KR20150119907A

KR20150119907A - 전기 시간 영역 반사 측정을 사용하여 이동 차량 정보를 측정하는 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20150119907A
Application number: KR1020157025092A
Authority: KR
Inventors: 랜달 리로이 핸슨; 마이클 데이비드 로커비; 이안 로버트 마이어; 타일러 윌리엄 헤이쳐트
Original assignee: 인터내셔널 로드 다이나믹스 인코포레이션
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2015-10-26
Also published as: SA515360985B1; WO2014136037A1; CN105103207B; ZA201506204B; PE20151887A1; EA031250B1; EA030190B1; EA201500866A1; BR112015021430B1; PE20151845A1; US10006799B2; IL240961A0; PH12015501947B1; MY172651A; EP2965300B1; MY179993A; JP6381846B2; PH12015501946A1; US20210025750A1; JP2018119992A

Abstract

이동 차량 정보를 측정하는 시스템들, 장치 및 방법들이 제공된다. 이동 차량 정보는 이동 차량의 하나 이상의 휠들에 응답하도록 구성되는 센서에 의해 측정될 수 있으며, 휠들 중 하나 이상은 휠의 컨택트 위치에서 센서의 특성 임피던스를 변화시킨다. 센서의 임피던스의 변화를 측정하고 임피던스 변화를 신호로 변환할 수 있는 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템은 센서에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 데이터 처리 시스템은 그것으로부터 신호를 수신하고 이동 차량 정보를 추출한다.

Description

전기 시간 영역 반사 측정을 사용하여 이동 차량 정보를 측정하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING MOVING VEHICLE INFORMATION USING ELECTRICAL TIME DOMAIN REFLECTOMETRY}

관련 출원(들)에 대한 상호 참조

본 출원은 2013년 3월 4일에 출원된 미국 임시 특허 출원 일련 번호 제61/772,138호에 관한 것이고 35 USC §119(e) 하에 그것으로부터 국내 우선권 이익들을 주장하며, 그것의 전체 내용은 참고문헌에 의해 본 명세서에 분명히 통합된다.

본 출원은 2013년 3월 15일에 출원된 미국 실용신안 특허 출원 일련 번호 제13/835,797호에 관한 것이고 35 USC §119(e) 하에 그것으로부터 국내 우선권 이익들을 주장하며, 그것의 전체 내용은 참고문헌에 의해 본 명세서에 분명히 통합된다.

본 명세서에 개시된 실시예들은 지능형 운송 시스템들에 관한 것이다.

지능형 운송 시스템들은 데이터 수집, 통행료 징수, 차량 분류, WIM(weigh in motion), 및 다른 교통 감시 또는 교통 관리 시스템들을 수반할 수 있다.

예를 들어, WIM 시스템들은 더 안전하고 더 효율적인 방식으로 도로 시스템들의 동작을 증대시키기 위해 운전중인 차량들을 검출하고 가중하기 위해 사용된다.

WIM 시스템은 그것이 센서에 의해 감지됨에 따라, 전형적으로 차량이 센서 위에서 이동함에 따라 차량에 관한 정보를 획득하기 위해 하나 이상의 센서들을 사용한다. 일부 정보는 센서로부터 직접 측정될 수 있고, 다른 정보는 함께 동작하는 센서들의 조합으로부터 측정되고 유도될 수 있다.

측정될 수 있는 차량 정보는 예를 들어 차축들의 수, 차축 당 중량, 휠 당 중량, 차량 중량, 휠 카운트, 휠 간격, 차축 간격, 차축 간 간격, 차축 폭, 및 차축 및/또는 차량 속도를 포함한다. 또한 센서들에 의해 검출되는 차량들의 전체 수와 같은 집합 정보가 수집될 수 있다.

시간 영역 반사 측정

일반적으로, 시간 영역 반사 측정(TDR)은 특정 외형의 송신 라인이 공지된 특성 임피던스를 제공한다는 원리에 기초하는 측정 기술이다. 따라서, 송신 라인의 외형의 변화들은 TDR 기술들을 사용하여 측정될 수 있는 특성 임피던스의 변화들을 야기한다. 숙련자는 시간 영역 반사 측정이 광 또는 전기 신호들과 함께 사용될 수 있는 것, 및 실질적으로 광 및 전기 신호들이 물리적으로 상이하여 송신 라인 특성들의 변화들을 측정하기 위해 상이하게 숙련된 지식 및 장비를 필요로 하는 것을 이해할 것이다.

전기 송신 라인에서, 반사는 입사파가 특성 임피던스의 변화를 충족시킬 때마다 생성될 것이며, 이는 또한 불연속으로 공지된다. 그 다음, TDR 측정 기술들은 반사파로부터 송신 라인 내의 불연속의 위치 및 크기를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 반사파가 송신 라인을 따라 다시 이동하는데 걸리는 시간은 송신 라인을 따라 거리로 변환될 수 있다. 반사파의 전압의 크기는 특성 임피던스의 변화의 양을 산출하기 위해 사용될 수 있다.

TDR 측정 기술들은 그것이 반사된 신호들을 해석하는 복잡성을 완화하므로 입사파 형상에 대한 스텝 입력 전압을 사용할 수 있다. 소스- 또는 양 단부 터미네이션 송신 라인들에서, 스텝 입력 전압은 소스 임피던스와 송신 라인 임피던스 사이에서 분할된다. 소스 및 송신 라인 임피던스들이 일치되면, 이때 송신 라인을 따라 입사파의 왕복에 걸처 소스와 송신 라인 사이에서 측정되는 전압은 스텝 입력 전압의 반이다. 불연속들이 송신 라인 상에 존재하는 경우에, 측정되는 전압은 수신된 반사들로 인해 정확히 반에서 벗어날 것이다. 스위프 주파수를 갖는 파 변조와 같은, TDR 측정에 대한 다른 접근법들이 또한 사용될 수 있다.

영국 특허 출원 GB 2,250,813A는 차량들에 대한 계량 장치를 개시한다. 장치는 광 송신 특성들이 부하 아래에서 변화되고 탄성 재료의 압력 패드로 인케이싱되고 도로에 걸쳐 놓여 있는 광 섬유 케이블을 포함한다. 차량이 압력 패드를 횡단함에 따라, 시간 영역 반사계는 광 섬유 케이블로부터 다시 산란된 광의 강도를 감시함으로써 각각의 휠에 의해 가해지는 부하를 산출한다.

공지된 교통 관리 및 운송 관리 시스템들은 전형적으로 스트레인 게이지 타입 센서들, 예를 들어 기계적 스트레인 게이지 또는 압전 스트레인 센서를 사용하며, 그것은 송신 라인으로 구성되지 않는다. 그러므로, 스트레인 게이지 타입 센서들을 사용하는 기존 지능형 운송 시스템들은 전기 TDR(ETDR) 측정 기술들을 이용하지 않는 신호 처리 시스템들 및 디지털 처리 시스템들을 갖는다.

기존 지능형 운송 시스템들은 차량의 휠들이 센서 위에서 이동함에 따라, 센서에 의해 측정되는 차량의 물리적 성질에 대응하는 측정되거나 측정된 정보, 예를 들어 차량의 휠 중량들에 관한 정보의 충실도를 증가시킴으로써 개선될 수 있다. 기존 지능형 운송 시스템들은 또한 추가 휠 측정 파라미터들을 측정하는 능력을 추가함으로써 개선될 수 있다.

센서 상에서 휠 부하의 크기를 정확히 측정할 수 있는 것은 휠들의 수, 및/또는 휠 부하 또는 부하들이 센서 상에 인가되는 곳을 정확히 결정할 수 있는 것에서 개별 기술적 문제이다.

본 발명의 목적은 이동 차량 정보를 측정하는 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 이동 차량 정보를 측정하는 시스템이 제공되며, 시스템은 차량의 하나 이상의 휠들에 응답하도록 구성되는 센서로서, 상기 휠들 중 하나 이상은 휠의 컨택트 위치에서 센서의 특성 임피던스를 변화시키는 센서; 센서의 임피던스의 변화를 측정하고 및 임피던스 변화를 신호로 변환할 수 있는 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템; 및 신호로부터 차량 정보를 추출할 수 있는 데이터 처리 시스템을 포함한다.

시스템은 전기 시간 영역 반사 측정(ETDR)을 사용하여 측정되는 바와 같이 차축 당 휠들의 수, 휠 압력 및 휠 폭, 센서 상의 휠 위치 및 휠이 힘을 센서 상에 가하는 시간의 길이를 포함하는 휠 도로 컨택트 치수들을 포함하는, 이동 차량 정보를 측정하도록 구성된다. 또한, 차축 폭 및 차축 간 간격이 산출될 수 있다. 차축 폭은 하나의 차축을 따라 차량의 측정된 휠들 사이의 거리로 산출되는 차량의 차축의 폭으로 이해된다. 차축 간 간격은 하나의 차축 상의 한 세트의 휠들과 측정된 차량의 다른 차축 상의 다른 세트의 휠들 사이의 거리로 이해된다. 또한, 레인에서의 차량의 장소 또는 위치는 센서가 일반적으로 전체 레인을 마주치므로, 그들이 센서를 피함에 따라 차량의 휠들의 위치로부터 유도될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 이동 차량에 관한 정보를 측정하는 장치가 제공되며 장치는 임피던스가 인가된 부하에 응답하여 변화되는 센서; 센서를 따라 전기 신호를 송신하는 신호 소스; 센서에 의해 반사되는 반사된 전기 신호를 측정하는 수신기로서, 반사된 전기 신호는 센서의 임피던스 변화에 의해 야기되는 수신기; 및 반사된 전기 신호로부터 차량에 관한 정보를 추출하는 데이터 처리 시스템을 포함한다.

시스템 및 장치의 다양한 실시예들에서, 센서는 교통, 즉 차량들이 센서를 피하기 위해 도로에 가로로 통합되는 송신 라인을 포함한다. 센서 상에 가해지는 힘은 차량의 통과 휠의 중량으로 인해, 송신 라인의 구조에서 편향을 야기하며, 그것에 의해 힘이 인가되는 송신 라인의 임피던스에 영향을 미친다. 임피던스 변화는 ETDR 기술들을 사용하여 측정되, 차량 정보는 신호 처리 시스템들 및 디지털 처리 시스템들을 사용하여 측정된 임피던스 변화들로부터 추출된다.

일 실시예에서, 송신 라인을 포함하는 센서는 정확성을 개선하기 위해 라인을 따르는 모든 위치에서 교정될 수 있다.

다른 실시예에서, 센서는 그것을 탄성 및 내구 하우징에 인케이싱함으로써 보호된다.

추가 실시예에서, 센서는 도로 위에 위치될 수 있다. 대안 실시예에서, 센서는 도로 표면과 동일 높이로 위치될 수 있다. 다른 대안 실시예에서, 센서는 도로 표면 아래에 위치될 수 있다.

센서는 일 실시예에서 일반적으로 차량들의 이동에 대해 가로로 배향되어, 도로의 폭에 걸친다. 대안 실시예에서, 센서는 도로의 한 레인에 걸친다. 그러나, 숙련자는 상이한 센서 배향들, 배치들, 및 길이들이 가능한 것을 이해할 것이다.

본 발명의 다른 양태에서, 시간 영역 반사 측정을 사용하여 이동 차량 정보를 측정하는 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서, 방법은 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리를 사용하여 센서의 임피던스의 변화를 측정하는 단계; 임피던스 변화를 신호로 변환하는 단계; 및 차량 정보를 추출하기 위해 신호를 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다양한 양태들 및 실시예들에서, 이동 차량 정보를 측정하는 ETDR의 사용은 공지된 지능형 운송 시스템들과 비교하여 추가 데이터, 및 이전에 공지된 차량 정보 시스템들에 비해 더 신뢰성있는 정보를 제공한다. 다른 실시예에서, 이동 차량 정보를 측정하는 ETDR의 사용은 공지된 시스템들에 비해 더 비용 효과적일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 이동 차량 정보를 측정하는 ETDR의 사용은 단일 ETDR 센서를 사용하여, 공간 데이터를 포함하는, 상세한 차량 정보의 수집을 허용한다. 이것은 공지된 시스템들을 사용하는 비용 효과적인 방식으로 합리적으로 획득가능하지 않은 공간 데이터를 포함한다.

