TWI458947B - Wireless tire pressure sensor to avoid overlapping data transfer method - Google Patents

Wireless tire pressure sensor to avoid overlapping data transfer method Download PDF

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Description

無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法
本發明係關於一種無線胎壓感測器之資料傳送方法，尤指一種可有效避免複數無線胎壓感測器傳送資料在接收端重疊的方法。
按輪胎是汽車系統中最重要的配備之一，其狀態及堪用與否，與行車安全存在密不可分的絕對關係。為方便駕駛人隨時掌握座車的輪胎胎壓狀況，新進的汽車均安裝有無線胎壓監測系統，主要係於汽車的各輪胎內分別安裝無線胎壓感測器，令其定期或不定期地利用無線方式將檢測所得胎壓發射給車內的一無線胎壓接收器，透過無線胎壓接收器的判讀與顯示，以隨時提供各輪胎的胎壓資訊給駕駛人，方便駕駛人在胎壓異常時預作因應措施。
如圖3所示，既有的無線胎壓監測系統係由至少四個無線胎壓感測器71~74與一無線胎壓接收器70所組成，其中，每一個無線胎壓感測器71~74分別包括有控制單元、感測元件、無線高頻發射電路、低頻接收電路及電源(前列元件均未示於圖中)等，又每一個無線胎壓感測器在出廠時均配有一個8位元或8位元以上的專屬編號。
當無線胎壓感測器71~74被啟動後，即會定期或不定期的利用其無線高頻發射電路將感測元件所偵測到的輪胎資訊及其專屬的編號以固定的編碼方式傳給無線胎壓接收器70，當無線胎壓接收器70收到資料後，即先比對專屬ID(identification)編號以確認所接收資料係來自本車或其他車輛，若是其他車輛的資訊則作廢，藉此避免誤收其他車子的資訊，若收到的資料係由本車所屬無線胎壓感測器發送，則可進一步判斷資料來自於那一個輪胎內的無線胎壓感測器，進而解讀比對輪胎壓力、溫度及其它相關參數。
由上述可知，既有無線胎壓監測系統係由車內的無線胎壓接收器70分別接收來自各輪胎內所設無線胎壓感測器71~74所發射的資料，但儘管每一無線胎壓感測器71~74均預設有專屬的編號可供分辨，但既有無線胎壓監測系統係由單一的無線胎壓接收器70分別接收各無線胎壓感測器71~74的資料，為使無線胎壓接收器70可以確實地接到各個無線胎壓感測器71~74的資料，可行的方式係將各個無線胎壓感測器71~74傳送資料的時間錯開，故無線胎壓接收器70可在不同的時間分別接收來自不同無線胎壓感測器71~74所發射的資料。此種方式理論上固然可行，然而由於各無線胎壓感測器71~74傳送資料的錯開時序係固定的，當其偱環一段時間後，即又會出現時序重疊的狀況，如此一來，無線胎壓接收器70又將發生接收資料重疊的狀況。
而解決資料重疊的另一種方式是增加無線胎壓感測器71~74每一傳送週期中傳送資料的筆數，事實上，既有無線胎壓感測器71~74傳送資料的方式原本即為一次多筆，若增加每一傳送週期中傳送資料的筆數，則每一筆資料都發生重疊的機率即相對降低，從而每一無線胎壓感測器71~74傳送的資料都可成功地被無線胎壓接收器70所接收。
