TWI629879B - 感測器網路間通信所用之以無線群集器為主之系統 - Google Patents

Abstract

一種感測器網路間通訊所用之以無線群集器(cluster)為主之系統，其包括：至少一群集器模組，其具有彼此通訊之一中繼器(repeater)與至少一感測器單元，該感測器單元用於測量有關一物件情況之至少一參數。其中，該中繼器用於在該至少一群集器模組之間，傳輸、儲存、接收、擷取、累積、配對、共用及/或播放該感測器單元之資料或其他相關資訊。其中，至少一該群集器模組與任何其他該群集器模組通訊或配對，或經由該中繼器與一主控制器通訊或配對。

Description

感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統

本發明有關群集器(cluster)為主之系統，且本發明更有關於一感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統。

根據目前技術，一輪胎壓力監控系統典型地使用裝附於車輛各輪胎之感測器，且各感測器會將其讀數傳輸至典型位於車輛頭部之車內單元(in-car unit)，在此單元之使用者可以觀看所顯示之讀數。在各輪胎上之各感測器必須與車內單元配對。然而，當處理具有許多輪胎與加長車身之卡車、貨車或其他車輛時，由於此種傳輸強度不足，此等在車輛後端之感測器可能無法將資料傳送至車內單元。當此涉及可拆卸之拖車時，情況會變得更複雜，因為從感測器至車內單元之距離會更增加。

此克服以上問題之一般方式為，沿著車身長度加裝信號增強器(booster)或路由器(router)，此增強器或中繼器(repeater)會放大或重覆離車內單元甚遠之感測器之信號，以致於其可抵達位於車輛頭部之車內單元。然而，此並非有效率傳送信號/資料之方式，因為其功率消耗非常之大。此外，當需要多於一個增強器/中繼器時，此通訊之路徑為單向，因而此增強器/中繼器將信號/資料傳送至下一個增強器/中繼器。如果在此通 訊鏈中之任一信號增強器/中繼器不存在，此通訊將會被干擾，以致於信號/資料無法抵達此車內單元。當此涉及多個拖車時，此問題亦會存在，因為此等拖車會從此車輛頻繁地連接或拆卸。當此等拖車被拆卸或其連接順序重新安排時，此最初通訊鏈將無法再依據其原設計運作，以致於無法將信號/資料由感測器適當地傳送至車內單元。

在以上問題之上下文中，此個別感測器必須與車內單元配對。在此拖車定位中之任何減少、增加、或改變，會須要將所有涉及之感測器對於車內單元重新配對。此無疑為一煩重與耗時過程，且在此重新配對過程中容易遭受更多人為錯誤。

使用信號增強器/中繼器亦會產生有關於傳輸安全與準確性之問題。信號增強器主要用於放大傳輸信號，而中繼器用於複製此傳輸信號。此可能導致與感測器無關之傳輸信號(並非來自相關感測器)被偶然地放大/複製，或此來自感測器之放大/重複傳輸信號會被攔截竊聽。

取決於此來自感測器及/或增強器之傳輸信號之強度、以及此傳輸信號是否由增強器/路由器被適當地放大至下一個增強器/路由器，使用此種方法通訊亦會導致此接收更新傳輸信號之車內單元之間信號傳輸之較長延遲；此傳輸信號可能無法在所有可能時間抵達此車內單元。

因此，目前須要一種較佳之通訊系統，以確保感測器信號/資料之準確度，以便將所有感測器信號/資料傳送至此車內單元。

本發明有關一種感測器網路間通訊所用之以無線群集器為 主之系統。此無線群集器為主之系統包括至少一群集器模組，其具有彼此通訊之一中繼器與至少一感測器單元，此感測器單元用於測量有關一物件情況之至少一參數。其中，此中繼器用於在至少一群集器模組之間，充分地傳輸、儲存、接收、擷取、累積、配對、共用及/或播放此感測器單元之資料或其他相關資訊。又，其中，此至少一群集器模組與任何其他群集器模組通訊或配對，或經由一中繼器與一主控制器通訊或配對。

應瞭解，此在至少一群集器模組、中繼器、以及至少一感測器單元間之無線通訊較佳藉由以下技術實施：藍芽技術、WiFi、近場通訊(NFC)、Zigbee、ANT+、或任何其他無線或射頻(RF)連接。

