KR101821610B1 - 저전력 tpms 운영시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저전력 TPMS 운영시스템에 관한 것으로, TPMS 센서모듈을 운영하기 위한 저전력 TPMS 운영시스템에 관한 것이다.
상술한 바에 의하면, TPMS 센서모듈을 운영하여 TPMS센서 MCU 상에서 동작하며 센서모듈을 운영하는데 있어서 전력의 소모량을 최소로 하는 효과가 있다. 또한 TPMS 센서노드의 저전력 운영을 위하여 차량운행감지, 타이어 위치등록, 센서 측정, 센서 데이터 RF전송을 설계할 수 있고, 센서 모듈에서 측정한 온도, 압력, 배터리 소모량의 정보의 위기 상태에 따라 펌웨어의 운영주기를 결정할 수 있는 효과가 있다.

Description

저전력 TPMS 운영시스템 및 그 방법{Tire Pressure Monitoring System for low power and therefor method}
본 발명은 저전력 TPMS 운영시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TPMS 센서모듈을 운영하기 위한 저전력 TPMS 운영시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적인 타이어 공기압 감지 시스템(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)은 타이어에 부착된 센서가 타이어의 압력 및 온도 정보를 측정하여 이를 사용자가 확인할 수 있는 모니터링 장치로 전송하는 시스템으로 정의된다. 이러한 TPMS로 인해 사용자는 시동을 걸 때마다 모든 타이어의 압력 및 온도 상황을 디스플레이 장치를 통해 확인할 수 있고, 타이어의 위험 징후 감지시 디스플레이 장치나 위험 신호로 위험상황을 판단하여 사고를 예방할 수 있다.
타이어 초기 TPMS는 오늘날과 같은 높은 분해능 감도를 갖는 센서가 차량용 타이어 내부에 탑재되는 직접 방식보다는 차량용 타이어 휠의 회전수의 편차를 이용하는 간접 방식을 사용하였으나, 오늘날 센서 IC의 측정 감도의 고급화와 더불어 저전력 기술의 발전에 힘입어 직접방식의 비중이 점차 증가하는 추세이다.
종래, 공개특허 제2013-0061247호의 TPMS 시스템에 의하면, 핸드툴(Hand-Tool)에서 안테나모듈(AM)이 구비하고 있는 고유의 프리앰블신호를 다운로딩하는 취득단계와, 핸드툴에 의해 타이어센서에 안테나모듈의 프리앰블이 저장되는 저장단계와, 자동학습의 시작시 타이어센서에서 프리앰블과 센서아이디를 포함하는 타이어정보를 무선주파수 통신을 이용하여 안테나모듈에 전송하는 전송단계를 포함한다.
타이어 공기압 감지시스템(TPMS)은 일반적으로 단방향 통신을 이용한다. 양방향 통신을 이용하게 되면 센서노드에도 RF수신장치를 설치하여 모니터링부의 신호를 전송받아야 할 뿐만 아니라, 센서노드와 모니터링부 간에 많은 데이터 패킷이 송/수신되기 때문에 전력 사용측면에서 효과적이지 못하기 때문이다.
단방향 TPMS 센서노드에서 전력이 공급되면 센서노드가 동작하기 시작하며 센서정보측정과 RF데이터 전송을 반복적으로 수행한다. 이는 전력이 공급되는 순간부터 센서노드는 차량의 운행상태 및 데이터의 중요도를 배제한 채, 같은 시간간격으로 모니터링부에 데이터를 전송한다는 것을 의미한다. 만약 차량이 정차하고 있는 경우와 같이 타이어의 변화가 없을 것으로 예상되는 상황에서도 센서노드는 끊임없이 모니터링부에 데이터를 전송하여 이에 따른 불필요한 전력 낭비를 초래하는 문제점이 있다.
기존 TPMS에서는 사용자가 지정된 타이어에 맞는 센서노드를 부착하게 하였다. 모니터링 디바이스는 오른쪽 앞바퀴에 장착하도록 센서노드를 왼쪽 뒷바퀴에 장착하더라도 확인할 방법이 없다.
예를들어 TPMS 매뉴얼을 통해 add1의 고유 주소를 갖는 센서노드는 차량의 왼쪽 앞바퀴에 장착하도록 하였으나, 사용자가 실수로 왼쪽 뒷바퀴에 해당 센서 노드를 장착한 경우를 가정하면, 모니터링 디바이스는 고유 주소 add1을 갖는 센서노드는 왼쪽 앞바퀴에 장착되어 있을 것으로 예상하고 데이터를 수집한다.
만약 add1의 고유주소를 갖는 센서노드는 왼쪽 뒷바퀴에 장착된 상태로 저압경보를 송신한다면 모니터링 디바이스는 실제 압력이 낮은 왼쪽 뒷바퀴가 아닌 매뉴얼상 위치인 왼쪽 앞바퀴의 압력이 낮아졌다고 판단하고 디스플레이한다. 이는 사용자에게 혼란을 줄 뿐만 아니라 데이터 신뢰성 판단을 어렵게 한다.
또한 기존의 센서 네트워크에서 저전력으로 운영하기 위해 Sleep, Wake-up모드 등의 기능이 탑재된 저전력 운영체제(TinyOS, NanoPlus, Contiki OS 등)들이 오픈 소스로 공개되어 있지만 해당 운영체제를 바로 적용하기에는 운영체제가 MCU의 레지스터 제어기능 지원 여부, MCU 성능 차이 등으로 인해 적용 여부의 어려움이 존재한다. 따라서 기존의 오픈소스로 공개되어 있는 저전력 운영의 방법 및 기법 등을 분석하고 TPMS 환경에 맞게 변형되어 적용할 수 있는 방법에 대해서 연구가 필요하다.
