WO2014128220A1

WO2014128220A1 - Sensor, vorrichtung, verfahren und computerprogramme zur bestimmung einer position

Info

Publication number: WO2014128220A1
Application number: PCT/EP2014/053337
Authority: WO
Inventors: Jens Graf; Clemens Huetten
Original assignee: Aktiebolaget Skf
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2014-08-28
Also published as: DE102013202727A1

Abstract

Ausführungsbeispiele schaffen einen Sensor 100, eine Vorrichtung 200, Verfahren und Computerprogramme zur Bestimmung einer Position des Sensors. Der Sensor 100 dient zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug 250 und umfasst eine Messeinrichtung 110, die zum Bestimmen der physikalischen Größe ausgebildet ist, eine Kommunikationseinrichtung 120, die zum Senden eines Sendesignals mit einer Information über die physikalische Größe und zum Empfangen eines Empfangssignal von einem anderen Sensor ausgebildet ist, und eine Einrichtung 130, die zum Bestimmen einer Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors ausgebildet ist. Die Kommunikationseinrichtung 120 ist ferner ausgebildet, um ein Signal mit einer Information über die Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors zu senden. Die Vorrichtung 200 zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug 250 umfasst eine Empfangseinrichtung 210, die zum Empfangen von zwei oder mehr Sensorsignalen von den zwei oder mehr Sensoren ausgebildet ist, eine Einrichtung 220, die zum Ermitteln der Signalstärken der zwei oder mehr Sensorsignale ausgebildet ist und eine Detektionseinrichtung 230, die zum Detektieren einer Information über eine Empfangsqualität eines der zwei oder mehr Sensorsignale an einem anderen Sensor aus den zwei oder mehr Sensorsignalen ausgebildet ist. Die Vorrichtung 200 umfasst ferner eine Bestimmung seinrichtung 240, die zum Bestimmen der relativen Positionen der Sensoren zu der Vorrichtung basierend auf den zwei oder mehr Signalstärken und der Information über die Empfangsqualität ausgebildet ist.

Description

B e s c h r e i b u n g

Sensor, Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramme zur Bestimmung einer Position

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Sensoren für Kraftfahrzeuge, insbesondere der Bestimmung der Positionen der Sensoren an Kraftfahrzeugen.

Aus der konventionellen Technik sind bereits viele Sensoren bekannt, die im Bereich von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Darunter fallen beispielsweise Temperatursensoren, Reifendrucksensoren, Regensensoren, Lichtsensoren, Beschleunigungssensoren, usw. Insbesondere bei den Reifendrucksensoren, die zur Überwachung des Reifendrucks dienen, ist es wichtig, auch die Position dieser Sensoren bzw. der zugehörigen Reifen zu kennen. Wird beispielsweise im Cockpit eines Kraftfahrzeugs ein Fehler eines Reifendrucks angezeigt, so kann die Information darüber, um welches Rad es sich handelt, sehr wertvoll sein. Insbesondere bei größeren Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise im Bereich der Lastkraftwagen und deren Anhänger, ist die Information über die Position eines Druckabfalls eines Reifens besonders wichtig. Hinzu kommt, dass sich diese Sensoren oftmals am oder im Reifen selbst befinden. Dies hat zur Folge, dass bei einem Radwechsel auch der Sensor gewechselt wird. Herkömmliche Konzepte sehen dabei vor, dass ein neuer Sensor, oder ein gewechselter Sensor, neu mit dem Steuergerät abgeglichen werden muss, damit der neue Sensor und dessen neue Position bekannt ist.

Beispielsweise das Dokument US 668 0672 B2 beschreibt ein System zur Überwachung von Bremsen und Reifen eines Kraftfahrzeugs. Dabei werden mehrere Sensoren verwendet, um verschiedene Parameter bzw. Messgrößen an den Bremsen und den Reifen des Fahrzeugs zu erfassen. Die gemessenen Größen können dann mit Schwellwerten vergli- chen werden, so dass bei einer Schwellwertüberschreitung ein Alarm, sprich eine Warnleuchte im Cockpit des Fahrzeugs angesteuert werden kann.