如美國第6,486,773號發明專利案「Method for communicating data in a remote tire pressure monitoring system」即採行類似的技術，主要係令每一個無線胎壓感測器71~74一次發射多筆資料，每一筆資料之間被預設不同的延遲時間，且每一個無線胎壓感測器71~74設定的延遲時間亦不相同，例如無線胎壓感測器71~74每次發射的資料筆數為8筆時，假設其中一無線胎壓感測器71設定發射各筆資料之間的延遲時間值分別為68664444，另一無線胎壓感測器72設定發射各筆資料之間的延遲時間值分別為44686644，若延遲時間的單位為微秒。則無線胎壓感測器71將先產生6微秒的延遲時間，再發射第1筆資料，接著產生8微秒的延遲再發射第2筆資料，而在隨後發射各筆資料前依序產生6,6,4,4,4,4微秒的延遲；又另一無線胎壓感測器72則在發射第1筆資料前產生4微秒的延遲時間，在發射第1筆資料後接著產生4微秒的延遲，再發射第2筆資料，並在隨後發射各筆資料前依序產生4,4,6,8,6,6,4,4微秒的延遲；利用前述方式，每一個無線胎壓感測器71~74每一次發射多筆資料，且各筆資料之間設以不同的延遲時間，藉此確保各無線胎壓感測器71~74發射的資料不至重疊。
又我國公開第200736079號「無線傳送輪胎感測訊號之方法」發明專利案(美國第7,269,530號)，亦令各無線胎壓感測器71~74每一次發射多筆資料，各筆資料之間分別設定延遲時間，以避免發射時發生資料重疊情事；不同處在於：此一專利案進一步參酌汽車的加速度以換算輪胎每轉一圈所須花費的時間，再平均分配給發射筆數，例如每轉一圈須花費90微秒，預定發射筆數N=3，則每一筆資料分配的延遲時間約為30微秒，意即當輪胎每轉一圈，各無線胎壓感測器71~74係以相同間距依序發射3筆資料。
然而前列方式的缺陷在於：無線胎壓感測器71~74係被密封地安裝在輪胎內部，其無法如一般電子設備般，在電力告罄後可以非常方便地更換電池，在此狀況下，無線胎壓感測器71~74在用電管理上必須非常有效率，而前述增加資料傳送筆數所代表的意義是電力消耗的增加，顯然不符合無線胎壓感測器71~74的用電原則。
又美國第6,931,923號發明專利案「輪胎狀態監控設備」(Tire condition monitoring apparatus)揭示另一種技術，主要係由一設於車內的收發器(Transmitter-receiver)40及四個分設於四個輪胎內的詢答器(Transponder)30所組成，該收發器40分別對各輪胎內的詢答器30發送查詢無線電波(interrogating radio wave)，使詢答器30回應以輪胎狀態資料(例如胎壓)。
又收發器40主要是根據一第一間隔時間對各個詢答器30送出查詢無線電波，使各輪胎內的詢答器30回應偵測所得資料，前述的第一間隔時間是根據汽車本身的車速所決定，而在該間隔時間內發送查詢無線電波的次數亦隨車速改變，例如汽車時速低於100公里以下時，是1分鐘發送一次，高於100公里而等於或低於200公里是1分鐘內發送兩次。
為確保收發器40可以收到各詢答器30發送的輪胎狀態資料，其進一步考量收發器40的天線41與輪圈上所設詢答器30的相對角度，以決定輪胎旋轉一圈該收發器40發送與接收訊號的次數。該專利案一共使用了5支程式來決定前述次數；其中程式1(Equation 1)：係計算輪胎在汽車時速20公里的條件下，每秒鐘旋轉的圈數R(20)。
程式2(Equation 2)：換算輪胎在時速20公里時，每轉一圈所花的時間T(20)。
程式3(Equation 3)：計算輪胎在時速20公里時，每轉一圈，詢答器30位於最佳偵測角度內(相對於天線41)的時間Tp。
程式4(Equation 4)：減去收發器40每一次詢答所花的時間後，詢答器30位於最佳偵測角度內(相對於天線41)的時間Tk。
程式5(Equation 5)：利用Tp與Tk換算出輪胎時速20公里時每轉一圈，該收發器40與各詢答器30進行詢答的次數。
由上述可知，前述美國專利案為確保收發器40可以正確地收到各詢答器30傳送的資料，使用了多支程式運算產生特定轉速下輪胎每轉一圈進行資料詢答的次數，由於使用多支程式，故就技術而言較為繁複，且成本相對較高。