그리고 TPMS의 센서 모듈을 타이어 내부의 온도에 따라 현재 타이어의 위험 상태를 감지할 수 있으므로 센서 모듈에서 측정한 내부 온도의 영향 온도, 압력, 배터리 소모량의 정보의 위기 상태에 따라 펌웨어의 운영주기를 결정할 수 있는 방안을 고려하여 펌웨어를 설계할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 전술한 점들을 감안하여 안출된 것으로, TPMS 센서모듈을 운영하기 위한 저전력 TPMS 운영시스템 및 그 방법을 제공함에 있다. 또한 TPMS센서 MCU 상에서 동작하며 센서모듈을 운영하는데 있어서 전력의 소모량을 최소로 함을 목표로 한다. 그리고 센서 모듈에서 측정한 내부 온도의 영향 온도, 압력, 배터리 소모량의 정보의 위기 상태에 따라 펌웨어의 운영주기를 결정할 수 있는 저전력 TPMS 운영시스템 및 그 방법을 제공함에도 있다.
본 발명은 센서 노드와 모니터링 디바이스를 포함하는 저전력 TPMS 운영시스템에 있어서, 센서 노드의 가속도 센서값 변화를 통해 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 감지하는 차량 운행 감지부; 타이어에 장착된 각 센서 노드의 위치를 구분하여 네트워크를 형성하도록 센서 노드의 위치정보가 담긴 시스템 관리 프레임을 생성하는 타이어 위치등록부; 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하며, 기설정된 측정 횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출 상태에 따른 타이어 위기 상황을 구분하는 센서 측정부; 상기 센서 측정부의 타이어 위기 상황상태와 해당 측정값을 담아 상기 모니터링 디바이스에 전송할 데이터 프레임을 생성하는 센서 데이터 전송부; 및 차량 운행 감지부를 통해 감지하는 차량의 현 운행상태가 주행이고, 이전 운행상태가 주/정차일 경우, 타이어 위치등록이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한 차량운행 감지부는 이전 운행 상태를 기록장치로부터 읽어들이는 이전 운행상태 확인모듈; X-방향 가속도와 Z-방향 가속도를 측정하는 가속도 센싱모듈; X-방향 가속도 센서값과 Z-방향 가속도 센서값의 변화를 통해 감지하는 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 판단하는 차량상태 판단모듈;을 포함한다.
또한 타이어 위치등록부는 센서 노드의 고유 ID, X-방향 가속도 측정값, Z-방향 가속도 측정값을 포함하는 시스템 관리 프레임을 생성하고, 센서 노드는 타이어 위치등록 플래그를 확인하여 온 상태인 경우 타이어 위치를 등록하되, 상기 모니터링 디바이스와 네트워크 형성시에 전송되는 시스템 관리 프레임에 자기 고유의 ID를 전송하는 것을 특징으로 한다.
그리고 센서 측정부는 타이어에 장착된 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하는 측정모듈; 기설정된 측정횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출상태에 따른 타이어 위기상황을 구분하는 위기감지모듈; 및 상기 위기감지모듈의 위기감지시 위기상태 정보와 해당 센서 노드의 측정값을 생성하는 위기상태 데이터 생성모듈;을 포함한다.
한편, 저전력 TPMS 운영시스템을 이용한 저전력 TPMS 운영방법에 있어서, (a) 상기 저전력 TPMS 운영시스템의 제어부가 센서 노드의 가속도 센서값 변화를 통해 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 감지하도록 하는 단계; (b) 상기 제어부가 타이어에 장착된 각 센서 노드의 위치를 구분하여 네트워크를 형성하도록 센서 노드의 위치정보가 담긴 시스템 관리 프레임을 생성하도록 하는 단계; (c) 상기 제어부가 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하며, 기설정된 측정 횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출 상태에 따른 타이어 위기 상황을 구분하도록 하는 단계; (d) 상기 제어부가 타이어 위기 상황상태와 해당 측정값을 담아 상기 모니터링 디바이스에 전송할 데이터 프레임을 생성하도록 하는 단계; 및 (e) 상기 제어부가 차량의 현 운행상태가 주행이고, 이전 운행상태가 주/정차일 경우, 타이어 위치등록이 이루어지도록 하는 단계;를 포함한다.
바람직하게 제 (a) 단계는 (a-1) 상기 제어부가 이전 운행 상태를 기록장치로부터 읽어들이는 단계; (a-2) 상기 제어부가 X-방향 가속도와 Z-방향 가속도를 측정하도록 하는 단계; 및 (a-3) 상기 제어부가 X-방향 가속도 센서값과 Z-방향 가속도 센서값의 변화를 통해 감지하는 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 판단하도록 하는 단계;를 포함한다.
또한 제 (b) 단계는 상기 제어부가 센서 노드의 고유 ID, X-방향 가속도 측정값, Z-방향 가속도 측정값을 포함하는 시스템 관리 프레임을 생성하도록 한다.
또한 제 (b) 단계는 제어부가 센서 노드로 타이어 위치등록 플래그를 확인하여 온 상태인 경우 타이어 위치를 등록하되, 상기 모니터링 디바이스와 네트워크 형성시에 전송되는 시스템 관리 프레임에 자기 고유의 ID를 전송하도록 한다.
그리고 제 (c) 단계는 (c-1) 상기 제어부가 타이어에 장착된 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하도록 하는 단계; (c-2) 상기 제어부가 기설정된 측정횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출상태에 따른 타이어 위기상황을 구분하도록 하는 단계; 및 (c-3) 상기 제어부가 위기감지시 위기상태 정보와 해당 센서 노드의 측정값으로 위기상태 데이터를 생성하도록 하는 단계;를 포함한다.
상술한 바에 의하면, TPMS 센서모듈을 운영하여 TPMS센서 MCU 상에서 동작하며 센서모듈을 운영하는데 있어서 전력의 소모량을 최소로 하는 효과가 있다.