다른 실시예에서, 차량의 중량은 휠 도로 컨택트 길이에 걸쳐 ETDR 기술들을 사용하여 측정되는 순간 휠 센서 컨택트 지속 기간과 연관되는 휠 압력을 적분함으로써 산출될 수 있다. 휠 도로 컨택트 길이는 그들이 ETDR 센서 위에서 이동함에 따라 차량의 속도, 구체적으로 차량의 휠들의 속도 및 휠 센서 컨택트 지속 기간에 의해 결정된다. 그 다음, 차량의 중량은 차량의 각각의 휠에 대해 산출되는 중량의 합으로 산출된다. 각각의 차축의 중량은 차축과 연관되는 각각의 휠에 대한 중량의 합으로 산출된다.

숙련자는 일반적으로, 도로 상에 이동하는 차량이 휠들을 갖는 것, 휠들이 차량과 동일한 속도로 이동하고 있는 것, 및 휠들이 타이어들과 실제로 동의어인 것을 이해할 것이다. 숙련자는 또한 차량 속도가 다양한 방식들로(예컨대, 속도 측정 시스템을 통해) 결정될 수 있는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 차량 속도는 공지된 거리만큼(센서들 사이에서) 센서의 2개의 인스턴스들을 분리함으로써 산출될 수 있으며, 그 다음 차량이 센서의 2개의 인스턴스들 사이의 고정 거리를 이동하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 차량 속도를 산출한다. 센서들은 2개의 ETDR 센서들, 또는 루프 센서들, 기계적 스트레인 게이지들, 또는 압전 센서들, 또는 상이한 센서 타입들의 조합과 같은 다른 공지된 센서들일 수 있다. 차량 속도는 또한 레이더 또는 다른 공지된 기술들(일반적으로 속도 측정 시스템으로 공지됨)에 의해 측정될 수 있다. 시스템이 차량의 중량을 산출하기 위해, 시스템은 이동 차량의 속도 측정을 수신할 필요가 있다.

일 실시예에서, 이동 차량 정보의 측정은 온도 센서들, 속도 센서들, 루프 또는 차량 존재 센서들, 가속도계 센서들, 지진 센서들, 음향 센서들, 또는 관련된 도로 조건, 도로 환경, 또는 차량 정보를 수집하는데 적절한 임의의 다른 센서와 같은 다른 비-ETDR 센서들과 조합하여 사용될 수 있는 하나 이상의 ETDR 센서들을 포함한다.

본 발명의 다양한 양태들 및 실시예들에서, 장치, 시스템 또는 방법에 의해 수집되는 차량 정보 및/또는 데이터는 데이터 저장소에 저장될 수 있다. 일 실시예에서, 다양한 형태들의 정보(예를 들어 데이터)는 가상 사설 네트워크(VPN) 또는 인터넷과 같은 네트워크를 통해 이용가능해질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 데이터 저장소는 하드 드라이브 또는 고체 상태 드라이브, 또는 다른 공지된 저장 기술일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 데이터 저장소는 사용자가 정보 및/또는 데이터를 수집할 수 있는 물리 인터페이스, 예를 들어 직렬 포트, 병렬 포트, 이더넷 포트, usb 포트, 또는 다른 공지된 컴퓨터 인터페이스를 가질 수 있다.

숙련자는 정보가 미가공 또는 처리된 형태일 수 있는 것, 또는 데이터의 형태인 정보가 이동 차량 정보를 측정하는 시스템, 장치 또는 방법의 동작과 관련되는 시스템, 장치 또는 방법에 의해 생성되고, 차량과 도로의 상호작용을 포함하는, 차량 정보에 단독으로 제한되지 않는 메타데이터, 또는 다른 데이터일 수 있는 것을 이해할 것이다.

비제한 실시예들은 첨부 도면들과 함께 해석될 때 비제한 실시예들의 이하의 상세한 설명에 대한 참조에 의해 더 완전히 이해될 수 있다:
도 1a는 차량 정보를 측정하는 예시적 실시예 시스템의 시스템 블록도이다;
도 1b는 차량 정보를 측정하는 예시적 실시예 시스템의 시스템 블록도이다;
도 2는 차축 및 중량을 결정하는 예시적 실시예 시스템의 시스템 블록도이다;
도 3은 휠 카운트를 결정하는 예시적 실시예 시스템의 시스템 블록도이다;
도 4는 차량의 공간 프로파일을 결정하는 예시적 실시예 시스템의 시스템 블록도이다;
도 5a는 복수의 ETDR 센서들, 차량 존재 센서, 및 온도 센서를 사용하여 차량 정보를 측정하는 예시적 실시예 시스템의 시스템 블록도이다;
도 5b는 휠 아날로그 프런트 엔드의 예시적 실시예의 블록도이다;
도 6a-도 6c는 각각 ETDR 센서의 예시적 실시예의 사시도, 상면도, 및 라인 A-A를 따르는 단면도이다;
도 7a-도 7f는 각각 ETDR 센서의 예시적 실시예의 상면도, 및 단부도, 라인 A-A 및 B-B를 따르는 단면도들, 및 상세도들(A 및 B)이다; 그리고
도 7g-도 7i는 센서(12)에 의해 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템(906)에 제공되는 차량 데이터로부터의 데이터 이미지들의 예들을 도시한다.
도면들은 반드시 축척에 따라 도시되는 것은 아니고 팬텀 라인들, 도식 표현들 및 단편도들에 의해 예시될 수 있다. 임의의 경우들에서, 실시예들의 이해를 위해 필요한 상세들(및/또는 인지하기에 어려운 다른 상세들을 제공하는 상세들)이 생략될 수 있었다.
대응하는 참조 부호들은 도면들의 수개의 도표들 도처에서 대응하는 구성요소들을 표시한다. 수개의 도표들 내의 요소들은 단순성 및 명확성을 위해 예시되고 반드시 축척에 따라 도시되는 것은 아니었다. 예를 들어, 도표들 내의 요소들 중 일부에 대한 치수들은 다양한 현재 개시된 실시예들의 이해를 용이하게 하기 위해 다른 요소들에 비해 강조될 수 있다. 게다가, 상업적으로 실현가능한 실시예들에서 유용하거나 필요한 공통이지만, 잘 이해된 요소들은 종종 본 개시의 다양한 실시예들의 덜 방해된 도면을 용이하게 하기 위해 도시되지 않는다.

비제한 실시예(들)의 상세한 설명

이하의 상세한 설명은 단지 본질적으로 대표적이고 설명된 실시예들 또는 설명된 실시예들의 응용 및 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "대표적인" 또는 "예시적인"은 "일 예, 사례, 또는 예시의 역할을 하는 것을" 의미한다. "대표적인" 또는 "예시적인"으로 본 명세서에 설명되는 임의의 구현은 반드시 다른 구현들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다. 아래에 설명되는 구현들 모두는 당해 기술에서 통상의 기술자가 본 개시의 실시예들을 제조하거나 사용할 수 있도록 제공되는 대표적인 구현들이고 청구항들에 의해 정의되는 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서의 설명의 목적들을 위해, 용어들 "상부", "하부", "좌측", "후면", "우측", "전면", "수직", "수평", 및 그것의 파생어들은 도면들에서 지향되는 바와 같은 예들과 관련될 것이다. 더욱이, 이전 기술 분야, 배경기술, 간단한 개요 또는 이하의 상세한 설명에 제시되는 임의의 표현되거나 암시된 이론에 의해 구속될 의도가 없다. 또한 첨부된 도면들에 예시되고, 이하의 명세서에 설명되는 특정 디바이스들 및 프로세스들은 첨부된 청구항들에 정의되는 단순히 대표적인 실시예들(예들), 양태들 및/또는 개념들이라는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 개시되는 실시예들과 관련되는 특정 치수들 및 물리 특성들은 청구항들이 분명히 다르게 명시하지 않으면, 제한적인 것으로 해석되지 않는다. "적어도 하나의"는 "하나의"와 등가라는 점이 이해된다. 양태들(예들, 변경들, 수정들, 선택들, 변형들, 실시예들 및 그것의 임의의 균등물)은 도면들을 참조하여 설명된다. 본 발명은 청구항들에 의해 제공되는 발명 대상에 제한되고, 본 발명은 도시되고 설명된 특정 양태들에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다.

본 발명의 다양한 양태들 및 실시예들은 이제 도표들을 참조하여 설명될 것이다.

대표적인 시스템 및 동작

이제 도 1a를 참조하면, 이동 차량 정보를 측정하는 시스템 및 장치의 일 실시예가 도시된다. 이러한 실시예는 차축 당 휠들의 수, 휠 압력 및 휠 폭, 센서 상의 휠 위치 및 휠이 힘을 센서 상에 가하는 시간의 길이를 포함하는 휠 도로 컨택트 치수들과 같은 이동 차량에 대한 정보를 측정할 수 있다. 획득되는 차량 정보로부터, 차축 폭, 차축간 간격, 및 레인 위치가 결정될 수 있다. 차량 속도, 차량 길이, 및 차량 카운트는 추가 센서들과 함께 이러한 실시예를 사용하여 측정될 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같은 시스템 및 장치의 이러한 실시예의 동작에서, 수정 발진기(2)는 10 MHz(메가헤르츠) 참조 클록 신호와 같은, 스위프 클록 신호를 생성하며, 이는 고대역폭 드라이버(4)에 의해 버퍼링된다. 수정 발진기(2)는 또한 베이스 XO 2로 칭해진다. 신호는 하이브리드 회로(15)를 통해 송신 라인으로 구동되며, 이는 동축 리드 케이블(32), 인쇄 회로 기판(PCB) 트레이스(도시되지 않음), 및 파라미터 외란 센서(12)로 구성될 수 있다. 파라미터 외란 센서(12)는 또한 PDS(12) 또는 센서(12)로 칭해진다. 대역폭 민감 영역(9) 내의 시스템의 구성요소들은 부하(11)(부하(11)는 도 1b에 도시됨)의 공간 특징들을 재생하기 위해 높은 주파수를 통과시킬 수 있어야 한다.

파라미터 외란 센서(PDS)

숙련자는 파라미터 외란 센서(12)(PDS는 파라미터 외란 센서를 나타냄)가 일 실시예에서 도로의 표면에 가로로 위치되고, 그것 내에 내장되고, 그것과 동일 높이인 송신 라인의 일부인 것을 이해할 것이다. 숙련자는 또한 신호가 전체 송신 라인을 따라 이동하는 것, 및 전체 송신 라인이 다른 실시예들에서 전체 센서로 간주될 수 있는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 시스템 및 장치와의 사용을 위한 예시적 PDS 구성의 설명은 상세한 설명의 "센서"라는 제목의 섹션 아래에 제공된다.

PDS(12)는 임피던스를 예측가능 방식으로 변화시킬 수 있도록 구성된다. 본 발명의 일 실시예에서, PDS(12)는 범위가 10 제곱 인치 당 파운드(PSI; pounds per square inch)에서 150 PSI에 이르는 타이어 압력들을 갖는 차량들에 대한 임피던스의 검출가능 변화들을 생성하도록 구성된다. 다른 실시예에서, PDS(12)는 1.5 인치의 검출가능 가로 공간 분해능을 허용하도록 구성되며, 이는 전자 인터페이스의 능력들과 협력하여 획득된다. PDS(12)는 반사들을 최소화하는 적절한 터미네이터(10)에 부착되며, 이는 PDS(12)의 특성 임피던스, 예를 들어 1% 50 오옴 저항기와 밀접하게 정합하는 터미네이션 저항기이다.

전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템

임의의 임피던스는 송신 라인에서 신호의 소스를 향해 다시 이동하는 반사들에서 휠 부하 결과들에 의해 생성되는 것들과 같은 송신 라인을 따라 부정합된다. 하이브리드 회로(15)는 이러한 반사들을 수신기(21)에 지향시키며, 그들이 증폭되고, 그 다음에 아날로그-디지털 변환기(24)에 의해 디지털화된다. 아날로그-디지털 변환기(24)는 ADC(24)로 칭해질 수 있다. 수신기(21)는 수신기 증폭기로 칭해질 수 있다. 변환되고 샘플화된 데이터는 필드 프로그램가능 게이트 어레이(28)에 의해 처리된다. 필드 프로그램가능 게이트 어레이(28)는 FPGA(28)로 칭해질 수 있다. 그 다음, FPGA(28)에 의해 처리되는 것과 같은 데이터는 차량에 관한 원하는 정보를 획득하기 위해 컴퓨터(34)에 의해 더 처리된다. 컴퓨터(34)는 이더넷 포트(36)에 연결된다.