綜合以上所述，既有無線胎壓監測系統就資料重疊的因應方式上仍缺乏周延的解決方案，因而有待進一步檢討及尋求可行的因應對策。
因此本發明主要目的在提供一種無線胎壓感測器傳送資料的方法，以有效避免傳送資料在接收端重疊。
為達成前述目的採取的一主要技術手段係對同組的多個無線胎壓感測器分別賦予一ID(identification)編號，並內建多組不同時間長度的待機啟動時間(wake up time)，當任一無線胎壓感測器開始工作，即執行下列步驟：讀出ID，並與一變數值進行運算，以產生一運算值；判斷運算值是否符合所設定之條件？根據判斷結果指定執行其中一組待機啟動時間；俟待機啟動時間結束隨即開始傳送資料；判斷是否符合一更新運算條件？若符合更新運算條件，則讀出ID後與一新的變數值進行運算，並產生新的運算值，以指定執行不同的待機啟動時間；前述方法的設計原理在於同組中每一無線胎壓感測器在傳送資料前先針對其ID與一變數值執行運算，以動態選擇一對應的待機啟動時間，俟待機啟動時間結束後再傳送資料，由於各無線胎壓感測器之ID原本不同，透過其ID與變數值進行運算以動態指定一待機啟動時間的方式，可確保各無線胎壓感測器在不同時間啟動傳送資料，且在傳送資料後將進一步判斷是否符合更新運算條件，若是即令讀出的ID與一新的變數值進行運算，進而據以指定執行不同的待機啟動時間，以杜絕不同的待機啟動時間仍可能在最小公倍數時重疊，從而有效避免其傳送的資料在接收端重疊。
為達成前述目的採取的又一主要技術手段係對同組的多個無線胎壓感測器分別賦予一ID(identification)編號，並內建多組不同的資料間隔時間，當任一無線胎壓感測器開始工作時，即執行下列步驟：讀出ID，並與一變數值進行運算，以產生一運算值；判斷運算值是否符合所設定之條件？根據判斷結果指定執行一組對應的資料間隔時間；根據指定的資料間隔時間傳送資料；判斷是否符合一更新運算條件？若符合更新運算條件，則讀出ID後與一新的變數值進行運算，並產生新的運算值，以指定執行不同的資料間隔時間；前述方法的設計原理在於同組中每一無線胎壓感測器在傳送資料前先針對ID與一變數值執行運算，以動態選擇不同的資料間隔時間，由於各無線胎壓感測器傳送資料的間隔時間不同，且在傳送資料後將進一步判斷是否符合更新運算條件，若是，則令讀出的ID與一新的變數值進行運算，進而據以產生不同的資料間隔時間，以杜絕不同的資料間隔時間仍可能在最小公倍數時重疊，故可有效避免其傳送的資料在接收端重疊。而相較於先前技術中提到的美國專利案，本發明僅利用ID與一變數值進行運算，即可令各無線胎壓感測器以不同間隔時間傳送資料，有效避免資料重疊，就技術而言較該美國專利案更為單純，且成本相對較低。
前述更新運算條件係指無線胎壓感測器開始工作已超過一段時間。
前述更新運算條件係指無線胎壓感測器傳送資料超過一定次數。
前述更新運算係改變ID運算參數，以改變其運算值。
關於本發明之一較佳實施例，請參閱圖1所示，係指一無線胎壓感測器內建傳送資料的工作流程，以一部四輪汽車為例，其四個輪胎內分別安裝一無線胎壓感測器，意即該汽車的無線胎壓監測系統具有四個無線胎壓感測器，每一個無線胎壓感測器均內建有如圖1所示的工作流程，並被賦予一不同的ID(identification)編號及多組不同時間長度的待機啟動時間，於本實施例中，每一無線胎壓感測器分別內建四組待機啟動時間，為方便說明，係假設四組待機啟動時間分別為：T1、T2、T3及T4，。而前述工作流程包括下列步驟：讀取ID，並將讀出的ID與一變數值進行運算，以取得一運算值(101)；接著判斷運算值是否符合所設定之條件(102)；根據判斷結果選擇執行其中一待機啟動時間(103)：如前揭所述，每一無線胎壓感測器內建有唯一ID，另內建有四組不同的待機啟動時間，至於選擇設定那一組待機啟動時間，則係利用ID與變數值運算後的結果來決定；由於每一無線胎壓感測器內建的ID不同，經過與變數值運算後選擇設定的待機啟動時間亦必然不同；前述所稱ID與變數值的運算方式可以是相加。假設四個無線胎壓感測器LF、RF、LR、RR的ID分別是21、22、23、24，而各自產生的變數值分別是1、3、5、7，則經過相加運算後產生的運算值係如下列：LF 21+1=22