또한 TPMS 센서노드의 저전력 운영을 위하여 차량운행감지, 타이어 위치등록, 센서 측정, 센서 데이터 RF전송을 설계할 수 있고, 센서 모듈에서 측정한 온도, 압력, 배터리 소모량의 정보의 위기 상태에 따라 펌웨어의 운영주기를 결정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 TPMS 센서 노드동작을 나타낸 블록 다이어그램을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템을 나타낸 구성도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 차량 운행감지 알고리즘을 나타낸 순서도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 타이어 위치 등록 알고리즘을 나타낸 순서도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 센서 측정 알고리즘을 나타낸 순서도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 타이어 위기 감지알고리즘을 나타낸 순서도이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 센서 데이터 RF전송 알고리즘을 나타낸 순서도이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 프레임 구조를 나타낸 구성도이며,
도 9는 시스템관리 프레임 포맷을 나타낸 도면이고,
도 10은 8비트 CRC 오류 검출기를 나타낸 예시도이며,
도 11은 일반 데이터 프레임 포맷을 나타낸 예시도이고,
도 12는 경고 데이터 프레임 포맷을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
TPMS는 센서 노드와 모니터링 디바이스로 구성된다. 모니터링 디바이스는 운전석에 설치된 RF 수신기, 모니터링 장치를 포함하는 모니터링 디바이스로 구성된다. 그리고 센서 노드는 RF 송신기, 압력 센서, 온도 센서 그리고 XZ-방향 가속도 센서를 포함하고 타이어에 장착되는 점을 고려하여 QFN 7 * 7 * 2.2mm의 크기를 갖는다. 압력센서의 압력측정은 직접방식을 사용하며 차종별로 타이어 공기압의 측정 범위 중 하나를 갖는다. 일반 승용차용으로 100~450kPa와 라이트 트럭용으로 100~900kPa의 측정범위를 가질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
우선, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 TPMS 센서 노드 동작 블록 다이어그램을 나타낸 예시도이다.
본 발명에서는 TPMS센서 노드의 저전력 운영을 위한 주요 4가지 알고리즘을 설계한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 알고리즘별 동작을 블록 단위로 표현한 블록 다이어그램으로서, 타이어에 장착된 TPMS의 센서 노드는 리셋에 의해 시스템이 시작된다. 리셋의 유형은 센서 노드의 전원 온오프시의 리셋(POR : Power of Reset), 주기적인 웨이크업 인터럽트에 의한 리셋(PWU: Periodic Wake Up), 소프트웨어의 처리 시간을 감독하는 와치 독 타이머에 의한 리셋(COP:Computer Operating Properly Watchdog), 메모리 항목을 보호하고 MCU시스템의 상태를 제어하기 위해 수행되는 LVD(Low Voltage Detect)시 전압 값이 임계값 아래로 떨어지는 경우 발생하는 리셋, 비이상적인 고온 감지시 발생하는 리셋 등이 있다.
리셋에 의해 시작된 센서 노드는 리셋의 유형을 분석하여 주기적인 웨이크업 언터럽트에 의한 리셋을 제외한 리셋의 경우 레지스터 값을 설정하여 센서 노드의 하드웨어를 초기화하고 각 알고리즘에서 필요한 변수를 플래시 메모리에 기록한다. 주기적인 웨이크 업에 의한 리셋의 경우는 하드웨어의 초기화를 하지 않고 알고리즘들을 수행한다. 이 후 4가지 알고리즘을 통하여 TPMS의 기능을 수행한다. 이어서 4가지 알고리즘에 대해 상세히 기술하기로 한다.
이후, 차량 운행 감지 알고리즘에 따라 차량의 주/정차 및 주행 상태를 감지한다. 이는 차량의 상태에 따라 센서 데이터의 RF전송을 달리하여 센서 노드의 소모 전력을 최소화하기 위함이다. 이때 현재 차량 운행상태가 이전 상태인 주/정차 상태에서 주행상태로 감지되면 모니터링 디바이스가 타이어에 장착된 각 센서 노드의 위치를 구분할 수 있도록 센서 노드의 위치 정보가 담긴 시스템 관리 프레임을 전송한다. 만약 이전 운행 상태와 현재 운행상태를 비교하여 이미 등록이 이루어진 상황으로 판단된 경우 타이어 위치등록 알고리즘은 생략한다.
센서 노드의 위치 등록이 완료된 후 센서 측정 알고리즘에 따라 센서데이터의 정확성을 높이고 타이어 압력 저하 및 유출상태와 같은 위기 상황을 감지한다. 마지막으로 센서 측정 알고리즘에 의해 판단된 상황에 따라 일반적인 경우 일반 데이터 프레임, 위급 상황인 경우 경고 데이터 프레임을 만들고 버퍼에 저장한 후 다시 수면상태로 돌아간다. 버퍼에 저장된 프레임은 충돌을 피하기 위해 설정된 IFS(Inter Frame Space) 후에 RF를 통해 모니터링 디바이스에 전송한다. 이어서 위의 4가지 알고리즘에 대해 상세히 기술한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템을 나타낸 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 운행 감지부(1000), 타이어 위치등록부(2000), 센서 측정부(3000), 센서데이터 전송부(4000), 제어부(5000)를 포함한다.
차량 운행 감지부(1000)는 센서 노드의 가속도 센서값 변화를 통해 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 감지하는 구성이다. 이러한 기능을 수행하기 위한 차량운행 감지부(1000)는 이전 운행상태 확인모듈(1100), 가속도 센싱모듈(1200), 차량상태 판단모듈(1300)을 포함한다.
이전 운행상태 확인모듈(1100)은 이전 운행 상태를 기록장치로부터 읽어들이는 기능을 수행한다. 가속도 센싱모듈(1200)은 X-방향 가속도와 Z-방향 가속도를 측정하는 구성이다. 차량상태 판단모듈(1300)은 X-방향 가속도 센서값과 Z-방향 가속도 센서값의 변화를 통해 감지하는 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 판단하는 구성이다.
타이어 위치등록부(2000)는 타이어에 장착된 각 센서 노드의 위치를 구분하여 네트워크를 형성하도록 센서 노드의 위치정보가 담긴 시스템 관리 프레임을 생성하는 구성이다. 이러한 타이어 위치등록부(2000)는 센서 노드의 고유 ID, X-방향 가속도 측정값, Z-방향 가속도 측정값을 포함하는 시스템 관리 프레임을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템에서, 센서 노드는 타이어 위치등록 플래그를 확인하여 온 상태인 경우 타이어 위치를 등록하되, 상기 모니터링 디바이스와 네트워크 형성시에 전송되는 시스템 관리 프레임에 자기 고유의 ID를 전송하는 것을 특징으로 한다. 이러한 센서 노드는 타차와의 신호 충돌을 막고, 모니터링 디바이스가 악조건 상황에서도 충분히 인식할 수 있도록 모니터링 디바이스와 네트워크 형성시에 전송되는 시스템 관리 프레임에 자기 고유의 ID를 전송하도록 한다.