Die Dokumente WO 2009 070 063 AI und WO 2009 070 065 AI beschreiben Konzepte zur Überwachung verschiedener Parameter an einem Kraftfahrzeug, wobei beispielsweise Schnurlossensoren zum Einsatz kommen können. Nachdem insbesondere bei größeren Fahrzeugen diese Sensoren weit voneinander entfernt angebracht werden können, sieht das offenbarte Konzept vor, dass diese Sensoren ein schnurloses Netzwerk bilden, so dass nicht jeder Sensor direkt mit einem Steuergerät kommunizieren muss, was jedoch eine Po- sitionsbestimmung der Sensoren erschweren kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Konzept zur Bestimmung der Positionen von Sensoren an einem Kraftfahrzeug zu schaffen. Diese Aufgabe wird gelöst gemäß den anhängigen unabhängigen Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beruhen auf dem Kerngedanken, dass die Position eines Sensors an einem Kraftfahrzeug relativ zu anderen Sensoren bestimmt werden kann. In anderen Worten beruhen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin- dung auf der Erkenntnis, dass neben den relativen Positionen der Sensoren zu einem Steuergerät, auch die relativen Positionen der Sensoren untereinander erfasst werden können. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die beteiligten Sensoren nicht nur direkt mit dem Steuergerät kommunizieren, sondern auch untereinander, bzw. zumindest untereinander Signale vermessen. Es ist ein weiterer Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, dass ein Sensor das Signal eines anderen Sensors messen kann, so dass an diesem Sensor ein Maß für die Empfangsqualität der Signale des anderen Sensors vorliegt. Aus der Empfangsqualität kann dann auf eine Abschwächung des Signals und somit auch auf eine Entfernung des anderen Sensors geschlossen werden. Diese Informationen können dann beispielsweise in einem Steuergerät ausgewertet werden.

Ausführungsbeispiele stellen daher einen Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug bereit. Der Sensor umfasst eine Messeinrichtung, die zum Bestimmen der physikalischen Größe ausgebildet ist und eine Kommunikationseinrichtung, die zum Senden eines Sendesignals mit einer Information über die physikalische Größe und zum Empfangen eines Empfangssignals von einem anderen Sensor ausgebildet ist. Der Sensor weist ferner eine Einrichtung, die zum Bestimmen einer Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors ausgebildet ist, auf. Die Kommunikationseinrichtung ist ferner ausgebildet, um ein Signal mit einer Information über die Signalstärke des Emp- fangssignals des anderen Sensors zu senden.

Die Information über die Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors kann in Ausführungsbeispielen eine tatsächlich gemessene Empfangsfeldstärke beinhalten, die beispielsweise digital, anhand von ein oder mehreren Bits, angegeben wird. In anderen Wor- ten kann in einem einfachen Ausführungsbeispiel die Information über die Signalstärke des Empfangssignals aus einem Binärwert bestehen. Dabei kann der Binärwert angeben, ob der andere Sensor sich in der Nähe oder der Ferne befindet, d.h. es können nur zwei unterschiedliche Distanzen unterschieden werden. In einigen Ausführungsbeispielen kann dies jedoch genügen, um die Position der einzelnen Sensoren dann eindeutig bestimmen zu können. Beispielsweise an einem Kraftfahrzeug, das über vier Räder verfügt, wobei sich die Räder einer Achse näher aneinander befinden als die Räder unterschiedlicher Achsen, kann über die einfache Nach-Fern-Unterscheidung festgestellt werden, welche Räder sich auf einer Achse, bzw. welche Räder sich auf unterschiedlichen Achsen befinden. Befindet sich nun das Steuergerät beispielsweise nahe an der hinteren Achse, so können über eine Signalstärkenerfassung vom Steuergerät aus die hinteren Räder bestimmt werden. Nachdem sich die nah an dem Steuergerät befindlichen Räder auf der hinteren Achse befinden müssen, ergibt sich so die Position aller Sensoren. Geht man nunmehr davon aus, dass sich diagonal gegenüberliegende Sensoren nicht hören, d.h. dass die Signale eines diagonal gegenüberliegenden Sensors nicht empfangen werden, so ist die Zuordnung bereits über ein einzelnes Bit, d.h. einen einzelnen Binärwert, eindeutig. In weiteren Ausführungsbeispielen sind beliebige Arten der Informationsübertragung bzw. der Abbildung der tatsächlich empfangenen Signalstärke eines anderen Sensors auf Übertragungswerte denkbar.