스위프 클록 기간은 PDS(12)를 가로지르는 파의 왕복 시간보다 더 크게 되도록 선택된다. 이하의 방정식은 디바이스 및 시스템이 동작할 수 있는 최대 스위프 클록 주파수를 산출한다:

주파수_최대 = 1 / 시간_최소;

본 발명의 시스템 및 장치의 일 실시예에서, 전체 송신 라인 지연은 PDS(12) 지연, 리드 케이블(32) 지연, 및 PCB 트레이스 지연을 포함할 수 있다. 따라서, T_최소 = 4 x(D_PDS + D_리드 + D_트레이스)이다. 다른 실시예에서, T_최소는 리드 케이블 및 트레이스 길이와는 관계없이, 단지 4 x(D_PDS)만큼 작게 될 수 있다. 그 다음, 다수의 에지들은 시간의 임의의 경우에 전체 송신 라인 내에 존재할 것이지만, 단지 하나의 에지가 PDS(12) 그 자체 내에 있을 것이다. 수신기(21)에서 입증되는 신호는 다수의 반사들의 중첩으로 구성될 것이지만, 리드 케이블 및 PCB 트레이스로부터의 반사들은 일정하고 PDS(12)로부터 반사만을 남긴 채 감산되는 베이스라인일 수 있다. 그러므로, 시간_최소 = 4(지연_PDS)이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 수정 발진기(2)는 10 메가헤르츠(MHz) 참조 클록 신호를 생성한다. 드라이버(4)는 클록 신호를 버퍼링하고, 고에지 레이트 신호, 예를 들어 300 피코초 상승/하강 신호들을 갖는 저전압 포지티브 이미터 결합 로직(LVPECL)을 생성하기 위해 사용된다. 이러한 고에지 레이트 신호는 하이브리드 회로(15) 및 송신 라인으로 구동된다.

하이브리드 회로(15)는 송신되고 수신된 신호들을 송신 라인으로 및 송신 라인으로부터 결합하기 위해 사용된다. 스위프 클록 신호는 센서(12)의 단부에서 드라이버(4)로부터 터미네이션(10)으로 이동하고, 반사된 신호들은 송신 라인, 바람직하게는 센서(12)에서 임피던스 부정합의 소스로부터 수신기(21)로부터 이동한다. 하이브리드 회로(15)는 송신된 신호를 인지하지 않고 수신기(21)가 반사된 신호들을 인지하는 것을 허용한다. 하이브리드 회로(15)의 기본 기능은 그것이 송신되고 수신된 신호들 둘 다를 포함하는 복합 신호로부터 송신 신호를 감산하여, 수신된 신호만을 산출한다. 추가적으로, 수신된 신호는 일 실시예에서 10의 이득만큼 증폭된다.

본 발명의 일 실시예에서, 순간 전압 억제 보호 회로조직(30)은 정전 방전(ESD) 또는 낙뢰 유도 서지들로부터 장치 또는 시스템 하드웨어를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 보호 회로조직이 충분히 낮은 커패시턴스를 가질 때, 그것은 장치 또는 시스템의 대역폭에 인지 가능하게 영향을 미치지 않는다. 순간 전압 억제는 TVS로 언급될 수 있다.

리드 케이블(32)은 하이브리드 회로를 PDS(12)에 연결하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 리드 케이블(32)은 50 오옴의 특성 임피던스를 가지고 삼(3) 피트 길이 아래에 있지만, 숙련자는 상이한 리드 케이블 길이 또는 특성 임피던스를 선택하는 것이 가능한 것을 이해할 것이다.

수신기 증폭기(21)의 기능은 하이브리드 회로(15)로부터 수신된 신호를 증폭하고 증폭된 차동 신호를 아날로그-디지털 변환기(24)(ADC)로 구동하는 것이다. 바람직하게는, 수신기(21)의 출력의 대역폭은 900 MHz이다. 일 실시예에서, 4의 증폭 계수를 갖는 완전 차동 증폭기가 사용될 수 있다. 숙련자는 상이한 증폭기 설계들이 사용될 수 있는 점을 이해할 것이다.

ADC(24)는 수신기 증폭기(21)로부터의 신호를 디지털화하기 위한 것이다. 또한, ADC(24)는 위상 고정 루프(6)로부터 샘플링 클록 신호를 수신한다. 위상 고정 루프(6)는 또한 PLL(6)로 칭해진다. 수신기(21)로부터의 신호의 샘플링된 버전을 표현하는 ADC(24)의 디지털 출력은 필드 프로그램가능 게이트 어레이(28)에 연결된다. 필드 프로그램가능 게이트 어레이(28)는 또한 FPGA(28)로 칭해진다. 일 실시예에서, ADC(24)는 104.88 초당 메가 샘플들(MSPS; mega samples per second)를 갖는 분해능의 12비트를 갖는다. 숙련자들은 상이한 샘플링 속도들을 갖는 상이한 ADC 분해능들이 (그렇게 원한다면) 사용될 수 있는 것을 이해한다는 점이 이해될 것이다. 위상 고정 루프(6)는 등가 시간 샘플링 기술의 사용을 허용하는 샘플링 클록을 생성하기 위한 것이다. 등가 시간 샘플링은 실제 샘플링 속도보다 훨씬 더 높은 유효 샘플링 속도를 허용하는 공지된 기술이다.

일 실시예에서, PLL(6)은 104.88 MHz 샘플링 클록을 10 MHz 스위프 클록에 고정하기 위해 사용된다. 이러한 비율은 1311/125이고, ADC가 스위프 클록의 125 사이클 후에 1311 균일 이격 위치들에서 반사된 신호를 샘플링하도록 선택된다. 그러므로, 이러한 실시예에서, 이러한 파라미터들의 경우, 숙련자는 리드 케이블 길이가 RG-58(동축 케이블의 타입)의 3 피트인 13피트의 실제 센서 길이가 적절한 것을 이해할 것이다. 숙련자는 또한 상이한 센서들 길이들 또는 리드 케이블 길이들이 상이한 샘플링 조건들 하에 사용될 수 있는 것을 이해할 것이다.

데이터 처리 시스템

FPGA(28)는 ADC(24)로부터 ETDR 데이터를 수신 및 처리하고, 그것을 (감시 인터페이스를 통해) 컴퓨터(34)에 송신하기 위한 것이다. 컴퓨터(34)는 디지털화되고 FPGA 처리된 신호 데이터를 처리하기 위해 FPGA(28)와 협력한다. 일 실시예에서, 컴퓨터(34)는 FPGA(28)로부터 수신되는 개별 휠 부하 이벤트들을 다수의 차량 프로파일 정보를 포함하는 차량 기록들로 집합한다. 일 실시예에서, 컴퓨터(34)는 모듈에 관한 컴퓨터이다. 숙련자는 그 대신에 사용될 수 있는 다른 등가 컴퓨팅 또는 내장 컴퓨팅 솔루션들이 있는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 이러한 처리 단계들은 ADC 샘플 수신, 샘플 재정렬, 스위프 평균화, 스위프 구역 통합, 및 위치 감시를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 구역은 휠 또는 휠들로부터, 부하, 또는 외란을 경험하고 있는 PDS(12)의 길이를 따라 가로로 위치되는 위치들과 연관되는 샘플들의 범위를 언급한다. 예를 들어, PDS(12)를 가로지르는 자동차는 차축 당 두 개(2)의 구역들을 생성할 것이며, 즉 하나의 구역은 각각의 차축에 대해 좌측 타이어를 위한 것이고 하나의 구역은 우측 타이어를 위한 것이다. 각각의 구역은 휠 상에 넓게 집중되는 다수의 샘플 위치들이다. 그 다음, 그러한 샘플 위치들 값들은 기본 타이어 중량을 생성하는 휠 센서 컨택트 지속 기간 동안 통합된다. 그 다음, 차량의 속도가 공지되면, 절대 중량 또는 평균 압력은 차량의 기본 중량 및 속도로부터 산출될 수 있다.

일 실시예에서, 디지털 샘플들은 ADC(24) 샘플 레이트에 대응하는 104.88 초당 메가 샘플들(MSPS)에서 FPGA(28)로 클록된다. 1311 균일 이격 반사들을 수집하기 위해 사용되는 등가 시간 샘플링 기술로 인해, 샘플들은 시퀀스로부터 FPGA(28)에 도달할 것이다. 샘플들을 재정리하기 위해, 그들은 125 모듈러 1311만큼 증가하는 어드레스 포인터를 사용하여 FPGA(28)의 내부 메모리 위치들에 배치된다. 전체 세트의 1311 연속 샘플들은 스위프를 구성한다. 외부 존재 검출 디바이스 또는 차량 존재 센서, 예를 들어 유도 루프 센서, 라이트 커튼, 마이크로웨이브 센서 또는 음향 센서들은 휠들이 PDS(12)에 없는 것을 보장하기 위해 사용된다. 휠들이 없을 때, 하나 이상의 스위프들은 베이스라인 스위프 또는 제어 스위프를 조립하기 위해 평균화될 수 있다. 베이스라인 스위프는 그것이 PDS(12)의 외란되지 않거나 언로딩된 인스턴스의 전류 특성들을 정확히 표현하는 것을 보장하기 위해 빈번히 재생성된다. 그 다음, 유입 스위프들은 베이스라인 스위프에 비교되고 검출되는 임의의 중요한 차이는 외란의 기초를 형성한다. 외란 구역은 차량의 차축의 주어진 측 상에서 단일 또는 멀티 휠 어레이에 대한 폭에 제한된다. 따라서, 구역은 스위프 내에 연속 샘플들의 서브세트만을 포함하지만, 외란 폭에서 변형들을 동적으로 수용하기 위해 치수를 조절할 수 있다. 각각의 구역은 외란의 폭 및 지속 기간 동안 통합된다. 외란이 PDS(12)를 나가면, 시작 시간, 위치, 폭, 기간, 및 기본 중량과 같은 파라미터들은 메모리에 저장되고 인터럽트 플래그는 컴퓨터(34)에 새로운 휠 이베트가 발생했다는 것을 시그널링하기 위해 설정된다. 인터럽트가 컴퓨터(34)에 의해 검출되면, 그것은 휠 이벤트 데이터를 컴퓨터(34)의 클록에 의해 결정되는 속도로 FPGA(28)의 메모리로부터 검색할 수 있다.

차량 파라미터들을 측정하는 시스템 구성들

휠 압력 및 휠 도로(센서) 치수들의 측정

이제 도 1b를 참조하면, 이동 차량 정보를 측정하는 시스템 및 디바이스의 다른 실시예가 도시된다. 이러한 실시예는 차축 당 휠들의 수, 휠 압력 및 휠 폭, 센서 상의 휠 위치 및 휠이 힘을 센서 상에 가하는 시간의 길이를 포함하는 휠 도로 컨택트 치수들과 같은 이동 차량에 관한 정보를 측정할 수 있다. 획득되는 차량 정보로부터, 차축 폭, 차축간 간격, 및 레인 위치가 또한 결정될 수 있다.

이러한 실시예에서, 베이스 수정 발진기(2)는 베이스 수정 발진기(2)의 속도로 스텝 입력 입사 신호를 생성하기 위해 드라이버(4)와 협력한다. 입사 신호는 하이브리드 회로(15)를 통해 센서(12)로 구동되며; 하이브리드 회로(15)는 브리지(15)로 칭해질 수 있다. 부하(11)는 센서(12)에 인가될 수 있고, 부하(11)는 센서(12)를 따라 브리지(15) 상에서 감지되는 반사된 신호를 생성할 것이다. 차동 반사된 신호는 차동 증폭기(20)에 의해 싱글 엔드 반사된 신호로 변환되고 그 다음 증폭기(22)에 의해 증폭된다. 숙련자는 변압기가 또한 차동 증폭기(20) 대신에 사용될 수 있는 것을 이해할 것이다. ADC(24)는 아날로그 반사된 신호를 FPGA(28)에 공급되는 디지털 반사된 신호 샘플 데이터로 변환한다. FPGA(28)는 또한 로직(28)으로 칭해질 수 있다. 로직(28)은 디지털 반사된 신호 샘플 데이터로부터 반사된 신호를 재결합하고, 센서(12) 상에 부하(11)의 크기 또는 부하(11)의 위치 또는 둘 다를 산출하기 위해 계산들을 수행한다. 추가적으로, 다른 차량 정보는 로직(28)에 의해 획득될 수 있다.