在本發明之較佳實施例中，此物件較佳為但並不受限於一車輛，其例如為一拖車、一卡車、一貨車、或一其他移動物體。

應瞭解，本發明之至少一感測器單元較佳設置於車輛之各輪胎，以測量有關一輪胎情況之至少一參數。

作為舉例但並非為限制，此感測器單元所測量之有關一輪胎情況之參數包括：壓力、溫度、輪速、加速、及/或車輛之距離資訊。

應瞭解，本發明之群集器模組用於經由一中繼器與其他群集器模組通訊或配對，以致於由此感測器單元所收集之資料及/或相關資訊，可以對任何或所有其他群集器模組擷取、傳輸、共用、或累積；此等群集器模組彼此通訊或配對。

因此，此群集器模組可以與主控制器通訊或配對，以致於可以將由感測器單元所收集之資料及/或相關資訊、或由其他群集器模組 所接收與累積之資料及/或相關資訊傳輸至主控制器或與主控制器共用。

作為舉例但並非為限制，此主控制器較佳為車輛之車內單元。

因此，本發明之主控制器用於與一行動裝置通訊或配對，以致於可以將由此主控制器從此群集器模組所接收或收集之資料及/或相關資訊傳輸至一行動裝置，或與該行動裝置共用。

應瞭解，此行動裝置用於與雲端或網路伺服器通訊，以致於可以將此由感測器單元所收集之資料及/或相關資訊傳輸至、儲存於雲端或網路伺服器，以及從雲端或網路伺服器擷取。

本發明包括數個新穎性特徵以及部件之組合，其在以下之說明與附圖中完整地描述。應瞭解，可以對其中之細節作各種改變而不會偏離本發明之範圍或犧牲本發明之優點。

本發明將由以下詳細說明與附圖而充分瞭解，但其僅作為說明，且因此並不構成對本發明之限制。

100‧‧‧以無線群集器為主之系統

200‧‧‧群集器模組

300‧‧‧中繼器

400‧‧‧感測器單元

500‧‧‧主控制器

600‧‧‧行動裝置

700‧‧‧網路伺服器

第1圖為概要圖，其顯示根據本發明較佳實施例之無線群集器為主之系統，其用於在各群集器模組之間、以及在各群集器模組與主控制器之間進行並列通訊(parallel communication)；第2圖為概要圖，其顯示根據本發明較佳實施例之群集器模組，其經由一中繼器以串列(series)方式與其他群集器模組通訊或配對；以及 第3圖為概要圖，其顯示根據本發明較佳實施例之群集器模組，其經由一中繼器以並列方式與主控制器通訊或配對。

本發明有關於一種感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，在以下以較佳實施例說明本發明。然而，應瞭解，將本發明之說明限制於較佳實施例僅為了方便討論本發明而已，且可設想熟習此技術人士可以設計各種修正與等同物件，而不會偏離所附申請專利範圍之範圍。

現在參考第1至3圖之個別圖式或其任何組合，以說明根據較佳實施例以執行本發明之一種感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統。

首先參考第1圖，此根據本發明較佳實施例之以無線群集器為主之系統100通常包括至少一群集器模組200，其具有彼此通訊之一中繼器300與至少一感測器單元400，此感測器單元400用於測量有關一物件情況之至少一參數。作為舉例但並非為限制，此物件可以為一拖車、一卡車、一貨車、或一其他移動物體。

在本發明之較佳實施例中，此中繼器300用於在至少一群集器模組200之間，充分地傳輸、儲存、接收/擷取、累積、配對、共用及/或播放感測器單元之資料或其他相關資訊。應注意，此至少一群集器模組200可以與任何其他群集器模組200通訊或配對，或經由一中繼器300與一主控制器500通訊或配對。

作為舉例但並非為限制，此主控制器500可以為車輛之車內單元，此車內單元可以為一拖車、一卡車、一貨車、或一其他移動物體。應瞭解，此在至少一群集器模組200、中繼器300、以及至少一感測器單元400間之無線通訊較佳藉由以下方式技術但並不受限於以下技術實施：藍芽技術、WiFi、近場通訊(NFC)、Zigbee、ANT+、或任何其他無線或射頻(RF)連接。

在一較佳實施例中，此至少一感測器單元400較佳設置於車輛之各輪胎，用於測量有關此輪胎情況之至少一參數。由此感測器單元400所測量有關此輪胎情況之參數可以包括但不受限於：壓力、溫度、輪速、加速、及/或車輛之距離資訊。應瞭解，此感測器單元400可以設置在輪胎內側或輪胎之閥柄。以選擇方式，取決於應用之性質及/或使用之須求，感測器單元400可以與中繼器300以有線或無線方式通訊。