In anderen Ausführungsbeispielen, beispielsweise in Ausführungsbeispielen in denen die Sensoren über mehr Rechenkapazität verfügen, kann der Sensor aus der Empfangsqualität des Empfangssignals des anderen Sensors auch direkt auf den Abstand zu dem anderen Sensor schließen. In anderen Worten, kann beispielsweise aus der Empfangsfeldstärke des Signals des anderen Sensors auf die Dämpfung oder den Pfadverlust des Sendesignals geschlossen werden, woraus wiederum indirekt auf die Entfernung zu dem anderen Sensor geschlossen werden kann. In einigen Ausführungsbeispielen kann dieser Rückschluss von der Dämpfung auf die Entfernung über die Freiraumdämpfung ermittelt werden. In anderen Ausführungsbeispielen ist es auch denkbar, dass eine Kalibrierung oder Eichung erfolgt, so dass die Gegebenheiten des jeweiligen Kraftfahrzeugs in die Abschätzung mit einfließen können. In anderen Worten kann beispielsweise zwischen den Radachsen eines Lastkraftwagens die Dämpfung von einem Reifendrucksensor zum nächsten Reifendrucksensor bestimmt werden, so dass für die Zukunft, d.h. wenn andere Sensoren zum Einsatz kommen, der Dämpfungs-Entfernungszusammenhang bereits bekannt ist.

In anderen Ausführungsbeispielen kann die Bestimmung der relativen Distanzen und Entfernungen auch im Steuergerät erfolgen, das im Folgenden noch näher erläutert werden wird. In Ausführungsbeispielen kann die Kommunikationseinrichtung des Sensors zum schnurlosen Senden und Empfangen von Signalen ausgebildet sein. Dabei kommen viele Möglichkeiten der Schnurlosübertragung in Betracht. Beispielsweise kann die Kommunikationseinrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen gemäß einem Standard, wie z.B. ZigBee (IEEE 802.15.4, von engl. Institute of Electrical and Electronics Engineers), Bluetooth, Wireless Local Area Network (WLAN) oder Radio Frequency IDentification (RFID) ausgebildet sein. Dabei können beispielsweise die Protokolle der unteren Schichten, z.B. das Protokoll der physikalischen Schicht (auch engl, physical layer) oder Shcicht 1 und/oder der Schicht 2 oder der Medienzugriffssteuerung (auch engl. Medium Access Control), dieser Standards verwendet werden. In Ausführungsbeispielen können auch die Frequenzbereiche der ISM-Bänder (von engl. Industrial, Scientific and Medical Band) verwendet werden. Darüber hinaus kann die Kommunikation der Sensoren untereinander und auch mit dem Steuergerät in einem zeitlichen Raster und/oder auch in einem Frequenzraster erfolgen. Die Kommunikationseinrichtung kann daher ausgebildet sein, um in sich wiederholenden zeitlichen Funkrahmen, die wiederum in Zeitschlitze unterteilt sind, zu Senden und zu Empfangen. Die einzelnen Zeitschlitze können dann jeweils einem der einzelnen Sensoren, bzw. dem Steuergerät zum Senden zugeordnet sein, wobei dann die jeweils anderen Zeitschlitze zum Empfangen dienen. Die Kommunikationseinrichtung kann ferner ausgebildet sein, um in Abstimmung mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug, die sich beispielsweise in einem Steuergerät befindet, in bestimmten Zeitschlitzen eines Funkrahmens zu Senden und in an- deren Zeitschlitzen des Funkrahmens zu Empfangen. In anderen Ausführungsbeispielen ist eine analoge Aufteilung im Frequenzbereich denkbar. In anderen Worten können dann einzelne Frequenzbänder jeweils einem der Sensoren oder dem Steuergerät zum Senden zugeordnet werden, wobei die jeweils übrigen Frequenzbänder zum Empfang dienen. In Aus- führungsbeispielen kann der Sensor beispielsweise eine oder mehrere der physikalischen Größen Druck, Temperatur oder Beschleunigung erfassen.

