 하는, 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 엔드오브메시지는, 상기 TPMS 센서의 무선 통신 칩에서 강제적으로 연속적인 로직 로우 신호와 연속적인 로직 하이 신호를 구현함으로써 추가되고, 상기 클록 타이밍은 상기 로직 로우 신호와 상기 로직 하이 신호 간의 변화를 처리할 수 있도록 조절되는 것을 특징으로 하는, 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 TPMS 리시버는 상기 엔드오브메시지 처리 결과에 따라 상기 데이터를 재처리하는 것을 특징으로 하는, TPMS 무선 송수신 성능이 개선된 TPMS 시스템.