센서 측정부(3000)는 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하며, 기설정된 측정 횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출 상태에 따른 타이어 위기 상황을 구분하는 구성이다.
이러한 센서 측정부(3000)는 측정모듈(3100), 위기감지모듈(3200), 위기상태 데이터 생성모듈(3300)을 포함한다.
측정모듈(3100)은 타이어에 장착된 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하는 구성이다. 위기감지모듈(3200)은 기설정된 측정횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출상태에 따른 타이어 위기상황을 구분하는 구성이다. 위기상태 데이터 생성모듈(3300)은 위기감지모듈의 위기감지시 위기상태 정보와 해당 센서 노드의 측정값을 생성하는 구성이다.
센서 데이터 전송부(4000)는 센서 측정부의 타이어 위기 상황상태와 해당 측정값을 담아 상기 모니터링 디바이스에 전송할 데이터 프레임을 생성하는 구성이다.
제어부(5000)는 차량 운행 감지부(1000), 타이어 위치등록부(2000), 센서 측정부(3000), 센서데이터 전송부(4000)를 제어하는 구성으로서, 차량 운행 감지부를 통해 감지하는 차량의 현 운행상태가 주행이고, 이전 운행상태가 주/정차일 경우, 타이어 위치등록이 이루어지도록 제어할 수 있다.
이러한 제어부의 제어에 의한 저전력 TPMS 운영시스템을 이용한 방법을 살펴보면, 다음과 같다. 우선 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 운행 감지에 있어서, 저전력 TPMS 운영시스템의 제어부는 이전 운행상태를 읽어들이고(S1), 다음으로 가속도를 감지하여(S2), 현 운행 상태를 Flash 메모리에 기록하며(S3), 현 운행 상태를 판단하도록 한다(S4).
이때 현 운행상태가 정차인 경우, 타이어 위치등록 알고리즘을 위한 Flag를 오프하고, 주차인 경우, 주기적인 웨이크업 인터럽트에 의한 리셋(PWU Setting:Periodic Wake Up)을 수행하여 Sleep모드로 전환하여 소모전력을 최소화하도록 한다. 현 운행상태가 주행인 경우, 이전 운행상태를 판단(S5)하여 주/정차인 경우, 타이어 위치등록 알고리즘 Flag를 On시키도록 한다.
다음으로 제어부는 도 4에 도시된 바와 같이, 타이어 위치등록 알고리즘을 시작하도록 하는데 살펴보면, 제어부는 센서 노드가 타이어 위치등록 플래그를 확인하도록 하여(S11), 온 상태인 경우 타이어 위치등록 알고리즘을 수행하도록 한다. 이때, 센서 노드는 모니터링 디바이스가 악조건 상황에서도 충분히 인식할 수 있도록 측정 및 전송횟수를 설정(S12)하여 가속도를 측정(S13)하고, 시스템 관리 프레임에 담아(S14) 전송(S15)할 수 있도록 한다. 여기서, 모니터링 디바이스의 관점에서 센서 노드의 데이터 수신시 Link Address의 경우 타차의 네트워크에서도 존재할 수 잇으므로 고유적이지 않기 때문에 센서 노드는 최대 전송횟수(S16)만큼 전송이 완료(S17)된 이후 센서 측정 알고리즘을 수행한다.
다음으로, 제어부는 센서 측정 알고리즘을 수행하기 위해, 센서 노드가 위치등록완료된 이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정횟수(M)을 설정횟수(S21)에 따라 측정(S22) 및 보정(S23)하여 배열에 저장(S24)한다. 이때, 최대 측정횟수(S25)에 따라 측정이 완료(S26)되면 타이어 위기 감지알고리즘을 통해 압력, 온도, 배터리 레벨이 가질 수 있는 고온, 압력 저하 및 유출상태 등과 같은 타이어 위기 상황을 구분하여 상태정보와 해당 값을 모니터링 디바이스에게 알려줄 수 있도록 한다.
다음으로, 제어부는 타이어 위기감지 알고리즘을 수행하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 센싱 데이터(MMAX개 데이터)의 평균값(S31)을 이용하여 고온, 고압, 저압을 검출(S32)하고, 검출이 된 경우 해당 상태를 기록(S33)한다. 이때, 세 가지 위기 중 어느 것도 검출되지 않았을 때 마지막으로 압력유출상태를 검출하기 위해 압력데이터의 무빙 평균값을 계산하여 배열에 저장한다(S34). 여기서, 무빙 평균값이란 신호처리에서 쓰이는 윈도윙과 비슷한 개념으로 근접한 측정값들의 평균값을 말한다. 이와 같은 방법은 압력 측정값의 불규칙한 변화를 보정하여 최대한 실제 압력의 흐름과 유사하게하기 위함이다. 그리고 배열에 저장된 무빙 평균값의 기울기로 압력의 유출상태를 검출한다. 느린 유출로 판단되는 임계값이 넘지 않은 경우를 일반 상황, 느린 유출로 판단되는 임계값이 넘는 경우 빠른 유출이라 판단되는 임계값과 비교하여 느린 유출과 빠른 유출을 구분하고 해당 상태를 기록한다.
다음으로 제어부는 센서 데이터 RF전송 알고리즘을 수행하기 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, 타이어 위기를 감지한 상황들을 분류(S41)하여 일반 상태인 경우 상대적으로 긴 주기를 갖는 웨이크업 인터럽트를 설정하고 측정데이터를 담아 일반 데이터 프레임을 만들고 버퍼에 저장한다. 경고 상태인 경우 일반 모드에 비해 짧은 주기를 갖는 웨이크업 인터럽트를 설정(S42)하고 경고 상태에 따라(S43) 상태와 해당 값을 담아 경고 데이터 프레임(S44)을 만들고 버퍼에 저장한다.
앞서 기술한 내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
차량 운행 감지 알고리즘은 X-방향 가속도 센서와 Z-방향 가속도 센서값의 변화를 통해 차량의 주/정차 및 주행 상태를 감지하는 방법으로 차량의 상태에 따라 센서 데이터 RF전송을 달리하여 센서 노드의 소모 전력을 최소화하기 위해 설계한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 차량 운행감지 알고리즘을 나타낸 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, TPMS의 센서 노드가 리셋에 의해 시작되고 하드웨어의 초기과정을 거쳐 차량 운행 감지를 시작한다.