Ausführungsbeispiele umfassen auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung umfasst ei- ne Empfangseinrichtung, die zum Empfangen von zwei oder mehr Sensorsignalen von den zwei oder mehr Sensoren ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung, die zum Ermitteln der Signalstärken der zwei oder mehr Sensorsignale ausgebildet ist, auf. Die Vorrichtung umfasst eine Detektionseinrichtung, die zum Detektieren einer Information über eine Empfangsqualität eines der zwei oder mehr Sensorsignale an einem anderen Sensor aus den zwei oder mehr Sensorsignalen ausgebildet ist, und eine Bestimmungseinrichtung, die zum Bestimmen der relativen Positionen der Sensoren zu der Vorrichtung basierend auf den zwei oder mehr Signalstärken und der Information über die Empfangsqualität ausgebildet ist. In anderen Worten kann die Vorrichtung über die Detektionseinrichtung die Information über die Signalstärke des Sensors auswerten. Beispielsweise kann auch die Ermittlung der Entfernung oder der Distanz zwischen zwei Sensoren von der Detektionseinrichtung vorgenommen werden. Dabei kann die relative Position des Sensors zu der Vorrichtung bestimmt werden, indem die Vorrichtung die Signalstärke des Empfangssignals des Sensors ermittelt und auswertet. Darüber hinaus, kann die Detektionseinrichtung in dem Signal des Sensors die Information über die Signalstärke des Empfangssignals eines anderen Sensors an dem Sensor ermitteln, und so auch die Distanz zwischen den beiden Sensoren berücksichtigen. Aus den jeweiligen Dämpfungen und Pfadverlusten können dann jeweils die Entfernungen zwischen den Sensoren und der Vorrichtung, bzw. zwischen den Sensoren untereinander ermittelt werden. Aus den Distanzen können dann, beispielsweise über geometrische Überlegungen oder auch über vorgegebene Szenarien, wie beispielsweise dass sich die Reifendrucksensoren nur an den Reifen und damit nur an bestimmten Positionen des Kraftfahrzeugs befinden können, die Positionen der Sensoren ermittelt werden. Die Vorrichtung kann in Ausführungsbeispielen Teil eines Steuergerätes des Kraftfahrzeugs sein. Die Bestimmungseinrichtung kann ausgebildet sein, um aus den zwei oder mehr Signalstärken Entfernungen zwischen der Vorrichtung und den zwei oder mehr Sensoren zu bestimmen, um aus der Information über die Empfangsqualität eine Entfernung zwischen den zwei oder mehr Sensoren zu bestimmen und um aus den Entfernungen die relativen Positionen der zwei oder mehr Sensoren zu der Vorrichtung zu ermitteln. Die Empfangseinrichtung kann zum schnurlosen Empfangen von Signalen ausgebildet sein und an den oben beschriebenen Sensor angepasst sein. Die Empfangseinrichtung kann daher auch zum Empfangen von Signalen gemäß ZigBee (IEEE 802.15.4), Bluetooth, WLAN oder RFID ausgebildet sein. Dabei können beispielsweise die o.g. Protokolle der unteren Schichten dieser Standards verwendet werden. In Ausführungsbeispielen können auch die Frequenzbereiche der ISM-Bänder zur Übertragung der Signale verwendet werden.

Gemäß obiger Beschreibung des Sensors kann die Empfangseinrichtung ausgebildet sein, um in sich wiederholenden zeitlichen Funkrahmen, die in Zeitschlitze unterteilt sind, zu Empfangen. Die Empfangseinrichtung kann darüber hinaus ausgebildet sein, um in Abstimmung mit einem Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug, in bestimmten Zeitschlitzen eines Funkrahmens zu Senden und in anderen Zeitschlitzen des Funkrahmens zu Empfangen. In anderen Ausführungsbeispielen kann auch eine Übertragung, bzw. ein Multiplex im Frequenzbereich erfolgen, siehe oben.

Ausführungsbeispiele schaffen daher auch ein Verfahren zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen der physikalischen Größe und ein Senden eines Sendesignals mit einer Information über die physikali- sehe Größe. Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Empfangen eines Empfangssignals von einem anderen Sensor und ein Bestimmen einer Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors. Ferner weist das Verfahren ein Senden eines Signals mit einer Information über die Signalstärke auf. Ausführungsbeispiele umfassen ferner ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Empfangen von zwei oder mehr Sensorsignalen von den zwei oder mehr Sensoren und ein Ermitteln der Signalstärken der zwei oder mehr Sensorsignale. Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Detektieren einer Information über eine Empfangsqualität eines der zwei oder mehr Sensorsignale an einem anderen Sensor aus den zwei oder mehr Sensorsignalen und ein Bestimmen der relativen Positionen der Sensoren basierend auf den zwei oder mehr Signalstärken und der Information über die Empfangsqualität. Ausführungsbeispiele umfassen darüber hinaus ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente, wie z.B. einem Computer oder einem Prozessor, ausgeführt wird. Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren im Detail erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Sensors; Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung;

Figur 3 eine Anordnung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung und zwei Ausführungsbeispielen von Sensoren; Figur 4 Ausführungsbeispiele von Reifendrucksensoren und einer Vorrichtung am Beispiel eines Kraftfahrzeugs mit sechs Reifen;