부하(11)가 센서(12)를 접촉하고 횡단함에 따라, 센서(12)는 순간 부하(11)와 연속적으로 반응한다. 부하(11)는 센서(12)의 외형의 변화 및 특성 임피던스의 대응하는 측정가능 변화를 생성하며, 이는 입사 신호가 불연속을 충족시킬 때 반사된 신호를 생성한다.

센서(12)는 양 단부들에서 터미네이션되는 송신 라인이다. 소스 터미네이터(14)(Zsrc)는 소스 터미네이터(14)와 센서(12) 사이에 전압 측정 지점을 제공한다. 엔드 터미네이터(10)(Zend)는 반사된 신호를 오염시킬 수 있는 입사 신호의 외부 단부 반사들을 감소시킴으로써 신호 대 잡음비를 개선한다. 추가적으로, 센서(12)의 저항 및 커패시턴스는 반사된 신호의 상승 및 하강 시간들을 증가시키는 길이 의존 저역 통과 필터를 생성하기 위해 상호작용한다.

센서의 부하(11)와 반사 계수 사이의 관계는 선형인 것이 바람직하다. 이것은 공칭으로부터의 반사 계수 또는 전압 편차들의 변화들이 부하(11)가 센서(12)에 인가되는 위치에서 부하(11)의 선형 표현인 것을 의미한다.

숙련자는 센서(12)의 설계 및 선택이 변화되고, 시스템, 디바이스, 또는 방법에 의해 측정될 차량 정보에 의존하는 것을 이해할 것이다. 이것은 비용, 복잡성, 성능, 및 내구성과 관한 특정 설계 결정들 및 균형들을 이루는 것을 포함한다.

일 실시예에서, 센서(12)는 이동 차량의 이동 방향으로 가로지르는 도로의 표면에 내장된다. 센서(12)의 평탄 상단 부분은 부하(11)가 존재할 때 압력을 보장하기 위해 도로의 표면 약간 위로 상승될 수 있다. 부하(11)로 인한 센서(12)의 압축은 스텝 입력 입사 파에 응답하여 반사된 신호를 생성할 임피던스의 변화를 야기시키는 그것의 외형의 변화들을 생성할 것이다.

윔(weigh-in-motion) 및 차량 검출에 대해, PDS(12)의 일 실시예는 아래에 설명된다. 다른 실시예에서, 센서(12)는 직사각형 단면을 갖는 재킷에 캡슐화되는 압축가능 동축 케이블일 수 있다. 다른 실시예에서, 차량 검출에 대해, 센서(12)는 평행 이선 송신 라인을 형성하는 2개의 평행 도체들일 수 있으며, 차량의 근접은 ETDR 기술들을 사용하여 특성 임피던스의 변화로 측정될 수 있는 유전율의 변화들을 야기시킨다.

대역폭 민감 영역(9) 내의 시스템의 구성요소들은 부하(11)의 공간 특징들을 재생하기 위해 높은 주파수들을 통과시킬 수 있어야 한다. 공간 특징들 사이에 요구된 분해능을 정의함으로써, 스텝 입력 입사 신호 상승 시간 및 대역폭은 다음과 같이 산출될 수 있다:

시간_상승 = 길이(송신 라인 특징 간격) / 2 * 속도_전파(매체의 전파 속도)

대역폭 = 0.35(비례의 단극 상수) / 시간_상승(10%-90% 상승 시간)

베이스 수정 발진기(2)는 센서(12)의 길이에 대한 왕복 시간보다 더 긴 고정 반주기로 상승 및 하강하고 있는 입사 신호를 생성한다. 입사 신호의 상승 및 하강 시간들은 위와 같이 산출되고 센서(12)를 따라 부하(11)의 공간 분해능을 나타내기에 충분히 빠르다. 상승 및 하강 시간들이 더 길수록, 입사 신호의 대역폭이 더 낮아져서, 반사된 신호로부터 이용가능한 더 적은 분해능을 초래한다. 추가적으로, 베이스 수정 발진기(2)는 충분히 낮은 지터를 가져야 하고 신호 체인 대역폭은 부하(11)의 공간 특징들의 공간 분해능을 유지하기 위해 충분히 높아야 한다.

드라이버(4)는 상승 및 하강 입사 신호를 베이스 수정 발진기(2)로부터 브리지(15)를 통해 센서(12)로 연속적으로 구동시킨다. 드라이버(4)의 10%-90% 상승 및 하강 시간들은 공간 특징 분해능 크기에 기초하여 특징화될 수 있다. 일 실시예에서, 육(6) 인치의 특징 간격으로 입사 신호를 구동하기 위해, 드라이버(4)는 대략 313 피코초의 대응하는 10%-90% 상승 및 하강 시간들을 가져야 한다:

10%-90% 상승/하강 시간 = 0.1524m(또는 6 in) / [ 2 * c(광 속도) * 0.81(전파 속도 상수)]

10%-90% 상승/하강 시간 = 313 피코초

다음으로, 브리지(15)는 센서(12)로부터의 반사된 신호를, 소스 터미네이터 참조 16(Zsrc') 및 엔드 터미네이터 참조(18)(Zend')로 구성되는 한 쌍의 고정 참조 터미네이터들의 것과 구별하기 위해 사용된다. 고정 참조 터미네이터들은 공칭적으로 센서(12), 소스 터미네이터(14), 및 엔드 터미네이터(10)와 동일한 임피던스들을 갖는다. 브리지(15)는 공칭 값들로부터 반사된 신호의 편차들을 강조하여, 대역폭 민감 영역(9)에서 ETDR 신호 처리 수단의 더 낮은 전압 동적 범위 요건을 야기한다.

본 발명의 일 실시예에서, 브리지(15)는 공통 모드 전압을 차동 증폭기(20)의 입력에 제공한다. 다른 실시예에서, 브리지(15)는 공통 모드 전압을 입사 신호의 양의 반주기, 및 그 밖의 제로 동안에 드라이버(4)의 출력 전압의 반의 변압기(도시되지 않음)의 입력에 제공한다. 차동 증폭기 또는 변압기는 공통 모드 신호를 제거함으로써 차동 신호로부터의 그것의 입력을 싱글 엔드 신호로 변환하고 이것은 대역폭 민감 영역(9)에서 ETDR 신호 처리 수단의 필수 전압 동적 범위를 더 감소시킨다. 숙련자는 반사된 신호로부터 입력 신호를 제거하는 다른 방법들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있는 것을 이해할 것이다. 숙련자는 차동 증폭기(20)의 입력들에서 관찰되는 신호가 a) 드라이버(4)로부터의 공통 모드 신호, 및 b) 센서(12)로부터의 차동 모드 반사들로 구성된는 것을 이해할 것이다. 숙련자는 또한 신호에 대한 드라이버(4)의 기여가 공통 모드인 것이 이상적이지만, 실질적으로 추가 차동 모드 부분을 차동 증폭기(20)의 입력들에서의 신호에 도입할 브리지(Zsrc 및 Zend) 값들에 약간의 불균형들이 있을 수 있는 것을 이해할 것이다. 이러한 불균형은 일반적으로 일정하지만 로직 또는 FPGA(28)에 의해 필터링될 수 있다.

그 다음, 차동 증폭기(20)의 출력은 증폭기(22)에 공급되고 ADC(24)에 적절한 입력 범위를 충족시키기 위해 증폭된다. ADC(24)는 전압 제어 수정 발진기(8)에 의해 생성되는 샘플링 속도로 아날로그 반사된 신호를 디지털 버전의 반사된 신호로 변환한다. 전압 제어 수정 발진기(8)는 또한 VCXO(8)로 칭해진다. ADC(24)는 충분한 충실도로 부하(11)를 재구성하기 위해 전압 제어 수정 발진기(8)에 의해 생성되는 샘플링 속도를 적절한 비트 분해능으로 지원해야 한다.

전압 제어 수정 발진기(8)는 ADC(24)에 대한 샘플링 클록에 충분히 낮은 지터를 제공하기 위해, 위상 고정 루프(6)와 같은, 안티 지터 회로와 협력하며, 이는 부하(11)의 감지된 공간 특징들의 공간 분해능을 유지하기 위해 요구된다.

디지털 반사된 신호 샘플들은 로직(28)에 의해 재집합되고 디지털 샘플링 오실로스코프 기술들을 사용함으로써 인터리빙된다. 일 실시예에서, 등가 시간 샘플링이 사용된다. ADC(24) 및 로직(28)의 속도 제한들로 인해, 샘플링 오실로스코프 기술들은 요구된 공간 특징 분해능을 캡처할 때 경험되는 고주파수 반사된 신호들을 갭처하기 위해 이용된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 3 인치의 공간 특징 분해능은 싱글 휠 대 듀얼 휠 쌍에 의해 야기되는 부하(11)를 구별할 때 경험되는 고주파수 반사된 신호들을 생성한다.

추가적으로, 로직(28)은 센서 측정 잡음을 감소시키기 위해 센서의 많은 완전한 스위프들을 평균화할 수 있고, 부하(11)에 의해 야기되는 반사된 신호는 부하(11)가 존재하지 않는 것으로 공지되는 베이스라인 신호와 구별된다.

일 실시예에서, 차량을 가중할 때, 휠에 의해 야기되는 부하(11)에 대해, 본 발명의 장치 또는 시스템은 휠 길이에 의해 제공되는 시간 동안 휠 폭에 의해 제공되는 힘 프로파일을 제공한다. 이러한 직교 축들로부터의 힘들은 제공되는 전체 휠 기본 중량을 산출하기 위해 로직(28)에 의해 적분된다. 그 다음, 기본 중량은 실재 휠 중량을 산출하기 위해 가변 속도들로 이동하는 차량들을 보상하도록 이동의 방향으로 휠 속도에 곱해진다.

본 발명의 다른 실시예들에서, 차량 데이터의 서브세트만이 비용 제약들 및 제품 차별화와 같은 상업적 이유들로 인해 요구될 수 있다. 이러한 경우들에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예들은 원하는 차량 정보만이 획득되거나 측정되도록 수정될 수 있다. 이러한 수정들은 일부 실시예들에서, 시스템의 구현을 단순화할 수 있다. 이러한 양태들 및 실시예들의 예들은 도 2 내지 도 4에 도시된다.

더욱이, 도 1 내지 도 4에 도시된 장치 및 시스템의 다른 대표적인 실시예들은 도로 및 차량 정보 또는 데이터를 수집하기 위해 다른 비-ETDR 센서들과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 센서들은 루프 존재 검출기들, 온도 센서들, 속도 센서들, 스트레인 게이지 또는 압전 스트레인 센서들, 또는 본 기술에 공지된 다른 센서들일 수 있다.

차량의 중량 및 차축들의 검출

이제 도 2를 참조하면, 차량의 중량을 결정하고 차량의 차축들을 검출하는 것에 관한 본 발명의 일 실시예가 도시된다. 차축 검출 및 중량 정보만이 관심이 있다면, 시스템 대역폭은 감소될 수 있다. 이러한 양태는 디바이스 및 시스템의 비용을 감소시킨다. 이러한 양태는 또한 센서의 길이를 따라, 또는 도로에 가로질러 임의의 공간 정보, 예를 들어 휠 폭, 휠 분리를 제공하지 않는다. 차축 분리 또는 차축간 간격과 같은, 도로를 따라 세로방향인 공간 정보를 결정하는 것이 여전히 가능하다. 또한, 이러한 양태에서, 전체 센서에 대한 단일 교정 지점만이 있다.

도 2에 도시된 실시예에서, 더 높은 에지 레이트 및 대역폭은 총 중량을 결정하는 것과 대조적으로, 공간 정보를 결정하기 위해 요구된다. 드라이버 에지 레이트 및 대역폭이 감소됨에 따라, 공간 특징(spatial signature)이 스미어링된다. 이것은 공간 정보를 결정하는 것을 더 어렵게 한다. 대역폭이 감소됨에 따라, 스미어링 효과는 더 큰 시간(공간) 동안 진폭을 확산시켜, 더 높은 분해능 ADC(24) 및 더 낮은 잡음 플로어가 요구될 수 있다는 점을 주목한다. 또한, ADC(24)는 상당히 감소된 대역폭 및 샘플링 속도 요건들을 가질 것이다.

도 2의 실시예에서, 수동 아날로그 적분 저역 통과 필터(201)는 원하는 측정 간격에서 ADC(24)에 의해 신호를 샘플링하기 전에, 센서 및 리드 케이블 위에 모든 중량 정보를 적분하기 위해 사용된다. LPF는 저역 통과 필터를 나타낸다는 점이 이해된다. 일 실시예에서, 간격은 250 마이크로초일 수 있다. 이러한 측정 간격은 베이스 XO(2)로부터 완전히 분리될 수 있다. 휠 중량 신호들은 타이어들이 존재하지 않는 것으로 공지되는 베이스라인 신호과 구별된다.