먼저, MCU RAM에 기록된 이전 운행상태를 읽어온 후, X-방향과 Z-방향의 가속도를 측정하여 현재 운행 상태를 파악하고 이를 MCU RAM에 기록한다.
다음 과정인 타이어 위치 등록 알고리즘은 모니터링 디바이스에서 센서노드의 위치를 판별할 수 있도록 센서 노드의 위치정보를 전송하는 과정이다.
본 발명의 일실시예에서는 앞서 설계한대로 차량의 운행 상태가 주/정차에서 주행으로 바뀐 경우마다 타이어의 위치 등록이 이루어지도록 정의한다. 따라서 현재 운행 상태가 주행인 경우는 이전 운행 상태와 비교하여 주/정차인 경우 타이어 위치 등록 알고리즘을 위한 플래그를 온 상태로 하고 주행인 경우 타이어 위치 등록이 이미 이루어진 것으로 판단하여 플래그를 오프 상태로 한다.
현재 운행 상태가 주차인 경우는 타이머를 설정한 후 다시 수면 상태로 돌아가고 정차인 경우는 등록 과정이 이미 이루어졌다고 가정하고 플래그는 오프 상태로 하지만 수면 상태로 돌아가지 않고 모니터링 디바이스에게 측정 정보를 제공할 수 있도록 한다. 또한 센서의 측정정보를 계속해서 전송하기 위해서 타이어 위치등록 알고리즘의 플래그만 오프 상태로 하고 센서 측정 알고리즘을 수행한다.
타이어 위치등록 알고리즘은 모니터링 디바이스가 타이어에 장착된 각 센서 노드의 위치를 구분하여 네트워크를 형성할 수 있도록 센서 노드의 위치 정보가 담긴 시스템 관리 프레임을 전송하는 알고리즘이다. 앞서 설계한 대로 시스템 관리 프레임에는 센서 노드의 고유 ID, X-방향 가속도 측정값, Z-방향 가속도 측정값이 담긴다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 타이어 위치 등록 알고리즘을 나타낸 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 센서 노드는 타이어 위치 등록 플래그를 확인하여 온 상태인 경우 타이어 위치등록 알고리즘을 수행한다. 단방향 통신을 고려하였을 때, 모니터링 디바이스는 센서 노드에게 재전송을 요청할 수 없기 때문에 센서 노드는 모니터링 디바이스가 악조건 상황에서도 충분히 인식할 수 있도록 측정 및 전송횟수를 KMAX로 설정하여 측정하고 시스템 관리 프레임에 담아 전송한다. 센서 노드는 이러한 네트워크 형성시에 전송되는 시스템 관리 프레임에 자기 고유의 ID를 전송한다. 모니터링 디바이스의 관점에서 센서 노드의 데이터 수신 시 Link Address의 경우 타차의 네트워크에서도 존재할 수 있으므로 고유적이지 않기 때문이다. 센서 노드는 최대 전송 횟수만큼 전송이 완료된 이후, 센서 측정 알고리즘을 수행한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 센서 측정 알고리즘을 나타낸 순서도이다. 센서 노드는 위치등록이 완료된 이후, 도 5에 도시된 바와 같은 과정의 센서 측정 알고리즘에 따라 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하여 배열로 버퍼에 저장한다. 측정 횟수는 타이어의 위기 상황을 감지할 수 있도록 MMAX로 설정하여 측정 및 보정하여 배열에 저장한다. 측정이 완료되면 타이어 위기 감지 알고리즘을 통해 압력, 온도, 배터리 레벨이 가질 수 있는 고온, 압력 저하 및 유출 상태 등과 같은 타이어 위기 상황을 구분하여 상태 정보와 해당 값을 모니터링 디바이스에게 알려줄 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 타이어 위기 감지알고리즘을 나타낸 순서도이다. 타이어 위기 감지 알고리즘에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 MMAX개 데이터의 평균값을 이용하여 고온, 고압, 저압을 검출하고 검출이 된 경우 해당 상태를 기록한다. 세가지 위기 중 어느 것도 검출되지 않았을 때 마지막으로 압력 유출 상태를 검출하기 위해 압력데이터의 무빙 평균값을 계산하여 배열에 저장한다. 이 때, 무빙 평균값이란 신호처리에서 쓰이는 윈도윙과 비슷한 개념으로 근접한 측정값들의 평균값을 말한다. 이와 같은 방법은 압력 측정값의 불규칙한 변화를 보정하여 최대한 실제 압력의 흐름과 유사하게 하기 위함이다. 그리고 배열에 저장된 무빙 평균값의 기울기로 압력의 유출 상태를 검출한다. 느린 유출로 판단되는 임계값이 넘지 않은 경우를 일반 상황, 느린 유출로 판단되는 임계값이 넘는 경우 빠른 유출이라 판단되는 임계값과 비교하여 느린 유출과 빠른 유출을 구분하고 해당 상태를 기록한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 센서 데이터 RF전송 알고리즘을 나타낸 순서도이다. 센서 측정 알고리즘은 센서 노드의 DLC계층을 구현하고 상황에 따라 전송해야 하는 프레임을 구분하여 전송하며 저전력 구현을 위해 상황에 따른 웨이크 업 인터럽트 주기를 조절하는 역할을 한다.
센서 측정 알고리즘을 통해 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하고 그 상황을 분류하였다. 센서 데이터 RF전송 알고리즘은 상황들을 분류하여 일반 상태인 경우, 상대적으로 긴 주기를 갖는 웨이크 업 인터럽트를 설정하고 측정 데이터를 담아 일반 데이터 프레임을 만들고 버퍼에 저장한다. 경고상태인 경우 일반 모드에 비해 짧은 주기를 갖는 웨이크 업 인터럽트를 설정하고 경고 상태에 따라 해당 값을 담아 경고 데이터 프레임을 만들고 버퍼에 저장한다. 경고 데이터 프레임의 Warning State 필드의 값을 다음의 표 1과 같다.