RF 22+3=25
LR 23+5=28
RR 24+7=31
而各個無線胎壓感測器LF、RF、LR、RR可以各自根據上述運算結果分別指定一組待機啟動時間，例如：LF：T1，RF：T2，LR：T3，RR：T4，或者LF：T4，RF：T3，LR：T2，RR：T1。
在符機啟動時間結束後，隨即執行程式開始工作(104)；接著判斷是否符合一更新運算條件(105)？於本實施例，所謂更新運算條件係指無線胎壓感測器開始工作已超過一段時間或傳送資料超過一定次數；若符合更新運算條件，則讀出ID後與一新的變數值進行運算(106)，並產生新的運算值，再重覆步驟(102)，以指定執行不同的待機啟動時間。
前述實施例主要係令同組中每一無線胎壓感測器開始工作後先針對ID與一變數值執行運算，以動態選擇一對應的待機啟動時間，俟待機啟動時間結束後再開始工作並傳送資料，由於各無線胎壓感測器之ID原本不同，透過其ID與變數值運算以動態指定一待機啟動時間的方式，可確保各無線胎壓感測器傳送的資料不會在接收端(無線胎壓接收器)重疊，而在傳送資料後，則進一步判斷是否符合一更新運算條件，若不符合，即依原先的設定持續工作，若符合則執行更新運算(106)；於本實施例中，所稱的更新運算條件可以是：無線胎壓感測器開始工作已超過一段時間(例如30分鐘)，或傳送資料的次數已超過50次。若判斷並滿足前述任一條件，即開始執行更新運算，於本實施例中，所稱的更新運算，係對無線胎壓感測器讀出的ID加一變數，如此一來，所有無線胎壓感測器運算ID的結果都會改變，其選擇設定的待機啟動時間亦隨之不同，藉此可進一步確保各無線胎壓感測器傳送的資料不虞重疊。
又請參閱圖2所示，係本發明第二較佳實施例，與第一較佳實施例不同處在於：經過ID與一變數值運算後，係選擇設定另一參數以確保傳送資料不重疊，其工作流程係如下列；讀取ID，並將讀出的ID與一變數值進行運算，以取得一運算值(201)；接著判斷運算值是否符合所設定之條件(202)；根據判斷結果選擇執行其中一資料間隔時間(203)：如前揭所述，每一無線胎壓感測器內建有唯一ID，另內建有 四組不同的資料間隔時間t1,t2,t3,t4，至於選擇設定那一組資料間隔時間，則係利用ID與變數值運算後的結果來決定；由於每一無線胎壓感測器內建的ID不同，經過與變數值運算後選擇設定的資料間隔時間亦不同；在選擇資料間隔時間，隨即根據選定的資料間隔時間傳送資料(204)；接著判斷是否符合一更新運算條件(205)？
若符合更新運算條件，則讀出ID後與一新的變數值進行運算(206)，並產生新的運算值，再重覆步驟(202)，以設定不同的資料間隔時間。
由上述可知，本實施例係在每一無線胎壓感測器中內建四種不同的資料間隔時間t1,t2,t3,t4，再根據ID與變數值的運算結果選擇設定其中一種資料間隔時間以傳送資料，由於無線胎壓感測器每一次傳送資料係傳送多筆資料，而資料間隔間時間係指傳送一筆資料與另一筆資料之間的時間差，本實施例中係以30微秒(msec)為單位，分別提供30、60、90及120微秒等四種資料間隔時間，而每一無線胎壓感測器即根據其運算ID的結果，選擇其中一種資料間隔時間以傳送資料；由於各無線胎壓感測器係根據其運算ID的結果選擇其中一種資料間隔時間，因此各無線胎壓感測器每次傳送各筆資料的時間並不相同，因此可以有效防止傳送的資料重疊。而在開始工作並傳送資料後，仍將進一步判斷是否符合一更新運算條件，以便在無線胎壓感測器開始工作已超過一段時間(例如30分鐘)，或傳送資料的次數已超過50次。若判斷並滿足前述任一條件 ，即開始執行更新運算，與前一實施例相同，所稱的更新運算，係對無線胎壓感測器讀出的ID加一變數再進行運算，藉此，所有無線胎壓感測器運算ID的結果都會改變，其選擇的資料間隔時間亦隨之不同，並可令各組資料間隔時間呈遞增或遞減趨勢，因而可進一步確保各無線胎壓感測器傳送的資料不致重疊。