드라이버(4) 에지 레이트는 상승 및 하강 시간들이 XO(2)의 반주기로 접근하는 지점으로 감소될 수 있다. 이러한 접근은 드라이버(4) 회로조직의 복잡성을 증가시키지만, 대역폭 민감 영역(9)에서 구성요소들의 요구된 복잡성을 감소시키는 이득을 가질 수 있다.

베이스 XO(2)의 레이트에서 양 및 음의 반주기들로부터 관측되는 반사들은 반대 극성들을 가지므로, 저역 통과 필터(201)를 통해 상쇄될 것이다. 저역 통과 필터(201)는 또한 LPF(201)로 칭해진다. 이것을 설명하기 위해, 게이트 또는 게이트/홀드 회로(203)는 양 또는 음의 반주기들로부터의 반사들만을 적분하기 위해 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 휠 프로파일 적분은 수동 아날로그 적분 LPF(201)에 의해 수행된다. 이러한 필터의 수동 양태는 증폭기(22)의 다르게 높은 대역폭 요건들을 제거하는 동안 적분한다. 필터는 베이스 XO(2)의 것들과 같은 더 높은 주파수들을 억제하는 동안 유사한 타이밍 요건을 갖는 휠 존재 정보를 압전 센서 인터페이스의 것에 전달해야 한다. 숙련자는 압전 센서 인터페이스의 LPF가 2 킬로헤르츠의 코너 주파수를 가질 수 있는 것을 인식할 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 디지털-아날로그 변환기(205)는 증폭된 신호가 라이딩할 참조를 증폭기(22)에 제공하기 위해 사용될 것이다. 디지털-아날로그 변환기(205)는 또한 DAC(205)로 칭해진다. 로직(28)은 시간에 따라 추적되는 집합 베이스라인을 느리게 제거하기 위해 DAC(205)의 출력 값을 제어할 것이다. 또한, 이러한 양태의 일 실시예에서, 로직(28)에 대한 데이터 속도는 상당히 감소될 것이다.

증폭기(22)에 대한 대역폭 요건들은 LPF(201)에 관한 위에서 논의된 바와 같은 휠 존재 정보의 것만으로 감소된다. 휠 폭은 센서 및 리드 길이에 비해 작으므로, 베이스라인으로부터의 편차들은 큰 이득이 요구될 수 있도록 작을 수 있다.

공간 프로파일링이 없는 차축 당 휠 카운트

이제 도 3을 참조하면, 공간 프로파일링이 없는 차량의 차축당 휠 카운트를 결정하는 것에 관한 본 발명의 일 실시예가 도시된다. 이러한 실시예에서, 높은 대역폭 또는 공간 분해능 신호는 2개의 경로들로 분할된다. 직접 신호 및 바이어스된 LPF 신호는 비교기(301)(비교기는 CMP(301)로 언급될 수 있음)에서 비교되고, 고속 로직(28)은 베이스 XO(2)의 주기 동안에 보여지는 타이어들의 수를 결정하기 위해 상승 또는 하강 에지들을 카운트한다. 이러한 양태는 센서 상에서 타이어들의 카운트를 제공하지만 센서를 따라 그들의 위치에 관해, 즉 공간 프로파일링 없음을 식별하지 않는다.

트래킹 저역 통과 필터(303)(LPF)는 신호를 순간 베이스라인의 추정으로 평활화하기 위해 사용된다. 그 다음, 바이어스(304)는 임계 신호를 야기하기 위해 SUM(305)에 의해 베이스라인 신호에 추가되며, 이는 임계 신호 위일 때 비교기(301)가 트립되게 할 것이다. 임계 신호는 바이어스된 LPF 신호를 포함한다.

직접 신호 및 임계 신호 출력들은 비교기(301)의 출력이 직접 신호가 임계 신호를 초과하는 동안에 활성화되도록 비교기(301)에서 비교된다. 비교기(301)의 출력의 상승 또는 하강 에지는 로직(28)에서 카운터를 클록할 것이다. 비교기(301)는 그것이 대역폭 민감 영역(9)에 있으므로 고속 비교기이다.

카운팅 로직(28)은 각각의 측정 기간의 시작에서 제로로 재설정된다. 측정 기간에 대한 에지 카운터 및 차축들이 존재하지 않는 것으로 공지되는 주기에 대한 저장된 카운터 사이의 차이, 즉 베이스라인은 보여진 타이어들의 수를 표시한다.

센서 상에서 휠들의 공간 프로파일

도 4를 참조하면, 센서 상에서 차량의 휠들의 공간 프로파일을 결정하는 것에 관한 본 발명의 일 실시예가 도시된다. 이러한 실시예는 도 1b에 설명된 바와 같은 등가 시간 샘플링 또는 VCXO/PLL 기술 및 도 3에 도시된 휠 카운트 솔루션의 것과 유사한 비교기 기술을 사용하여 휠 접촉 공간 프로파일을 매핑한다. 이러한 실시예에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 고속 ADC(24)가 제거된다. 증폭기(22)로부터의 직접 신호 및 트래킹 LPF(303)로부터의 신호는 고속 비교기(301) 출력이 직접 신호가 임계 신호를 초과하는 동안 활성화하도록 비교된다. 2진수인 비교기(301) 출력은 베이스 XO(2)의 다수의 주기들 위에 완벽한 프로파일을 구축하기 위해 VCXO(8)의 주기 당 한번 샘플링되거나 래치된다. 프로파일 내의 각각의 지점은 비이진 프로파일을 구축하기 위해 후속 프로파일들로부터 그것의 카운터파트와 합산된다.

이러한 실시예에서, 회로의 게이트/홀드 및 합산 영역들이 제거되었다. 센서(12)는 센서(12)를 따라 측정되는 모든 공간 위치에서 산출될 수 있다.

이러한 양태는 각각의 공간 위치에서의 개별 교정 파라미터들이 더 높은 충실도 평가 능력들을 잠재적으로 제공하는 것을 허용하기 위해 도 2에 도시된 차축 검출 및 가중 양태와 결합될 수 있다. 그러나, 이러한 결합된 접근법은 개별 교정 파라미터들이 적용될 수 있기 전에 중량이 집합되므로, 도 1a 또는 도 1b에 도시된 양태의 실시예들과 같은 충실도를 갖지 않을 수 있다. 그러나, 이러한 결합된 접근법은 휠 부하들의 위치들 및 폭들에 맞춤화되는 단일 교정 파라미터를 구성하고 적용하는 기회를 제공한다. 이러한 결합된 접근법은 부하의 분산에 대해 가정들을 하는 것을 필요로 할 수 있다.

도 4에 도시된 실시예에서, 각각의 공간 위치는 로직(28) 내에 대응하는 업/다운 카운터를 갖는다. 각각의 카운터는 측정 기간의 시작에서 제로로 재설정된다. VCXO(8)의 활성 에지는 CMP(301)의 출력의 상태에 따라 하나의 카운터를 업 또는 다운으로 클록한다. 다수의 측정 기간들 동안, 트래킹 LPF(303)의 출력을 따르는 지점들, 즉 휠 무부하는 거의 제로의 카운트를 갖는 반면; 벗어나는 것들, 즉 존재하는 휠 부하들은 더 높은 값을 가질 것이다. 전이들을 단순히 카운트하는 대신에, 이러한 실시예는 도 1b에 도시된 실시예의 VCXO/PLL 기술, 도 3에 설명되는 실시예의 것과 유사한 비교기 기술을 사용하여 휠 센서 컨택트 공간 프로파일을 매핑한다. 비교기(301)의 출력은 베이스 XO(2)의 다수의 주기들 동안 센서의 완전한 공간 프로파일을 구축하기 위해 VCXO(8)의 주기당 한 번 샘플링되며; 이것은 등가 시간 샘플링의 일 구현이다. 프로파일 내의 각각의 지점은 비이진 프로파일을 구축하기 위해 후속 프로파일들로부터 그것의 카운터파트와 합산된다. 트래킹 LPF(303) 출력을 따르는 지점들, 즉 휠 무부하는 거의 제로의 합을 갖는 반면, 벗어나는 것들, 즉 존재하는 휠 부하들은 더 큰 값을 가질 것이다. 디지털 임계값은 언로딩된 파일 지점들로부터 로딩되게 분리하기 위해 로직(28) 내에 설정될 수 있다.

시스템 및 방법의 다수의 센서 실시예들

이제 도 5a를 참조하면, 일 실시예에서, 제 1 PDS 포트(12a), 제 2 PDS 포트(12b), 및 제 3 PDS 포트(12c)가 도시된다. PDS 포트(12a)는 또한 파라미터 외란 센서 포트(12a)로 칭해진다는 점이 이해된다. PDS 포트(12a), PDS 포트(12b), 및 PDS 포트(12c)는 대응하는 센서 버스들을 통해 휠 아날로그 프런트 엔드(501)에 연결된다. 휠 아날로그 프런트 엔드(501)는 또한 휠 AFE(501)로 칭해진다. 휠 AFE(501)는 수신기 버스를 통해 휠 데이터 변환기(503)에 연결되고, 휠 AFE(501)는 또한 센서 선택기 버스를 통해 FPGA(28)에 연결된다. 휠 데이터 변환기(503)는 샘플 버스를 통해 FPGA(28)에 연결되고, PLL 제어 버스를 통해 컴퓨터(34)에 연결된다. 숙련자는 PDS 센서들 또는 PDS 센서 포트들의 다양한 수들이 사용될 수 있는 것을 이해할 것이다. FPGA(28)는 데이터 버스를 통해 컴퓨터에 연결된다.

루프 포트(515) 또는 루프 존재 검출기 포트는 루프 버스를 통해 루프 아날로그 프런트 엔드(AFE)(517)에 연결된다. 루프 아날로그 프런트 엔드(517) 는 또한 루프 AFE(517)로 칭해진다. 루프 AFE(517)는 발진기 버스를 통해 FPGA(28)연결되고 채널 선택 버스를 통해 컴퓨터(34)에 연결된다.

온도 포트(519)는 (1-와이어 버스를 통해) 1-와이어 센서 브리지(521)에 연결되며, 이는 I2C 버스를 통해 컴퓨터(34)에 연결된다.

FPGA(28)는 데이터 버스를 통해 컴퓨터(34)에 연결되고, 직렬 주변 인터페이스(SPI) 버스를 통해 실시간 클록(523)에 연결된다.

컴퓨터(34)는 직렬 버스를 통해 RS-232 또는 RS-422 송수신기(505)와 같은, 송수신기에 연결된다. 송수신기(505)는 또한 XCVR(505)로 칭해진다. 직렬 포트(507)는 직렬 버스(예컨대 RS-232 또는 RS-422 버스)를 통해 XCVR(505)에 연결된다. 컴퓨터(34)는 또한 SD 버스를 통해 보안 디지털(SD) 카드 포트에 연결된다. 컴퓨터(34)는 또한 이더넷 PMD 버스를 통해 이더넷 포트(511) 및 파워 오버 이더넷 디바이스(513)에 연결된다. POE는 파워 오버 이더넷을 나타낸다.

휠 AFE(501), 루프 AFE(517), 및 POE(513)는 아날로그 또는 혼합된 신호 블록들(모듈들)이다. FPGA(28), 컴퓨터(34), 휠 데이터 변환기(503), XCVR(505), 실시간 클록(523), 및 1-와이어 센서 브리지(521)는 디지털 블록들(모듈들)이다. 센서 포트들(12a, 12b, 및 12c), 직렬 포트(507), SD 카드 포트(509)(메모리 카드 포트), 루프 포트(515), 온도 포트(519), 및 이더넷 포트(511)는 커넥터들이다.

일 실시예에서, 휠 AFE(501)는 FPGA(28)에 의해 계속해서 센서 포트들(12a, 12b, 및 12c)를 통해 부착되는 PDS(12)의 각각의 인스턴스를 능동적으로 핑(ping)하며, 이는 스위프 클록을 제공하고 수신된 반사 신호를 처리한다.