[표 1]
Figure 112016018110114-pat00001

한편, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 TPMS 운영시스템의 프레임 구조를 나타낸 구성도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 저전력 TPMS 운영시스템의 프레임 구조는 시스템관리 프레임부(100), 일반데이터 프레임부(200), 경고데이터 프레임부(300)를 포함할 수 있다.
시스템관리 프레임부(100)는 센서 노드의 위치 등록을 위한 구성이다. 이러한 기능을 수행하기 위한 시스템관리 프레임부(100)는 프레임 타입모듈(110), 예비 필드모듈(120), 링크 주소모듈(130), 센서 ID모듈(140), 가속도 X-방향모듈(150), 가속도 Z-방향모듈(160), 오류검출 필드모듈(170)을 포함한다.
프레임 타입모듈(110)은 시스템관리 프레임타입을 지정하는 기능을 수행한다. 예비필드모듈(120)은 데이터의 헤더에 센서 정보 비트를 추가하는 기능을 수행한다. 링크 주소모듈(130)은 센서 노드의 위치주소를 저장하는 기능을 한다. 센서 ID모듈(140)은 센서의 제품 일련번호를 저장한다. 가속도 X-방향모듈(150)은 TPMS 센서 노드 내의 가속도 센서모듈에서 측정된 X-방향의 가속도 값을 저장한다. 가속도 Z-방향모듈(160)은 TPMS 센서 노드 내의 가속도 센서모듈에서 측정된 Z-방향의 가속도 값을 저장한다. 오류검출 필드모듈(170)은 프레임의 오류를 검출하기 위한 기능을 수행한다.
시스템관리 프레임부(100)는 센서 노드의 위치등록과 함께 센서 노드의 장착 위치를 알려주기 위한 시스템 관리 프레임으로, 도 9에 도시된 바와 같이 총 56비트의 크기를 갖는다.
도 9는 시스템관리 프레임 포맷을 나타낸 도면이다.
도 9에서의 프레임 타입(Frame Type) 필드는 모니터링 디바이스에서 TPMS DLC(Data Link Control) 계층의 프레임들을 구분할 수 있도록 프레임의 고유번호를 표시하는 역할을 한다. 프레임 타입 필드의 값은 다음의 표 1과 같다. 시스템관리 프레임의 경우 프레임 타입 필드의 값은 '00'으로 정의된다.
표 2는 프레임 타입 필드의 정의를 나타낸 표이다.
[표 2]
Figure 112016018110114-pat00002
그리고 Link Address는 센서 노드의 위치 주소로 4비트의 크기로 총 16개의 주소를 가질 수 있어 하나의 모니터링 디바이스가 가질 수 있는 최대 타이어 개수는 16개가 된다. 2개의 Reserved 필드는 향후 TPMS 개발과 관련하여 헤더에 새로운 정보비트를 추가할 수 있도록 남겨두는 필드이다. 32 비트의 센서 ID는 제품 생산과정에서 세계적으로 유일하게 정해져 있는 고유한 것으로 일종의 제품 일련번호라고 할 수 있다. 가속도 X-방향은 TPMS 센서 노드 내의 가속도 센서 모듈에서 측정된 X-방향의 가속도 값이다. 마찬가지로 가속도 Z-방향은 TPMS센서 노드 내의 가속도 센서 모듈에서 측정된 Z-방향의 가속도 값이다. 마지막 FCS(Frame Check Sequence)는 모니터링 디바이스에서 프레임의 오류를 검출하기 위한 필드로 CRC 검출법을 사용한다. CRC 검출법은 도 10과 같이 구현되며 다항식은 다음의 수학식 1과 같다. 도 10은 8비트 CRC 오류 검출기를 나타낸 예시도이다.
[수학식 1]
y = x8 + x5 + x4 + 1
모니터링 디바이스는 시스템 관리 프레임의 가속도 센서 값을 통해 타이어의 위치를 구별하고 센서 ID와 Link Address를 함께 저장하여 데이터 프레임을 수신하였을 때 센서 ID 또는 Link Address를 통해 해당 프레임을 전송한 센서 노드를 알 수 있다.
일반 데이터 프레임부(200)는 정상상태에서 센서 측정값을 전송하기 위한 구성이다. 이러한 기능을 수행하기 위한 일반 데이터 프레임부(200)는, 프레임 타입모듈(210), 예비 필드모듈(220), 링크 주소모듈(230), 데이터 프레임모듈(240), 제1 센서노드 구분모듈(250), 트래킹 모듈(260), 오류검출 필드모듈(270)을 포함한다.
프레임 타입모듈(210)은 일반 데이터 프레임타입을 지정하는 기능을 수행한다. 예비 필드모듈(220)은 데이터의 헤더에 센서 정보 비트를 추가하는 기능을 수행한다. 링크 주소모듈(230)은 센서 노드의 위치주소를 저장하는 기능을 한다. 데이터 프레임모듈(240)은 프레임 정보를 나타내는 온도 비트(T), 압력 비트(P), 배터리 레벨 비트(V)를 사용하여 측정데이터만을 전송하도록 하는 기능을 수행한다. 제1 센서노드 구분모듈(250)은 Link Adderess필드의 값으로 해당 프레임을 송신한 센서 노드를 구분하도록 하는 기능을 수행한다. 트래킹 모듈(260)은 T,P,V 정보 비트를 이용하여 센서 고유 전송 주기에 전송하도록 하는 센서 프레임을 트래킹하도록 하는 기능을 수행한다. 오류검출 필드모듈(270)은 프레임의 오류를 검출하기 위한 기능을 수행한다.
센서의 측정값을 전송하기 위하여, 측정값의 상황에 따라 두가지 프레임으로 나누어 설계할 수 있다. 일반상태에서 측정값을 전송하기 위해 사용하는 일반 데이터 프레임과 위급 상황 발생시 측정값과 경고 정보를 전송하기 위해 사용하는 경고 데이터 프레임으로 나뉜다.
도 11은 일반 데이터 프레임 포맷을 나타낸 예시도이다.