應注意，本發明之群集器模組200可以串列方式經由中繼器300與其他群集器模組200通訊或配對(參考第2圖)。因此，群集器模組200可以經由中繼器300與其他群集器模組200通訊或配對，以致於可以將由感測器單元400所收集之資料及/或相關資訊，從任何或所有其他群集器模組200擷取、傳輸、共用、或累積；此等群集器模組200彼此通訊或配對。然後，此等群集器模組200經由中繼器300與主控制器500通訊或配對，以致於可以將感測器單元400所收集之資料及/或相關資訊、或由任何或所有其他群集器模組200所接收與累積之資料及/或相關資訊，傳輸至主控制器500或與主控制器500共用。

在另一較佳實施例中，本發明之至少一群集器模組200可以與主控制器500通訊或配對(參考第3圖)。因此，群集器模組200可以與經由中繼器300與主控制器500通訊或配對，以致於可以將由感測器單元400所收集之資料及/或相關資訊傳輸至主控制器500或與主控制器500共用。

應瞭解，可以設計此以無線群集器為主之系統100，以允許將任何故障或遺失感測器單元400替換，以致於任何未配對之替換感測器單元400並無須與主控制器500配對，且僅須與其本身群集器模組200中之中繼器300配對。然後，此主控制器500可以接收來自相關中繼器300之所更新信號/資料。此外，如果群集器模組200之輪胎數目或位置有任何改變，此以無線群集器為主之系統100可以仍然允許此至主控制器500之通訊不會中斷。此為可能之原因為，所有群集器模組200可以在其彼此之間共享與累積資料/資訊，然後可以藉由任一有關之群集器模組200，將整組所累積資料/資訊對主控制器500傳輸/共用，而不論此群集器模組200在此通信鏈中位置或距離。因此，只要有任一群集器模組200足夠靠近主控制器500，則可以大幅增進此可能性，以確保此整組所累積資料/資訊一致不變地對主控制器500傳輸/共用。此外，可以縮短在群集器模組200之間之感測器網路任何更新(包括感測器單元400之資料或其他相關資訊)期間之中斷暫停，因為此系統無須等候個別感測器經由單向通訊鏈傳送資料。

亦應瞭解，此以無線群集器為主之系統100可以將至少一群集器模組200、中繼器300、至少一感測器單元400、以及主控制器500間之加密整合或合併至無線通訊中，以確保所有單元與其相關，以避免任何 違法或盜竊問題。因此，可以增強系統之安全，因為各中繼器300具有其特定識別(ID)資料(例如，加密資料)，且與各配對感測器互相鎖定。

此外，亦可以增強效率與準確度，以便在感測器網路間傳輸、儲存、接收/擷取、累積、配對、共用及/或播放資料或其他相關資訊，因為此系統不會增強來自其他來源之混亂或不相關信號。此外，可以使得更為容易將識別(ID)資料重新分配，因為此系統並無須將各感測器設置於輪胎而與主控制器500重新配對。

在本發明之較佳實施例中，主控制器500可以與一行動裝置600通訊或配對，以致於此主控制器500可以將由此感測器單元400所收集之資料及/或相關資訊傳輸至一行動裝置600，或與該行動裝置600共用。如果使用者想要的話，此主控制器500可以選擇性地設置一顯示器，以顯示所有讀取、共用、或相關資訊，或與輪胎情況有關之參數。應瞭解，如果任何輪胎之壓力下降至一預設之臨介值以下，此系統會將一觸發信號傳送至有關單元以提醒使用者；否則，此系統會進入休眠模式，以節省功率消耗。作為舉例但並非為限制，此行動裝置600可以為：手機、蜂巢電話或行動電話、IOS、Android、智慧型平板電腦、電腦、膝上型電腦、個人數位助理、或任何智慧型裝置等。應瞭解，如果使用者想要替代、改變、或切換至其他不同行動通訊單元或裝置，此配對過程可以在任何時間啟動。

如有需要，行動裝置600可以與一雲端或網路伺服器700進行無線通訊，以致於此由感測器單元400所收集之資料及/或相關資訊可以傳輸至雲端或網路伺服器700、或儲存於其中。因此，可以將此系統中之 所有資料及/或相關資訊/辨識資料經由行動裝置600儲存於雲端或網路伺服器700中。應瞭解，此雲端或網路伺服器700可以用於儲存此與感測器單元400所測量輪胎情況有關之所有參數。作為舉例但並非為限制，此在行動裝置600與雲端或網路伺服器700間之無線通訊可以藉由以下技術實施：WiFi、近場通訊(NFC)、蜂巢網路、或任何其他無線或射頻(RF)連接。應瞭解，即使當車輛已熄火或無限期地靜止不動時，此行動裝置600與主控制器500亦可用於從群集器模組200之中繼器300藉由藍芽或近場通訊(NFC)以接收資料/資訊。