도 5b를 참조하면, 휠 AFE(501)의 일 실시예에서, PDS 센서들(12)이 3개의 인스턴스들이 센서 포트들(12a, 12b 및 12c)를 통해 TVS 보호 회로조직(30a, 30b, 및 30c)의 각각의 인스턴스들에 연결될 수 있다. PDS 센서들(12)의 3개의 인스턴스들 또는 센서 포트들(12a, 12b, 및 12c)은 무선 주파수(RF) 스위치(551)를 추가함으로써 지원될 수 있다. 스위치(551)는 센서(12)의 3개의 인스턴스들과 참조 터미네이터(553) 사이에서 시분활 다중화를 허용한다. 스위치(551)는 또한 하이브리드 회로(15), 및 FPGA(28)로부터 센서 선택 버스로부터의 센서 선택 입력에 연결된다. 참조 터미네이터(553)는 다른 파라미터들 중에서, 펄스 진폭, 공급 전압, 또는 에이징으로 인한 변형을 추적하기 위해 참조로서 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, (드라이버(4)로부터의) 스위프 클록 출력을 위한 출력(590), (수신기(21)로부터의) 수신기 출력을 위한 출력(592), 및 (스위치(551)의 입력을 위한) 센서 선택 입력 신호를 위한 입력(594)이 제공된다.

다른 실시예에서, 3 센서들 또는 센서 포트들(12a, 12b, 및 12c)과 인터페이스하는 휠 AFE(501)는 스위치(551) 대신에, 다수의 병렬 회로 블록들을 갖는 도 1a 및 도 1b에 도시된 단일 센서 구현들과 동일할 수 있다.

숙련자는 병렬 실시예에서, 모든 3 센서들이 활성화되고 데이터를 송신하는 반면, 스위칭된 버전에서, 데이터가 스위치가 그러한 특정 센서(12)에 대해 활성화일 때에만 수신되는 것을 이해할 것이다.

센서

센서 또는 파라미터 외란 센서(12)(PDS)는 송신 라인이다. 다수의 문제들은 본 발명의 시스템의 예에 의해 해결된다. 이들은 장수, 공간 정보를 센서(12)의 길이를 따라 제공하는 능력, 위치 정보를 센서(12)의 길이를 따르는 휠들 상에 제공하는 능력, 휠 압력을 측정하는 능력, 개별 휠들을 구별하는 능력, 센서를 연속적으로 감시하는 능력, 휠 측정 동안에 인접 차량의 휠들로부터 간섭에 저항하거나 간섭을 검출하는 능력, 및 설치의 용이성을 포함할 수 있다. 이것은 센서(12)의 설계를 통해 부분적으로 달성된다.

센서(12)의 설계는 송신 라인이 더 길어질수록 송신 라인의 대역폭이 감소되는 것을 고려한다. 더 낮은 대역폭은 인접 휠 부하들 사이에서 더 낮은 최소 특징 분해능 및 더 많은 간섭을 야기한다. 2개의 현상들은 송신 라인 대역폭의 감소, 즉 "표피 효과" 및 유전체 손실들을 야기한다.

표피 효과는 도체들이 도체의 자기 인덕턴스로 인해 주파수 의존 저항을 나타내게 한다. 이것은 송신 라인의 상승 시간 및 확산이 송신 라인 길이의 제곱에 따라 증가하게 한다. 이러한 대역 제한은 센서 상의 휠들이 심볼간 간섭으로 인해 서로 간섭하게 하는 원하지 않은 효과를 갖는다. 송신 라인 길이를 단축하는 것 없이 상승 시간을 감소시키는 방법은 송신 라인의 저항을 감소시키는 것이며, 이는 고전도성 재료를 사용함으로써, 그리고 더 큰 표면적 외형들을 사용하여 달성된다.

유전체 손실들은 유전체 재료의 소산에 의해 야기된다. 소산의 양은 손실 탄젠트에 의해 결정되고, 재료에 따라 다르다. 이러한 효과는 송신 길이에 비례하는 상승 시간 및 확산의 증가를 야기한다. 이러한 문제를 완화하기 위해, 저손실 유전체 재료가 선택되어야 한다.

센서가 해결하는 다른 문제는 대략의 선형 응답, 또는 특성화가능 응답을 트럭들 및 자동차들과 같은 차량들로부터 보여지는 휠 부하들의 중량에 제공하는 능력이다. 극복되는 제한들은 원하는 레벨의 상세를 해결하기 위해 센서(12)가 시스템에 충분한 대역폭을 갖는 선형 응답을 제공해야 하는 것이다.

센서 설계가 극복했던 문제들은 장기간 동안 현실 세계 조건들에서 전개될 때 발생하는 내구성 및 신뢰성 문제들이다. 또한 제조가능성 문제들, 및 도로 기반 시설 영향들에 대한 고려 사항이 있다. 예를 들어, 센서는 도로들에서 전개되고 모든 기상 조건들에 노출된다. 센서는 장기간에 걸쳐 연속적으로 자동차들 및 트럭들과 같은 차량들이 운전될 때 존속하고 신뢰가능해야 한다. 장기간은 수년 이상일 수 있다.

일 양태에서, 예를 들어, 실제 제한은 13 피트의 센서 길이를 갖는 하나의 완전한 차선에 걸치는 능력이다. 다른 실제 제한은 듀얼 타이어 쌍으로부터 싱글 타이어를 제거하는 능력이며, 이는 대략 6 인치의 갭을 갖는다. 이것은 시스템이 제공할 수 있는 3 인치 미만의 공간 분해능을 필요로 할 수 있다.

일 실시예에서, 센서는 50 오옴 공칭 특성 임피던스로 설계된다. 예상된 휠 부하 압력 범위에 걸치는 임피던스의 변화의 범위는 2 오옴 미만이다. 일 실시예에서, 시스템 전자 장치는 10 오옴의 범위에 걸쳐 임피던스 변화를 인지하거나 측정할 수 있다.

이제 도 6a-도 6c를 참조하면, PDS(12)의 일 실시예가 도시된다. 도시된 실시예에서, 전체 치수들은 전형적인 동축 케이블 설계보다 훨씬 더 크며, 도로에서 대략 1.5 인치 높이이고 2.25 인치 폭이고 대략 레인의 길이이다. 더 큰 표면적의 주요 목적은 높은 분해능 정보를 획득하는 능력에 영향을 미치는 표피 효과 문제들을 감소시키는 것이었다. 숙련자는 적절한 PDS(12) 또는 송신 라인이 전체 디바이스, 시스템, 또는 방법의 요건들을 충족시키도록 변화될 수 있는 구성, 형상, 크기, 및 다른 물리적 속성들을 위해 선택되는 재료들의 변형들을 가질 수 있는 것을 이해할 것이다.

이러한 실시예에서, 센서 캐리어(603) 내의 센서 코어(601)를 포함하는 PDS(12) 또는 송신 라인이 도시된다. 센서 캐리어(603)는 센서 캐리어 압출 하우징(605)에 수용된다. 센서 캐리어 압출 하우징(605)은 센서 코어(601) 및 센서 캐리어(603)를 둘러싸는 금속 실드이다. 센서 캐리어(603)는 센서 캐리어 압출 하우징(605)에서 지지 배관(607)에 의해 지지되거나 안정화될 수 있다. 센서 캐리어 압출 하우징(605)의 상단은 캡 압출물(609)에 의해 커버되고/되거나 보호된다. 캡 압출물(609)은 접착제(610)에 의해 센서 캐리어 압출 하우징(605)에 연결된다. 센서 코어(601)는 반경질 구리 스트립일 수 있고, 센서 캐리어 압출 하우징(605)은 알루미늄으로 제조될 수 있다. 유전체는 공기 및 센서 캐리어(603)의 재료의 조합이며, 예를 들어 센서 캐리어(603)는 폴리에틸렌으로 제조될 수 있다. 숙련자는 송신 라인에서의 사용에 적절한 다른 재료들, 예컨대 알루미늄, 구리, 고밀도 폴리에틸렌이 사용될 수 있지만, 신뢰성 및 내구성 문제들이 처리될 필요가 있을 수 있는 것을 이해할 것이다. 접착제(610)는 우레탄 실러일 수 있다.

차량의 휠들로부터의 부하는 캡 압출물(609)에 인가되며, 이는 본 발명의 양태 또는 실시예에 의해 요구되는 바와 같이 도로 내에, 도로 내의 상승 표면과 동일 높이로, 또는 도로 위에 장착될 수 있다. 그 다음, 부하는 캡 압출물(609)을 통해 센서 캐리어 외부 하우징(605)에 전달된다. 일 실시예에서, 센서 캐리어 압출 하우징(605) 구성 재료는 알루미늄이도록 선택되었다. 알루미늄은 센서 캐리어 압출 하우징이 송신 라인 센서, 또는 PDS(12)의 외부 도체의 역할을 하므로, 구리 외에, 전기 신호 관점에서 좋은 선택이다. 알루미늄은 또한 구리가 이러한 목적들을 위해 요구되는 더 높은 강도 성질들을 갖지 않으므로, 강도 및 부하 사이클링과 관련되는 기계적 성질들을 위해 선택되었다.

센서 캐리어 압출 하우징(605)의 상단 평탄 부분은 멀티 타이어 인식을 유지하는 동안, 휠 부하, 예를 들어 듀얼 휠 차축으로부터의 휠 부하의 전달을 허용한다. 캡 압출물(609)은 임의의 해로운 측정 영향들 없이 도로 및 센서 캐리어 압출 하우징(605)의 표면의 점진적 마모로부터 임의의 효과들을 제한하는 도로 내의 마모 표면으로 설계된다. 절연 폼(611)은 도로 봉합재 또는 그라우트(705)(도 7f에 도시됨)가 캡 압출물(609)의 측면 표면에 접합되는 것을 방지하고 PDS(12)에 의해 보여지는 편향의 양에 영향을 줌으로써 PDS(12)가 휠로부터 정확한 힘을 측정하는 것을 허용한다.

PDS(12)는 커넥터(615)에 부착되는 와이어 어셈블리 또는 케이블을 통해 시스템 또는 디바이스에 연결된다. 커넥터(615) 및 센서(12)의 나머지가 연결되고 터미네이션 블록(617)에 인터페이스된다. 연결 및 인터페이스의 상세들은 아래에 설명된다.

이제 도 7a-도 7f를 참조하면, PDS(12)의 일 실시예가 도시된다. 단부도는 콘크리트에 장착되고, 그라우트(705)에 의해 제자리에 유지되는 PDS(12)를 도시한다. 도 7d는 터미네이션 블록(617)으로 나사들(707)에 의해 나사 고정되는 커넥터(615)를 도시하며 터미네이션 블록은 나사들(707)을 사용하여 센서 캐리어(603)(도 7c에 도시됨)로 나사 고정된다. 도 7b는 그것이 도로(701)에서 장착되는 바와 같이 PDS(12)의 단면을 도시한다. 도로(701)는 예를 들어 콘크리트, 아스팔트 등을 갖는 임의의 타입의 도로 재료 또는 재료들을 포함할 수 있다. 폐쇄 셀 폼(709)은 센서 캐리어 압출 하우징(605)의 길이를 따라 움직인다. 폼(709)은 오염 물질들이 갭에 진입하고 압출 하우징의 상단 평탄 부분과 아래의 각진 코너들 사이에서 원하지 않은 브리징을 야기하는 것을 방지하기 위해 충전제의 역할을 한다. 모든 힘은 압출 하우징의 중심 열을 통해 전달되는 것이 바람직하다.

도 7c는 커넥터(615), 터미네이션 블록(617), 및 센서 코어(601)가 어떻게 연결될 수 있는지의 일 실시예를 도시한다. 커넥터(615)는 숙련자에 의해 이해되는 바와 같이, 센서 코어(601) 및 센서 캐리어 압출 하우징(605) 둘 다에 연결된다. 도 7c는 터미네이션 블록(617)과 센서 캐리어 압출 하우징(605) 사이에서 전기 컨택트 지점을 제공하는데 원조하는 전자기 간섭(EMI) 개스킷(711)(도 7e에 도시됨)을 도시한다.

도시된 실시예에서, PDS(12) 설계는 ETDR 디바이스 및 시스템의 기계 및 전기 요건들을 처리한다. PDS(12) 설계의 전체 형상 및 크기는 제조 제약들, 및 허용가능 센서 크기에 관한 산업 표준들 또는 산업 예상들에 의해 제한될 수 있다. 숙련자는 그들이 디바이스, 시스템 및 방법에 대한 전체 설계에 의해 준비되는 최소 요건들을 충족하기만 하면, 이러한 제조 및/또는 산업 요건들이 변화될 수 있고, PDS(12)에 대한 기계 및 전기 요건들의 변형들이 허용가능한 것을 이해할 것이다.