Figur 5 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug; und

Figur 6 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sensors 100 zur Erfassung einer physikali- sehen Größe an einem Kraftfahrzeug. Der Sensor 100 umfasst eine Messeinrichtung 110, die zum Bestimmen der physikalischen Größe ausgebildet ist. Die physikalische Größe kann z.B. Druck, Temperatur oder Beschleunigung sein. Der Sensor 100 umfasst ferner eine Kommunikationseinrichtung 120, die zum Senden eines Sendesignals mit einer Information über die physikalische Größe und zum Empfangen eines Empfangssignals von einem anderen Sensor ausgebildet ist. Darüber hinaus umfasst der Sensor 100 eine Einrichtung 130, die zum Bestimmen einer Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors ausgebildet ist. Die Kommunikationseinrichtung 120 ist ferner ausgebildet, um ein Signal mit einer Information über die Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors zu senden.

Die Figur 1 zeigt, dass die Kommunikationseinrichtung 120 mit der Messeinrichtung 110 gekoppelt ist. In anderen Worten kann die Kommunikationseinrichtung 120 mit der Messeinrichtung 110 fest verdrahtet. Beispielsweise kann hier eine Kopplung über den so ge- nannten CAN-Bus (von engl. Controller Area Network) erfolgen. In Ausführungsbeispie- len sind jedoch keine bestimmten Kopplungen erforderlich, es können beliebige Kopplungen vorkommen. Darüber hinaus zeigt die Figur 1, dass auch die Einrichtung 120 zum Bestimmen mit der Kommunikationseinrichtung 120 gekoppelt ist. Bezüglich dieser Kopplung gilt das oben Gesagte, d.h. es können beliebige Kopplungen vorkommen.

Die Kommunikationseinrichtung 120 ist in diesem Ausführungsbeispiel zum schnurlosen Senden und Empfangen von Signalen ausgebildet, beispielsweise nach einer standardisierten Schnittstelle zur schnurlosen Datenübertragung, wie ZigBee (IEEE 802.15.4), Bluetooth, WLAN oder RFID. In dem Ausführungsbeispiel ist die Kommunikationseinrichtung 120 ferner ausgebildet, um in sich wiederholenden zeitlichen Funkrahmen, die in Zeitschlitze unterteilt sind, zu Senden und zu Empfangen. Ein solcher Funkrahmen kann beispielsweise 8 Zeitschlitze umfassen, wovon jeweils einer als Sendezeitschlitz einer der Komponenten, d.h. einem Sensor 100 oder der Vorrichtung 200, zugeordnet ist. Die Kommunikationseinrichtung 120 ist ferner angepasst, um in Abstimmung mit der Vorrich- tung 200 zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug, in bestimmten Zeitschlitzen eines Funkrahmens zu Senden und in anderen Zeitschlitzen des Funkrahmens zu Empfangen. Beispielsweise kann der Vorrichtung 200 der jeweils erste Zeitschlitz eines Funkrahmens zum Senden zugeordnet sein. Die Vorrichtung 200 sendet in diesem Zeitschlitz beispielsweise Kontrolldaten zur Konfiguration der Sensoren, legt also einen Betriebsmodus der Sensoren fest. Der Betriebsmodus kann beispielsweise ein aktiver Modus sein, in dem die Sensoren aktiv messen und dann die Messdaten in den jedem Sensor zugeordneten Zeitschlitzen senden. Ein weiterer Betriebsmodus wäre ein Schlafmodus (auch engl. Standby), in dem ein Sensor keine Messdaten übermit- telt und der auf Stromersparnis optimiert ist, dies trifft insbesondere auf Sensoren mit eigener Batterie zu.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 200 zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug. Von den zwei oder mehr Sensoren ist in diesem Ausführungsbeispiel zumindest einer ein Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen Sensors 100. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Empfangseinrichtung 210, die zum Empfangen von zwei oder mehr Sensorsignalen von den zwei oder mehr Sensoren ausgebildet ist. Mit der Empfangseinrichtung 210 gekoppelt ist eine Einrichtung 220, die zum Ermitteln der Signalstärken der zwei oder mehr Sensorsignale ausgebildet ist. In anderen Worten, ermittelt die Einrichtung 220 die Signalstärken der direkt empfangenen Sensorsignale.