此以無線群集器為主之系統100之優點與功效如以下說明：a.此系統並無須將設置在各個別輪胎之各個別感測器單元400與主控制器500配對；b.此輪胎數目或群集器模組200位置之任何改變仍然允許此至主控制器500之通訊不會中斷；c.可以縮短在群集器模組200之間感測器單元400資料或其他相關資訊更新期間之中斷暫停，因為此系統無須等候各感測器單元400將資料傳送至主控制器500；d.可以增強系統之安全，因為各中繼器300與感測器單元400具有其特定識別(ID)資料(例如，加密資料)，且與各配對感測器互相鎖定；e.可以增強效率與準確度，以便在感測器網路間傳輸、 儲存、接收、擷取、累積、配對、共用及/或播放資料或其他相關資訊，因為此系統不會增強來自其他來源之混亂或不相關訊號；以及f.可以使得更為容易將識別(ID)資料重新分配，因為此系統並無須將主控制器500與設置於各輪胎之各感測器單元400配對。

應注意，此等使用於執行上述實施例之各種單元、組件、及/或元件之配置或組態僅用於說明與示範而已，其並非用於限制本發明。熟習此技術人士瞭解，可以改變此等配置或組態、組件及/或元件，以獲得不同效應或所想要之操作特徵。因此，以上說明內容並不以任何方式構成限制，而是由發明人所設想用於執行本發明之最佳模式。

以上已說明本發明之內容，明顯地可以許多方式對此內容進行變更，此等變更並不被認為偏離本發明之原理與範圍，且所有此等修正對於熟習此技術人士為明顯，其用意為包括於以下申請專利範圍之範圍中。

Claims (10)

1. 一種感測器網路間通訊所用之以無線群集器(cluster)為主之系統，其包括：至少一群集器模組，其具有彼此通訊之一中繼器(repeater)與至少一感測器單元，該感測器單元用於測量有關一物件情況之至少一參數，其中，該中繼器用於在該至少一群集器模組之間，傳輸、儲存、接收、擷取、累積、配對、共用及/或播放該感測器單元之資料及/或其他相關資訊，其中，至少一該群集器模組經由該中繼器以串聯方式與任何或所有其他該等群集器模組通訊或配對，以致於由該感測器單元所收集該資料及/或相關資訊可以由彼此通訊或配對之任何或所有其他該等群集器模組擷取、傳輸、共用、或累積，或該至少一該群集器模組可以經由該中繼器以並聯方式與一主控制器通訊或配對，以致於由該等感測器單元所收集該資料及/或相關資訊、或由任何或所有其他該等群集器模組接收與累積該資料及/或相關資訊可以傳輸至該主控制器，或與該主控制器共用。
2. 如申請專利範圍第1項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中在至少一該群集器模組、該中繼器、至少一該感測器單元、以及該主控制器間之無線通訊藉由以下技術實施：藍芽技術、WiFi、近場通訊(NFC)、Zigbee、ANT+、或任何其他無線或射頻(RF)連接。
3. 如申請專利範圍第1項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中該物件為一車輛，其例如為一拖車、一卡車、一貨車、或一其他移動物體。
4. 如申請專利範圍第1項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中至少一該感測器單元較佳設置於該車輛之各輪胎，用於測量有關該輪胎情況之至少一該參數。
5. 如申請專利範圍第4項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中該感測器單元所測量之有關該輪胎情況之該參數包括：輪胎壓力、溫度、輪速、加速、及/或車輛之距離資訊。
6. 如申請專利範圍第1項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中該群集器模組用於經由該中繼器與其他該等群集器模組通訊或配對，以致於由該感測器單元所收集之資料及/或相關資訊，可對任何或所有其他該群集器模組擷取、傳輸、共用、或累積，該等群集器模組彼此通訊或配對。
7. 如申請專利範圍第6項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中該群集器模組與該主控制器通訊或配對，以致於可以將由該感測器單元所收集之資料及/或相關資訊、或由任何或所有其他該等群集器模組所接收與累積之資料及/或相關資訊傳輸至該主控制器或與該主 控制器共用。
8. 如申請專利範圍第1項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中該主控制器為該車輛之一車內單元。
9. 如申請專利範圍第1項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中該主控制器用於與一行動裝置通訊或配對，以致於可以將由該感測器單元所收集之資料及/或相關資訊傳輸至一行動裝置，或與該行動裝置共用。
10. 如申請專利範圍第9項之感測器網路間通訊所用之以無線群集器為主之系統，其中該行動裝置用於與一雲端或一網路伺服器通訊，以致於可以將由該感測器單元所收集之資料及/或相關資訊傳輸至該雲端或該網路伺服器，或儲存於該雲端或該網路伺服器中。