도 7g 내지 도 7i는 센서(12)에 의해 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템(906)에 제공되는 차량 데이터로부터의 데이터 이미지들의 예들을 도시한다.

x 축(712)은 시간을 나타내고, y 축(714)은 센서(12)의 세로 길이를 따르는 거리를 나타내고, Z 축(716)은 센서(12)의 임피던스 변화를 나타낸다. 도 7g는 듀얼 타이어들을 갖는 차축에 대한 2차원(2D) 데이터 이미지들을 도시한다. 도 7h는 싱글 타이어들을 갖는 차축에 대한 2차원(2D) 데이터 이미지들을 도시한다. 도 7i는 듀얼 타이어들을 갖는 차축에 대한 3차원(3D) 데이터 이미지들을 도시한다. 도 7j는 싱글 타이어들을 갖는 차축에 대한 3차원(3D) 데이터 이미지들을 도시한다. 플롯들은 차량이 센서(12)를 가로질러 전진함에 따라 임피던스 변화를 타임 슬라이스들로 시각화한다.

이하는 센서(12)의 단일 인스턴스를 사용함으로써 차량 속도가 유도될 수 있는 방식의 설명을 제공한다. 속도 측정은 센서(12)의 2개의 인스턴스들로부터 유도되거나 수신될 수 있거나, 속도 측정은 다른 센서들로부터(원하는 정확성 및 반복성의 레벨에 따라) 유도되거나 수신될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 속도 측정은 또한 센서(12)의 단일 인스턴스를 사용함으로써 결정될 수 있다. 도 7g, 도 7h, 도 7i 및 도 7j를 참조하면, 숙련자는 휠이 센서(12) 위에서 구름에 따라, 차량의 부하가 센서(12)에(휠을 통해) 인가되는 영역이 시간에 따라 무부하로부터 완전히 인가된 부하로 증가하는 것을 이해할 것이다. 이것은 인가된 부하의 폭이 리딩 에지에서 좁아지고 부하가 최대 폭에 도달할 때까지 넓어지는 도 7g 및 도 7h에 도시된다. 그러므로, 숙련자는 부하가 우선 인가되는 곳과 부하가 그것의 최대 폭에 도달하는 곳 사이에서 수평 거리를 결정함으로써, 차량 속도가 유도될 수 있을 이해할 것이다. 차량 및/또는 휠들이 센서(12) 위에서 이동함에 따라 그들의 일정 속도를 가정한다.

추가 설명

이하의 절들은 시스템(또는 장치)의 예들의 추가 설명으로 제공된다. 이하의 절들 중 임의의 하나 이상은 이하의 절들 중 임의의 다른 하나 이상과 조합가능하고/하거나 임의의 다른 절의 임의의 세부 또는 일부 또는 일부들 및/또는 절들의 조합 및 순열과 조합가능할 수 있다. 이하의 절들 중 임의의 하나는 임의의 다른 절과 조합되거나 임의의 다른 절의 임의의 부분과 결합되는 등 해야 하는 것 없이 그 자체의 장점에 기초할 수 있다. 절 (1): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량의 이동 차량 정보를 측정하는 시스템 또는 장치로서, 시스템 또는 장치는 센서의 임피던스의 변화를 측정할 수 있고, 또한 센서의 임피던스의 변화를 신호로 변환할 수 있는 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템; 및 신호로부터 이동 차량 정보를 추출할 수 있는 데이터 처리 시스템을 포함한다. 절 (2): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 이동 차량의 적어도 하나의 휠에 응답하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 휠은 센서의 임피던스의 변화를 야기한다. 절 (3): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량 정보는 휠 압력 및 휠 센서 컨택트 치수 중 어느 하나를 포함한다. 절 (4): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 휠 센서 컨택트 치수는 휠 센서 컨택트의 폭, 센서를 따르는 휠 센서 컨택트의 위치, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간 중 적어도 하나를 포함한다. 절 (5): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량 정보는 차축 검출, 차량 존재 검출, 싱글 타이어 검출, 멀티 타이어 검출, 휠 카운트, 및 차축 폭 중 적어도 하나를 포함한다. 절 (6): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량의 속도를 측정하는 속도 측정 시스템을 더 포함한다. 절 (7): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량 정보는 휠 도로 컨택트 패치 길이, 개별 휠의 중량, 이동 차량의 중량, 및 차축간 간격 중 적어도 하나를 더 포함한다. 절 (8): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 데이터 처리 시스템은 이동 차량의 속도 및 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 휠 도로 컨택트 패치 길이를 결정하도록 구성된다. 절 (9): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 데이터 처리 시스템은 이동 차량의 속도, 휠 압력, 휠 센서 컨택트 폭, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 개별 휠의 중량을 결정하도록 구성된다. 절 (10): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량에 관한 정보를 측정하는 시스템 또는 장치로서, 반사된 전기 신호로부터 이동 차량에 관한 정보를 추출하는 전기 시간 영역 반사 측정 데이터 처리 시스템을 포함한다. 절 (11): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 임피던스가 이동 차량과 연관되는 인가된 부하에 응답하여 변화되는 센서; 센서를 따라 전기 신호를 송신하는 신호 소스; 및 센서에 의해 반사되는 반사된 전기 신호, 및 센서의 임피던스 변화에 의해 야기되는 반사된 전기 신호를 측정하는 수신기를 더 포함한다. 절 (12): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 인가된 부하는 이동 차량의 적어도 하나의 휠이다. 절 (13): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 정보는 휠 압력 및 휠 센서 컨택트 치수 중 어느 하나를 포함한다. 절 (14): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 휠 센서 컨택트 치수는 휠 센서 컨택트의 폭, 센서를 따르는 휠 센서 컨택트의 위치, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간 중 적어도 하나, 차축 폭, 및 차축간 간격을 포함한다. 절 (15): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 정보는 차축 검출, 차량 존재 검출, 싱글 타이어 검출, 멀티 타이어 검출, 휠 카운트, 및 차축 폭 중 적어도 하나를 포함한다. 절 (16): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량의 속도를 측정하는 속도 측정 시스템을 더 포함한다. 절 (17): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 정보는 휠 도로 컨택트 패치 길이, 개별 휠의 중량, 이동 차량의 중량, 및 차축간 간격 중 적어도 하나를 더 포함한다. 절 (18): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 데이터 처리 시스템은 이동 차량의 속도 및 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 휠 도로 컨택트 패치 길이를 결정하도록 구성된다. 절 (19): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 데이터 처리 시스템은 이동 차량의 속도, 휠 압력, 휠 센서 컨택트 폭, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 개별 휠의 중량을 결정하도록 구성된다. 절 (20): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 전기 신호는 펄스 및 일련의 펄스들 중 어느 하나이다. 절 (21): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 전기 송신 라인(송신 라인)이다(그것을 포함함). 절 (22): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 제어된 임피던스 송신 라인(제어된 임피던스 전기 송신 라인)이다. 절 (23): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 동축 케이블, 트윈 축 케이블, 스트립라인 회로, 및 마이크로스트립 회로 중 어느 하나이다. 절 (24): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서의 임피던스의 변화의 범위는 2 오옴이다. 절 (25): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 이동 차량과 연관되는 부하 아래에 배치를 위한 탄성 재료의 블록 내에 위치된다. 절 (26): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 도로 내에 내장되도록 구성된다. 절 (27): 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 방법은 이동 차량의 이동 차량 정보를 측정하고, 방법은 센서가 이동 차량에 의해 로딩됨에 따라, 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리를 사용하여, 센서의 임피던스의 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 절 (28): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 임피던스의 변화를 신호로 변환하는 단계; 및 신호를 처리함으로써 신호로부터 이동 차량 정보를 추출하는 단계를 더 포함한다. 절 (29): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 센서의 임피던스의 변화는 이동 차량의 적어도 하나의 휠에 의해 야기된다. 절 (30): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 이동 차량 정보는 휠 압력 및 휠 센서 컨택트 치수 중 어느 하나를 포함한다. 절 (31): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 휠 센서 컨택트 치수는 휠 센서 컨택트의 폭, 센서를 따르는 휠 센서 컨택트의 위치, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간 중 적어도 하나를 포함한다. 절 (32): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 이동 차량 정보는 차축 검출, 차량 존재 검출, 싱글 타이어 검출, 멀티 타이어 검출, 휠 카운트, 및 차축 폭 중 적어도 하나를 포함한다. 절 (33): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 이동 차량의 속도를 측정하는 단계를 더 포함한다. 절 (34): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 이동 차량 정보는 휠 도로 컨택트 패치 길이, 개별 휠의 중량, 이동 차량의 중량, 및 차축간 간격 중 적어도 하나를 더 포함한다. 절 (35): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 데이터 처리 시스템은 이동 차량의 속도 및 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 휠 도로 컨택트 패치 길이를 결정하도록 구성된다. 절 (36): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 이동 차량의 속도, 휠 압력, 휠 센서 컨택트 폭, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 개별 휠의 중량을 결정한다. 절 (37): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 이동 차량의 휠이 센서에 대해 이동하는 것에 응답하여 변화되도록 구성되는 특성 임피던스; 및 상기 특성 임피던스를 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템과 인터페이스하도록 구성되는 인터페이스를 갖는 센서를 포함한다. 절 (38): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템은 센서의 임피던스의 변화를 측정하고; 센서의 임피던스의 변화를 신호를 변환하고; 신호로부터 이동 차량 정보를 추출하도록 구성되는 데이터 처리 시스템에 신호를 제공하도록 구성된다. 절 (39): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 송신 라인(전기 송신 라인)에서의 임피던스 부정합의 소스로부터 이동하는 반사된 전기 신호를 수신기에 제공하도록 구성되는 특성 임피던스를 갖는다. 절 (40): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 센서를 따라 전기 신호를 송신하도록 구성되는 신호 소스; 센서에 의해 반사되는 반사된 전기 신호, 및 센서의 특성 임피던스의 변화에 의해 야기되는 반사된 전기 신호를 측정하도록 구성되는 수신기를 포함한다. 절 (41): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 송신 라인(예컨대 전기 송신 라인)을 포함한다. 절 (42): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 제어된 임피던스 송신 라인을 포함한다. 절 (43): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 동축 케이블, 트윈 축 케이블, 스트립라인 회로, 및 마이크로스트립 회로 중 어느 하나를 포함한다. 절 (44): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 특성 임피던스의 변화의 범위는 대략 2 오옴이다. 절 (45): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 이동 차량 아래에 배치를 위한 탄성 재료의 블록 내에 위치된다. 절 (46): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 도로 내에 내장되도록 구성된다. 절 (47): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서를 따라 전기 신호를 송신하도록 구성되는 신호 소스; 및 센서에 의해 반사되는 반사된 전기 신호, 및 센서의 임피던스 변화에 의해 야기되는 반사된 전기 신호를 측정하도록 구성되는 수신기를 더 포함한다. 절 (48): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 또한 차량이 센서를 피하기 위해 도로에 통합되도록 구성되는 송신 라인을 포함하고, 센서에 가해지는 힘은 차량의 통과 휠의 중량으로 인해, 송신 라인에서 편향을 야기하며, 그것에 의해 힘이 인가되는 송신 라인의 임피던스에 영향을 미치고, 임피던스 변화는 차량 정보가 측정된 임피던스 변화들로부터 추출가능한 그러한 방식으로 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 기술을 사용하여 측정되도록 구성된다. 절 (49): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 또한 센서 캐리어 압출 하우징; 센서 캐리어 압출 하우징에 수용되는 센서 캐리어 내의 센서 코어로서, 센서 캐리어 압출 하우징은 센서 코어 및 센서 캐리어를 둘러싸는 금속 실드를 포함하는 센서 코어; 및 센서 캐리어 압출 하우징을 커버하도록 구성되는 캡 압출물을 포함하는 송신 라인을 포함하고, 그것에 의해 차량의 휠로부터의 휠 부하는 캡 압출물에 인가되고, 부하는 이때 캡 압출물을 통해 센서 캐리어 외부 하우징에 전달된다. 절 (50): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 또한 휠 부하의 전달을 허용하도록 구성되는 센서 캐리어 압출 하우징의 상단 평탄 부분을 포함한다. 절 (51): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 센서는 또한 도로 봉합재가 캡 압출물의 표면에 접합되고 센서에 의해 보여지는 편향의 양에 영향을 주는 것을 방지함으로써 센서가 휠로부터 정확한 힘을 측정하는 것을 허용하도록 구성되는 절연 폼을 포함한다. 절 (52): 센서의 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 방법은 이동 차량의 휠이 센서에 대해 이동하는 것에 응답하여 변화되도록 구성되는 특성 임피던스를 갖는 단계; 및 특성 임피던스를 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템과 인터페이스하는 단계를 포함한다. 절 (53): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 데이터 처리 시스템은 이동 차량의 개별 휠들의 중량으로부터 이동 차량의 중량을 결정하도록 더 구성된다. 절 (54): 시스템 또는 장치(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 시스템 또는 장치를 가짐)에 있어서, 데이터 처리 시스템은 이동 차량의 개별 휠들의 중량으로부터 이동 차량의 중량을 결정하도록 더 구성된다. 절 (55): 방법(단독으로 취해지거나, 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절, 또는 이러한 단락에서 언급되는 임의의 절의 임의의 부분의 방법을 가짐)에 있어서, 이동 차량의 개별 휠들의 중량으로부터 이동 차량의 중량을 결정한다.