Die Vorrichtung 200 umfasst ferner eine Detektionseinrichtung 230, die zum Detektieren einer Information über eine Empfangsqualität eines der zwei oder mehr Sensorsignale an einem anderen Sensor aus den zwei oder mehr Sensorsignalen ausgebildet ist und die ebenfalls mit der Empfangseinrichtung 210 gekoppelt ist. Mit der Detektionseinrichtung 230 und der Einrichtung 220 ist darüber hinaus eine Bestimmungseinrichtung 240, die zum Bestimmen der relativen Positionen der Sensoren zu der Vorrichtung 200 basierend auf den zwei oder mehr Signalstärken und der Information über die Empfangsqualität ausgebildet ist, gekoppelt. Über die Kopplungen zwischen den einzelnen Komponenten der Vorrichtung 200 gilt das bereits oben hinsichtlich der Kopplungen zwischen den Komponenten des Sensors 100 Beschriebene. Es können hier beliebige Kopplungen vorkommen, eine Möglichkeit wäre auch der CAN-Bus.

In dem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungseinrichtung 240 ausgebildet, um aus den zwei oder mehr Signalstärken Entfernungen zwischen der Vorrichtung 200 und den zwei oder mehr Sensoren zu bestimmen, um aus der Information über die Empfangsqualität eine Entfernung zwischen den zwei oder mehr Sensoren zu bestimmen und um aus den Entfer- nungen die relativen Positionen der zwei oder mehr Sensoren zu der Vorrichtung 200 zu ermitteln. Die Empfangseinrichtung 210 ist zum schnurlosen Empfangen von Signalen ausgebildet, beispielsweise unter Nutzung von ZigBee (IEEE 802.15.4), Bluetooth, WLAN oder RFID. Die Empfangseinrichtung 210 ist ausgebildet, um in sich wiederholenden zeitlichen Funkrahmen, die in Zeitschlitze unterteilt sind, zu Empfangen. Die Empfangsein- richtung 210 sendet in Abstimmung mit einem Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug, in bestimmten Zeitschlitzen eines Funkrahmens und in anderen Zeitschlitzen des Funkrahmens empfängt sie die Signale der Sensoren. In einem Funkrahmen mit 8 Zeitschlitzen benutzt die Vorrichtung 200, d.h. deren Empfangseinrich- tung 210, demnach beispielsweise die Zeitschlitze 2-8, um die Sensorsignale zu empfangen und den Zeitschlitz 1, um Kotrollsignale (Konfiguration, Modus) zu senden.

Dies soll anhand der Figur 3 weiter verdeutlicht werden. Die Figur 3 zeigt eine Anordnung aus einer Vorrichtung 200, einem Sensor 1 100a und einem Sensor 2 100b. Es wird ange- nommen, dass sich diese Anordnung wie gezeigt an einem Kraftfahrzeug befindet, die Vorrichtung 200 ist beispielsweise in einem Steuergerät untergebracht. Die beiden Sensoren 100a und 100b können beispielsweise zwei Reifendrucksensoren entsprechen. Gemäß obiger Beschreibung ist die Kommunikation des gezeigten Systems in Funkrahmen und acht Zeitschlitze in den Funkrahmen unterteilt. Beispielsweise empfängt die Vorrichtung 200 das Sensorsignal des Sensors 1 100a in einem zweiten Zeitschlitz und analog das Sensorsignal des Sensors 2 100b in einem dritten Zeitschlitz.

Wie bereits oben erläutert kann die Vorrichtung 200 aus den beiden Sensorsignalen ein Maß für den Pfadverlust oder die Dämpfung, die die Signale auf ihrem Weg von den je- weiligen Sensoren zu der Vorrichtung 200 erfahren haben, ermitteln. Die Dämpfung oder der Pfadverlust dient dann als Maß für die Entfernung, die zwischen der Vorrichtung 200 und den jeweiligen Sensoren liegt. Wie die Figur 3 verdeutlicht, wird auch ein Maß für die Entfernung zwischen den Sensoren 100a und 100b ermittelt. Dieses Maß wird von einem der Sensoren jeweils anhand der Signale des anderen Sensors gemessen, und eine entspre- chende Information an die Vorrichtung 200 gesendet, so dass nun die Vorrichtung 200 auch ein Maß für den Pfadverlust oder die Dämpfung der Signale zwischen den Sensoren erhält. In Ausführungsbeispielen kann dies von jedem Sensor übermittelt werden, d.h. Sensor 1 100a misst die Signale des Sensors 2 100b und sendet eine Information über die Signalstärke dieser Signale an die Vorrichtung 200. Darüber hinaus misst der Sensor 2 100b auch die Signale des Sensors 1 100a und sendet seinerseits eine Information über die Signalstärke dieser Signale an die Vorrichtung 200.