일반 데이터 프레임은 도 11에 도시된 바와 같이, 48비트의 크기를 갖는다. 일반 데이터 프레임의 경우, 프레임 타입 필드의 값은 표 3에서 정의된 '01'으로 정의된다. Link Address필드는 센서 노드의 위치 주소로 모니터링 디바이스는 시스템 관리 프레임을 수신하여 저장해 두었던 위치 주소를 통해 해당 데이터 프레임을 송신한 센서 노드를 구분할 수 있다. Reserved 필드는 향후, TPMS 개발과 관련하여 헤더에 새로운 정보 비트를 추가할 수 있도록 남겨두는 필드이다.
표 3은 프레임 정보 비트의 정의를 나타낸 표이다.
[표 3]
Figure 112016018110114-pat00003
본 발명의 일실시예에서는 TPMS의 저전력 운영을 위하여 상황에 따라 필요한 측정 데이터만을 전송하여 불필요한 비트 사용을 제한한다. 이를 위해 프레임 정보를 나타내는 T, P, V 비트를 사용한다.
T, P, V 비트는 표 2와 같이 각각 해당 프레임의 페이로드에 온도, 압력, 배터리 레벨 값이 있는지 없는지를 나타내어 페이러드의 길이를 가변적으로 사용할 수 있도록 한다. 만약 T, P, V 비트가 '010'인 경우 모니터링 디바이스는 페이로드의 시작이 압력 측정값이라고 판단할 수 있다. 반면, '000'인 경우는 데이터는 없지만 타차 센서 노드와의 간섭 상황에서 충돌을 회피하기 위해 모니터링 디바이스에서 자차의 센서 프레임을 트래킹할 수 있도록 센서 고유 전송 주기에 전송하는 프레임이다. 마지막 FCS(Frame Check Sequence)에서는 CRC 검출법을 사용하여 프레임의 오류를 검출한다.
경고 데이터 프레임부(300)는 위급상황에서 센서 측정값을 전송하기 위한 구성이다. 이러한 기능을 수행하기 위한 경고 데이터 프레임부(300)는 프레임 타입모듈(310), 예비 필드모듈(320), 경고상태모듈(330), 센서 ID모듈(340), 페이로드모듈(350), 제2 센서노드 구분모듈(360), 오류검출 필드모듈(370)을 포함한다.
프레임 타입모듈(310)은 경고 데이터 프레임타입을 지정하는 기능을 수행한다. 예비 필드모듈(320)은 데이터의 헤더에 센서 정보 비트를 추가하는 기능을 수행한다. 경고상태모듈(330)은 위급상황에 따른 온도, 압력, 배터리 레벨의 측정기준값을 설정하는 기능을 수행한다. 센서 ID모듈(340)은 센서의 제품 일련번호를 저장하는 기능을 수행한다. 페이로드모듈(350)은 기설정된 위급상황에 따른 온도, 압력, 배터리 레벨에서 경고상태가 발생한 센서의 값을 전송하도록 한다. 제2 센서노드 구분모듈(360)은 센서 ID를 통해 송신한 센서 노드를 구분하도록 한다. 오류검출 필드모듈(370)은 프레임의 오류를 검출하기 위한 기능을 수행한다.
경고 데이터 프레임부(300)는 위급 상황 발생시 측정값과 경고 정보를 전송하기 위해 사용하는 프레임으로, 도 6에 도시된 바와 같이 56비트의 크기를 갖는다.
도 12는 경고 데이터 프레임 포맷을 나타낸 예시도이다.
경고 데이터 프레임의 경우 프레임 타입 필드의 값은 표 1에서 정의된 '10'으로 정의된다. Reserved 필드는 향후 TPMS 개발과 관련하여 헤더에 새로운 정보 비트를 추가할 수 있도록 남겨두는 필드이다.
도 12에서, Warning State필드와 Warning 데이터가 전송되는 페이로드는 각각 경고 상태와 상태값을 전송하는 필드이다. 경고 상태는 표 4에서와 같이 센서 측정 알고리즘에 의해 판단할 수 있는 온도, 압력, 배터리 레벨에서 존재하는 6가지의 위급상황이 있다. 또한 페이로드에는 경고 상태가 발생한 센서의 값이 전송된다.
[표 4]
Figure 112016018110114-pat00004
표 4는 경고상태와 각 상태별 데이터 값을 나타낸 표이다.
일반 데이터 프레임과 달리 위급 상황에 사용되는 경고 데이터 프레임은 같은 위치 주소를 가진 타차의 센서 노드의 데이터와의 충돌로 인한 손실을 최소화하여야 한다. 이러한 이유로 Link Address필드의 값으로 해당 프레임을 송신한 센서 노드를 구분하는 일반 데이터 프레임과는 다르게 경고 데이터 프레임은 센서 ID를 통해 송신한 센서 노드를 구분할 수 있도록 한다.
센서 ID는 Link Address에 비해 많은 비트를 차지하기 때문에 TPMS의 저전력 운영 관점에서는 비효율적이지만 위급 상황 발생시에는 시스템적으로 높은 신뢰도를 요구하므로 센서 ID를 사용한다. 마지막 FCS에서는 CRC검출법을 사용하여 프레임의 오류를 검출한다.