위에 설명되는 어셈블리들 및 모듈들은 그들의 각각 및 모두를 명시적 용어들로 설명해야 하는 것 없이 그러한 조합들 및 순열들을 이루기 위해 당해 기술에서 통상의 기술자들의 범위 내에 있는 원하는 기능들 및 업무들을 수행하도록 요구될 수 있는 바와 같이 서로 연결될 수 있다는 점이 이해될 수 있다. 본 기술에 이용가능한 균등물들 중 어느 것보다 우수한 특정 어셈블리, 또는 구성요소들이 없다. 기능들이 수행될 수 있기만 하면, 다른 것들보다 우수한 개시된 발명 대상을 실시하는 특정 모드가 없다. 개시된 발명 대상의 모든 중대한 양태들이 이 문서에 제공되었던 것으로 보인다. 본 발명의 범위는 독립항(들)에 의해 제공되는 범위에 제한되는 점이 이해되고, 또한 본 발명의 범위는 (i) 종속항들, (ii) 비제한 실시예들의 상세한 설명, (iii) 개요, (iv) 요약서, 및/또는 (v) 이 문서 이외에(즉, 출원되고/되거나, 심사되고/되거나, 등록되는 바와 같은 인스턴스 출원 이외에) 제공되는 설명에 제한되지 않는다는 점이 이해된다. 이 문서의 목적들을 위해, 구 "포함한다"는 단어 "포함하는"과 등가인 점이 이해된다. 전술한 것은 비제한 실시예들(예들)을 개설했다는 점이 주목된다. 설명은 특정 비제한 실시예들(예들)에 대해 이루어진다. 비제한 실시예들은 단지 예들로 예시된다는 점이 이해된다.

2: 베이스 수정 발진기, 또는 베이스 xo, 또는 수정 발진기
4: 드라이버, 또는 고대역폭 드라이버
6: 위상 고정 루프, 또는 PLL
8: 전압 제어 수정 발진기, 또는 VCXO
9: 대역폭 민감 영역
10: 터미네이터, 엔드 터미네이터, 또는 터미네이션
11: 순간 부하, 또는 부하
12: 파라미터 외란 센서, PDS, PDS 센서, 또는 센서
12a: 제 1 PDS 포트, 파라미터 외란 센서 포트, 또는 센서 포트들
12b: 제 2 PDS 포트, 파라미터 외란 센서 포트, 또는 센서 포트들
12c: 제 3 PDS 포트, 파라미터 외란 센서 포트, 또는 센서 포트들
14: 소스 터미네이터
15: 브리지, 또는 하이브리드 회로
16: 소스 터미네이터 참조
18: 엔드 터미네이터 참조
20: 차동 증폭기
21: 수신기, 또는 수신기 증폭기
22: 증폭기
24: 아날로그-디지털 변환기, ADC, 고속 ADC, 또는 더 높은 분해능 ADC
28: 카운팅 로직, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, FPGA, 고속 로직, 또는 로직
30: 순간 전압 억제 보호 회로조직
30a: TVS 보호 회로조직
30b: TVS 보호 회로조직
30c: TVS 보호 회로조직
32: 동축 리드 케이블, 또는 리드 케이블
34: 컴퓨터
36: 이더넷 포트
201: 저역 통과 필터, LPF, 수동 아날로그 적분 저역 통과 필터, 또는 수동 아날로그 적분 LPF
203: 게이트/홀드 회로
205: 디지털-아날로그 변환기, 또는 DAC
301: 비교기, CMP, 또는 고속 비교기
303: 트래킹 저역 통과 필터, 또는 트래킹 LPF
304: 바이어스
305: SUM, 또는 가산기
501: 휠 아날로그 프런트 엔드, 또는 휠 AFE
503: 휠 데이터 변환기
505: 송수신기, 또는 XCVR
507: 직렬 포트
509: SD 카드 포트
511: 이더넷 포트
513: 파워 오버 이더넷 디바이스, 또는 POE 디바이스
515: 루프 포트
517: 루프 아날로그 프런트 엔드, 루프 AFE
519: 온도 포트
521: 1-와이어 센서 브리지
523: 실시간 클록
551: 무선 주파수(RF) 스위치, 또는 스위치
553: 참조 터미네이터
590: 출력
592: 출력
594: 입력
601: 센서 코어
603: 센서 캐리어
605: 센서 캐리어 외부 하우징, 또는 센서 캐리어 압출 하우징
607: 지지 배관
609: 캡 압출물
610: 접착제
611: 절연 폼
615: 커넥터
617: 터미네이션 블록
701: 콘크리트
705: 그라우트
707: 나사들
709: 폐쇄 셀 폼, 또는 폼
711: 전자기 간섭(EMI) 개스킷
712: x 축
714: y 축
716: z 축

Claims

이동 차량의 이동 차량 정보를 측정하는 시스템으로서,
센서의 임피던스의 변화를 측정할 수 있고, 또한 상기 센서의 임피던스의 변화를 신호로 변환할 수 있는 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리 시스템; 및
상기 신호로부터 상기 이동 차량 정보를 추출할 수 있는 데이터 처리 시스템을 포함하는 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 센서는 상기 이동 차량의 적어도 하나의 휠에 응답하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 휠은 상기 센서의 임피던스의 상기 변화를 야기하는 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 이동 차량 정보는 휠 압력 및 휠 센서 컨택트 치수 중 어느 하나를 포함하는 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 휠 센서 컨택트 치수는 휠 센서 컨택트의 폭, 상기 센서를 따르는 상기 휠 센서 컨택트의 위치, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 차량 정보는 차축 검출, 차량 존재 검출, 싱글 타이어 검출, 멀티 타이어 검출, 휠 카운트, 및 차축 폭 중 적어도 하나를 포함하는 시스템.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 차량의 속도를 측정하는 속도 측정 시스템을 더 포함하는 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 이동 차량 정보는 휠 도로 컨택트 패치 길이, 개별 휠의 중량, 상기 이동 차량의 중량, 및 차축 간 간격 중 적어도 하나를 더 포함하는 시스템.
청구항 6 및 7중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터 처리 시스템은 상기 이동 차량의 상기 속도 및 상기 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 상기 휠 도로 컨택트 패치 길이를 결정하도록 구성되는 시스템.
청구항 6 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터 처리 시스템은 상기 이동 차량의 상기 속도, 상기 휠 압력, 상기 휠 센서 컨택트 폭, 및 상기 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 상기 개별 휠의 상기 중량을 결정하도록 구성되는 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 데이터 처리 시스템은 상기 이동 차량의 상기 개별 휠들의 상기 중량으로부터 상기 이동 차량의 상기 중량을 결정하도록 더 구성되는 시스템.
이동 차량에 관한 정보를 측정하는 장치로서,
반사된 전기 신호로부터 상기 이동 차량에 관한 상기 정보를 추출하는 전기 시간 영역 반사 측정 데이터 처리 시스템을 포함하는 장치.
청구항 11에 있어서,
임피던스가 상기 이동 차량과 연관되는 인가된 부하에 응답하여 변화되는 센서;
상기 센서를 따라 전기 신호를 송신하는 신호 소스; 및
상기 센서에 의해 반사되는 반사된 상기 전기 신호, 및 상기 센서의 임피던스 변화에 의해 야기되는 반사된 상기 전기 신호를 측정하는 수신기를 더 포함하는 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 인가된 부하는 상기 이동 차량의 적어도 하나의 휠인 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 정보는 휠 압력 및 휠 센서 컨택트 치수 중 어느 하나를 포함하는 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 휠 센서 컨택트 치수는 휠 센서 컨택트의 폭, 상기 센서에 따르는 상기 휠 센서 컨택트의 위치, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
청구항 11 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정보는 차축 검출, 차량 존재 검출, 싱글 타이어 검출, 멀티 타이어 검출, 휠 카운트, 및 차축 폭 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
청구항 11 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 차량의 속도를 측정하는 속도 측정 시스템을 더 포함하는 장치.
청구항 17에 있어서,
상기 정보는 휠 도로 컨택트 패치 길이, 개별 휠의 중량, 상기 이동 차량의 중량, 및 차축 간 간격 중 적어도 하나를 더 포함하는 장치.
청구항 17 및 18 중 어느 한 항에 있어서,
데이터 처리 시스템은 상기 이동 차량의 상기 속도 및 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 상기 휠 도로 컨택트 패치 길이를 결정하도록 구성되는 장치.
청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 데이터 처리 시스템은 상기 이동 차량의 상기 속도, 휠 압력, 휠 센서 컨택트 폭, 및 상기 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 상기 개별 휠의 상기 중량을 결정하도록 구성되는 장치.
청구항 20에 있어서,
상기 데이터 처리 시스템은 상기 이동 차량의 상기 개별 휠들의 상기 중량으로부터 상기 이동 차량의 상기 중량을 결정하도록 더 구성되는 장치.
청구항 11 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 신호는 펄스 및 일련의 펄스들 중 어느 하나인 장치.
청구항 11 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서는 송신 라인인 장치.
청구항 23에 있어서,
상기 센서는 제어된 임피던스 송신 라인인 장치.
청구항 24에 있어서,
상기 센서는 동축 케이블, 트윈 축 케이블, 스트립라인 회로, 및 마이크로스트립 회로 중 어느 하나인 장치.
청구항 11 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서의 상기 임피던스의 변화의 범위는 2 오옴인 장치.
청구항 11 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서는 상기 이동 차량과 연관되는 부하 아래에 배치를 위한 탄성 재료의 블록 내에 위치되는 장치.
청구항 11 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서는 도로 내에 내장되도록 구성되는 장치.
이동 차량의 이동 차량 정보를 측정하는 방법으로서,
센서가 상기 이동 차량에 의해 로딩됨에 따라, 전기 시간 영역 반사 측정 신호 처리를 사용하여 상기 센서의 임피던스의 변화를 측정하는 단계를 포함하는 방법.
청구항 29에 있어서,
상기 임피던스의 상기 변화를 신호로 변환하는 단계; 및
상기 신호를 처리함으로써 상기 신호로부터 상기 이동 차량 정보를 추출하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 30에 있어서,
상기 센서의 상기 임피던스의 상기 변화는 상기 이동 차량의 적어도 하나의 휠에 의해 야기되는 방법.
청구항 31에 있어서,
상기 이동 차량 정보는 휠 압력 및 휠 센서 컨택트 치수 중 어느 하나를 포함하는 방법.
청구항 32에 있어서,
상기 휠 센서 컨택트 치수는 휠 센서 컨택트의 폭, 상기 센서를 따르는 상기 휠 센서 컨택트의 위치, 및 휠 센서 컨택트 지속 기간 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
청구항 29 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 차량 정보는 차축 검출, 차량 존재 검출, 싱글 타이어 검출, 멀티 타이어 검출, 휠 카운트, 및 차축 폭 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
청구항 29 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 차량의 속도를 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 35에 있어서,
상기 이동 차량 정보는 휠 도로 컨택트 패치 길이, 개별 휠의 중량, 상기 이동 차량의 중량, 및 차축 간 간격 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
청구항 35 및 36 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 차량의 상기 속도 및 상기 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 상기 휠 도로 컨택트 패치 길이를 결정하는 방법.
청구항 35 내지 37 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동 차량의 상기 속도, 상기 휠 압력, 휠 센서 컨택트 폭, 및 상기 휠 센서 컨택트 지속 기간으로부터 상기 개별 휠의 중량을 결정하는 방법.
청구항 38에 있어서,
상기 이동 차량의 상기 개별 휠들의 상기 중량으로부터 상기 이동 차량의 상기 중량을 결정하는 방법.