Die Detektionseinrichtung 230, detektiert dann die Information über die Empfangsqualität der Signale des Sensors 1 100a an dem Sensor 2 100b und umgekehrt. Die Bestimmungs- einrichtung 240 bestimmt dann die in der Figur 3 durch die beidseitigen Pfeile angedeuteten Entfernungen zwischen dem Sensor 1 100a und der Vorrichtung 200, dem Sensor 2 100b und der Vorrichtung 200 und zwischen dem Sensor eins 100a und dem Sensor 2 100b. Das so gebildete Dreieck ist dadurch vollständig bestimmt, da alle seine Seitenlän- gen bekannt sind. Wenn, wie oben beschrieben, beide Sensoren jeweils Informationen über die Signale des anderen Sensors an die Vorrichtung 200 übermitteln, so kann die Bestimmung seinrichtung 240 ausgebildet sein, um einen Mittelwert der zwei oder mehr Entfernungen oder Dämpfungen zu bilden, und so eine genauere Bestimmung der Entfernung zwischen den Sensoren zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass in den Anwendungs- fällen an Kraftfahrzeugen nur bestimmte Orte für die einzelnen Sensoren infrage kommen, wie beispielsweise die Reifen für Reifendrucksensoren. Die Bestimmungseinrichtung 240 wird dann über die so übermittelten Signale in die Lage versetzt, jedem Sensor einen Ort eindeutig zuzuordnen, wie beispielsweise jedem Reifendrucksensor einen Reifen oder ein Rad.

Figur 4 zeigt Ausführungsbeispiele von Reifendrucksensoren 100L1, 100L2, 100L3, 100R1, 100R2, 100R3 und ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 am Beispiel eines Kraftfahrzeugs 250 mit sechs Reifen mit den Sensoren. Aus der Figur 4 ist ersichtlich, dass die einzelnen Reifen und damit die Reifendrucksensoren unterschiedliche Ab- stände zu der Vorrichtung 200 sowie untereinander aufweisen. In der oben beschriebenen Weise kann die Vorrichtung 200 demnach aus den empfangenen Signalstärken die einzelnen Distanzen zu den Sensoren ermitteln. Darüber hinaus kann die Vorrichtung 200 über die Detektionseinrichtung 230 ermitteln, wie die jeweils empfangenen Signalstärken der Sensoren untereinander sind. In anderen Worten teilen die Sensoren in dem Ausführungs- beispiel der Figur 4 mit, wie stark welcher andere Sensor empfangen wird. Aus diesen Informationen kann wiederum auf die Abstände der einzelnen Sensoren untereinander geschlossen werden, so dass eine genaue Ortsbestimmung oder relative Positionsbestimmungen von der Vorrichtung 200 vorgenommen werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung 200 an dem Kraftfahrzeug 250 von einigen der Sensoren, beispielsweise den Sensoren 100R1, 100R2, 100R3 die in der Figur 4 auf der rechten Seite gezeigt sind, abgeschirmt sein kann. Dies bedeutet, dass diese Signale wenn überhaupt nur sehr schwach empfangen werden können, da sich zwischen den Sensoren und der eigentlichen Vorrichtung 200 andere Komponenten des Kraftfahrzeugs 250 befinden, die eine Schnurlosübertragung erschweren können. In einem Ausführungsbeispiel bei dem die Vorrichtung 200 die Sensoren der rechten Seite nicht empfangen kann, d.h. die Sensoren 100R1, 100R2, 100R3, können diese ihre Signale über die auf der linken Seite befindlichen Sensoren an die Vorrichtung 200 übertragen. Da in diesen Signalen auch Informationen über die Signalstärken der Sensoren untereinander enthalten sind, insbesondere die der Sensoren auf der rechten Seite, kann die Vorrichtung 200 immer noch eine eindeutige Zuordnung der Signale zu den Positionen der Sensoren und damit den Reifen finden. Figur 5 illustriert ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen 310 der physikalischen Größe, ein Senden 320 eines Sendesignals mit einer Information über die physikalische Größe und ein Empfangen 330 eines Empfangssignals von einem anderen Sensor. Darüber hinaus umfasst das Verfahren ein Bestimmen 340 ei- ner Signalstärke des Empfangssignals des anderen Sensors und ein Senden 350 eines Signals mit einer Information über die Signalstärke.