70‧‧‧無線胎壓接收器
71~74‧‧‧無線胎壓感測器
圖1：係本發明第一較佳實施例的流程圖。
圖2：係本發明第二較佳實施例的流程圖。
圖3：係既有無線胎壓監測系統之示意圖。

Claims (10)

  1. 一種無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，係對同組的多個無線胎壓感測器分別賦予一ID，並內建多組不同時間長度的待機啟動時間，當任一無線胎壓感測器開始工作，即執行下列步驟：讀出ID，並與一變數值進行運算，以產生一運算值；判斷運算值是否符合所設定之條件？根據判斷結果指定執行其中一組待機啟動時間；俟待機啟動時間結束隨即開始傳送資料；判斷是否符合一更新運算條件？若符合更新運算條件，則讀出ID後與一新的變數值進行運算，並產生新的運算值，以指定執行不同的待機啟動時間。。
  2. 如申請專利範圍第1項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述無線胎壓感測器開始傳送資料後，將進一步判斷是否符合一更新運算條件，作為是否更新運算之依據。
  3. 如申請專利範圍第2項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述更新運算條件係指無線胎壓感測器開始工作已超過一段時間。
  4. 如申請專利範圍第2項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述更新運算條件係指無線胎壓感測器傳送資料超過一定次數。
  5. 如申請專利範圍第2、3或4項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述更新運算係令ID加上一變數再執行運算，以產生新的運算值。
  6. 一種無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，係對同組的多個無線胎壓感測器分別賦予一ID，並內建多組不同的資料間隔時間，當任一無線胎壓感測器開始工作時，即執行下列步驟：讀出ID，並與一變數值進行運算，以產生一運算值；判斷運算值是否符合所設定之條件？根據判斷結果指定執行一組對應的資料間隔時間；根據指定的資料間隔時間傳送資料；判斷是否符合一更新運算條件？若符合更新運算條件，則讀出ID後與一新的變數值進行運算，並產生新的運算值，以指定執行不同的資料間隔時間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述無線胎壓感測器開始傳送資料後，將進一步判斷是否符合一更新運算條件，作為是否更新運算之依據。
  8. 如申請專利範圍第7項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述更新運算條件係指無線胎壓感測器開始工作已超過一段時間。
  9. 如申請專利範圍第7項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述更新運算條件係指無線胎壓感測器傳送資料超過一定次數。
  10. 如申請專利範圍第7、8或9項所述無線胎壓感測器避免重疊之資料傳送方法，前述更新運算係令ID加上一變數再執行運算，以產生新的運算值。
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