제어부(400)는 차량의 주행상태를 감지하여 프레임 정보를 나타내는 T, P, V 비트를 사용하여 측정데이터만을 전송하도록 제어하고, 센서 노드 리셋 시에 TPMS 센서 노드와 모니터링 디바이스 간의 네트워크를 형성하기 위한 타이어 위치를 등록하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
1000 : 차량 운행 감지부 1100 : 이전 운행상태 확인모듈
1200 : 가속도 센싱모듈 1300 : 차량상태 판단모듈
2000 : 타이어 위치등록부 3000 : 센서 측정부
3100 : 측정모듈 3200 : 위기감지모듈
3300 : 위기상태 데이터 생성모듈 4000 : 센서 데이터 전송부
5000 : 제어부
100 : 시스템관리 프레임부 110 : 프레임 타입모듈
120 : 예비 필드모듈 130 : 링크 주소모듈
140 : 센서ID모듈 150 : 가속도 X-방향모듈
160 : 가속도 Z-방향모듈 170 : 오류검출 필드모듈
200 : 일반데이터 프레임부 210 : 프레임 타입모듈
220 : 예비 필드모듈 230 : 링크 주소모듈
240 : 데이터 프레임모듈 250 : 제1 센서노드 구분모듈
260 : 트래킹 모듈 270 : 오류검출 필드모듈
300 : 경고데이터 프레임부 310 : 프레임 타입모듈
320 : 예비 필드모듈 330 : 경고상태모듈
340 : 센서 ID모듈 350 : 페이로드모듈
360 : 제2 센서노드 구분모듈 370 : 오류검출 필드모듈
400 : 제어부

Claims (10)

  1. 센서 노드와 모니터링 디바이스를 포함하는 저전력 TPMS 운영시스템에 있어서,
    상기 센서 노드의 가속도 센서값 변화를 통해 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 감지하는 차량 운행 감지부;
    타이어에 장착된 각 센서 노드의 위치를 구분하여 네트워크를 형성하도록 센서 노드의 위치정보가 담긴 시스템 관리 프레임을 생성하는 타이어 위치등록부;
    상기 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하며, 기설정된 측정횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 압력유출 상태에 따른 타이어 위기 상황을 구분하는 센서 측정부;
    상기 센서 측정부의 타이어 위기 상황상태와 해당 측정값을 담아 상기 모니터링 디바이스에 전송할 데이터 프레임을 생성하는 센서 데이터 전송부; 및
    상기 차량 운행 감지부를 통해 감지하는 차량의 현 운행상태가 주행이고, 이전 운행상태가 주/정차일 경우, 타이어 위치등록이 이루어지도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 센서 측정부는 압력유출상태를 검출하기 위해 압력 측정값의 불규칙한 변화를 근접한 측정값들의 평균값으로 보정하고, 압력유출을 구분하기 위한 임계값과 비교하여 느린 유출과 빠른 유출을 구분하며,
    상기 센서 데이터 전송부는 빠른 유출에 따른 경고상태인 경우, 일반 모드에 비해 짧은 주기를 갖는 웨이크 업 인터럽트를 설정하여 데이터 프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량운행 감지부는,
    이전 운행 상태를 기록장치로부터 읽어들이는 이전 운행상태 확인모듈;
    X-방향 가속도와 Z-방향 가속도를 측정하는 가속도 센싱모듈;
    X-방향 가속도 센서값과 Z-방향 가속도 센서값의 변화를 통해 감지하는 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 판단하는 차량상태 판단모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 위치등록부는 센서 노드의 고유 ID, X-방향 가속도 측정값, Z-방향 가속도 측정값을 포함하는 시스템 관리 프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 노드는 타이어 위치등록 플래그를 확인하여 온 상태인 경우 타이어 위치를 등록하되, 상기 모니터링 디바이스와 네트워크 형성시에 전송되는 시스템 관리 프레임에 자기 고유의 ID를 전송하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 측정부는
    타이어에 장착된 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하는 측정모듈;
    기설정된 측정횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출상태에 따른 타이어 위기상황을 구분하는 위기감지모듈; 및
    상기 위기감지모듈의 위기감지시 위기상태 정보와 해당 센서 노드의 측정값을 생성하는 위기상태 데이터 생성모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영시스템.
  6. 저전력 TPMS 운영시스템을 이용한 저전력 TPMS 운영방법에 있어서,
    (a) 상기 저전력 TPMS 운영시스템의 제어부가 센서 노드의 가속도 센서값 변화를 통해 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 감지하도록 하는 단계;
    (b) 상기 제어부가 타이어에 장착된 각 센서 노드의 위치를 구분하여 네트워크를 형성하도록 센서 노드의 위치정보가 담긴 시스템 관리 프레임을 생성하도록 하는 단계;
    (c) 상기 제어부가 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하며, 기설정된 측정 횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 압력유출 상태에 따른 타이어 위기 상황을 구분하도록 하는 단계;
    (d) 상기 제어부가 타이어 위기 상황상태와 해당 측정값을 담아 모니터링 디바이스에 전송할 데이터 프레임을 생성하도록 하는 단계; 및
    (e) 상기 제어부가 차량의 현 운행상태가 주행이고, 이전 운행상태가 주/정차일 경우, 타이어 위치등록이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하며,
    상기 제 (c) 단계에서 압력유출상태를 검출하기 위해 압력 측정값의 불규칙한 변화를 근접한 측정값들의 평균값으로 보정하고, 압력유출을 구분하기 위한 임계값과 비교하여 느린 유출과 빠른 유출을 구분하며,
    상기 제 (d) 단계에서 빠른 유출에 따른 경고상태인 경우, 일반 모드에 비해 짧은 주기를 갖는 웨이크 업 인터럽트를 설정하여 데이터 프레임을 생성하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 (a) 단계는,
    (a-1) 상기 제어부가 이전 운행 상태를 기록장치로부터 읽어들이는 단계;
    (a-2) 상기 제어부가 X-방향 가속도와 Z-방향 가속도를 측정하도록 하는 단계; 및
    (a-3) 상기 제어부가 X-방향 가속도 센서값과 Z-방향 가속도 센서값의 변화를 통해 감지하는 차량의 주차 또는 정차 또는 주행 상태를 판단하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 (b) 단계는,
    상기 제어부가 센서 노드의 고유 ID, X-방향 가속도 측정값, Z-방향 가속도 측정값을 포함하는 시스템 관리 프레임을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 (b) 단계는,
    상기 제어부가 센서 노드로 타이어 위치등록 플래그를 확인하여 온 상태인 경우 타이어 위치를 등록하되, 상기 모니터링 디바이스와 네트워크 형성시에 전송되는 시스템 관리 프레임에 자기 고유의 ID를 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 (c) 단계는,
    (c-1) 상기 제어부가 타이어에 장착된 각 센서 노드의 압력, 온도, 배터리 레벨을 측정하도록 하는 단계;
    (c-2) 상기 제어부가 기설정된 측정횟수에 따라 고온, 압력 저하 및 유출상태에 따른 타이어 위기상황을 구분하도록 하는 단계; 및
    (c-3) 상기 제어부가 위기감지시 위기상태 정보와 해당 센서 노드의 측정값으로 위기상태 데이터를 생성하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 TPMS 운영방법.
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