Figur 6 illustriert ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Empfangen 410 von zwei oder mehr Sensorsignalen von den zwei oder mehr Sensoren und ein Ermitteln 420 der Signalstärken der zwei oder mehr Sensorsignale. Das Verfahren umfasst ferner ein Detektieren 430 einer Information über eine Empfangsqualität eines der zwei oder mehr Sensorsignale an einem anderen Sensor aus den zwei oder mehr Sensorsignalen und ein Bestimmen 440 der relativen Positionen der Sensoren zur der Vorrichtung basierend auf den zwei oder mehr Signalstärken und der Information über die Empfangsqualität.

Ausführungsbeispiele umfassen ferner ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente, wie beispielsweise auf einem Computer oder Prozessor, ausgeführt wird.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfah- rens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blue-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.

Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, ein Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen inte- grierten Schaltkreis (ASIC = Application- Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein. Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen. Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprin- zip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Va- riationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsen- tiert wurden, beschränkt sei.

Bezugszeichenliste

100 Sensor

100a Sensor

100b Sensor

100R1 Sensor

100R2 Sensor

100R3 Sensor

100L1 Sensor

100L2 Sensor

100L3 Sensor

110 Messeinrichtung

120 Kommunikationseinrichtung

130 Einrichtung zum Bestimmen

200 Vorrichtung zur Bestimmung

210 Empfangseinrichtung

220 Einrichtung zum Ermitteln

230 Detektionseinrichtung

240 Bestimmungseinrichtung

250 Kraftfahrzeug

310 Bestimmen

320 Senden

330 Empfangen

340 Bestimmen

350 Senden

410 Empfangen

420 Ermitteln

430 Detektieren

440 Bestimmen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Sensor, Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramme zur Bestimmung einer Position

1. Eine Vorrichtung (200) zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug (250), mit einer Empfangseinrichtung (210), die zum Empfangen von zwei oder mehr Sensorsignalen von den zwei oder mehr Sensoren ausgebildet ist; einer Einrichtung (220), die zum Ermitteln der Signalstärken der zwei oder mehr Sensorsignale ausgebildet ist; einer Detektionseinrichtung (230), die zum Detektieren einer Information über eine Empfangsqualität eines der zwei oder mehr Sensorsignale an einem anderen Sensor aus den zwei oder mehr Sensorsignalen ausgebildet ist; und einer Bestimmungseinrichtung (240), die zum Bestimmen der relativen Positionen der Sensoren zu der Vorrichtung (200) basierend auf den zwei oder mehr Signalstärken und der Information über die Empfangsqualität ausgebildet ist.

2. Die Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 2, bei der die Bestimmungseinrichtung (240) ausgebildet ist, um aus den zwei oder mehr Signalstärken Entfernungen zwischen der Vorrichtung (200) und den zwei oder mehr Sensoren zu bestimmen, um aus der Information über die Empfangsqualität eine Entfernung zwischen den zwei oder mehr Sensoren zu bestimmen und um aus den Entfernungen die relativen Positionen der zwei oder mehr Sensoren zu der Vorrichtung (200) zu ermitteln.

3. Die Vorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der Empfangseinrichtung (210) zum schnurlosen Empfangen von Signalen ausgebildet ist und/oder bei der Empfangseinrichtung (210) zum Empfangen von Signalen gemäß ZigBee (IEEE 802.15.4), Bluetooth, WLAN oder RFID ausgebildet ist.

4. Die Vorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Empfangseinrichtung (210) ausgebildet ist, um in sich wiederholenden zeitlichen Funkrahmen, die in Zeitschlitze unterteilt sind, zu Empfangen und/oder bei dem die Empfangseinrichtung (210) ausgebildet ist, um in Abstimmung mit einem Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe an einem Kraftfahrzeug (250), in bestimmten Zeitschlitzen eines Funkrahmens zu Senden und in anderen Zeitschlitzen des Funkrahmens zu Empfangen.

5. Ein Verfahren zur Bestimmung der relativen Positionen von zwei oder mehr Sensoren an einem Kraftfahrzeug (250), mit

Empfangen (410) von zwei oder mehr Sensorsignalen von den zwei oder mehr Sensoren;

Ermitteln (420) der Signalstärken der zwei oder mehr Sensorsignale;

Detektieren (430) einer Information über eine Empfangsqualität eines der zwei oder mehr Sensorsignale an einem anderen Sensor aus den zwei oder mehr Sensorsignalen; und

Bestimmen (440) der relativen Positionen der Sensoren basierend auf den zwei oder mehr Signalstärken und der Information über die Empfangsqualität.

6. Ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.