JP2014114006A - タイヤ位置判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アレーアンテナを用い、負荷の低い演算によってタイヤ位置を特定することができるタイヤ位置判定装置を提供する。
【解決手段】ＴＰＭＳ受信機は、各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器から送信される電波（タイヤ空気圧信号）を受信するアレーアンテナ１４を備える。ＴＰＭＳ受信機のメモリ１５には、複数のタイヤ空気圧検出器うち特定の１つにビームを向けつつ他にはヌルを向けるようなアンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄが予め登録されている。右前タイヤを位置特定するとき、右前アンテナ用アンテナ複素重み係数ｋａを選択し、右前タイヤの方向に強いビームを有しつつ他にはヌルが向く指向性を形成し、右前タイヤ空気圧検出器からのみ電波受信可能とすることで、右前タイヤを特定する。そして、同様の処理を他の３つのタイヤでも行い、４輪の前後左右位置を特定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤの取付位置を判定するタイヤ位置判定装置に関する。

近年、車両には、走行時の安全確保を目的として、走行中においてタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムが搭載される傾向にある。タイヤ空気圧監視システムは、各タイヤにタイヤ空気圧検出器を取り付け、各タイヤ空気圧検出器から無線送信されるタイヤ空気圧信号を車体に無線送信する。車体は、タイヤ空気圧信号を受信機で受信すると、タイヤ空気圧信号内のタイヤ空気圧と低圧閾値とを比較し、タイヤ空気圧が低圧閾値以下となっていれば、その低圧タイヤを、タイヤ位置を対応付けて運転席のインストルメントパネル等に表示する。

タイヤ空気圧の監視結果、つまりタイヤ空気圧が正常又は異常の通知を、タイヤ位置とともに表示する形式の場合、各タイヤが前後左右のどの取付位置にあるのかを把握する必要がある。タイヤ位置の把握の仕方としては、例えば各タイヤハウスにイニシエータを配置し、イニシエータから送信される電波によって、対応するタイヤ空気圧検出器を応答させることでタイヤ位置を認識する方式が周知である（特許文献１等参照）。

特開２００８−１６８８２６号公報

しかし、特許文献１は、各タイヤハウスにイニシエータが必要となるので、システム全体の構成が複雑化してしまう問題があった。また、イニシエータが必要となる分、コストも増える。ここで、イニシエータを使用せずにタイヤ位置を判定する一例として、例えば車体の受信アンテナをアレーアンテナとし、タイヤ空気圧検出器の電波到来方向を推定することにより、タイヤ位置を特定することも想定される。しかし、アレーアンテナの場合、例えば固有値展開等の複雑な演算が必要となってしまうので、回路規模が増大してしまう問題があった。

本発明の目的は、アレーアンテナを用い、負荷の低い演算によってタイヤ位置を特定することができるタイヤ位置判定装置を提供することにある。

前記問題点を解決するタイヤ位置判定装置は、各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器で検出された空気圧をタイヤ空気圧信号として車体に送信し、当該車体の受信機が前記タイヤ空気圧信号を受信することにより該車体においてタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いられ、前記タイヤ空気圧検出器から送信される電波を基に当該タイヤ空気圧検出器の位置を特定して、前記タイヤの取付位置を判定する構成において、前記タイヤ空気圧検出器から送信される電波を受信可能なアレーアンテナと、前記アレーアンテナのビームを複数の前記タイヤ空気圧検出器のうち特定の１つに向けつつ他にヌルを向けるアンテナ複素重み係数を、前記タイヤ空気圧検出器の方向ごとに予めメモリに登録しておき、当該アンテナ複素重み係数を用い、前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な指向性切替部と、各指向性において受信する電波を基に、前記タイヤ位置を判定するタイヤ位置判定部とを備えた。

本構成によれば、アレーアンテナのビームを特定の１つのタイヤ空気圧検出器に向けつつ他の複数にヌルを向けるアンテナ複素重み係数を、タイヤ空気圧検出器の方向ごとに予めメモリに用意しておく。例えば、右前タイヤを位置特定する場合、それに対応したアンテナ複素重み係数を選択し、右前タイヤ空気圧検出器にビームが向くものの他にはヌルが向く指向性を形成することにより、右前タイヤ空気圧検出器からの送信電波を受信可能にして、４輪のうち右前タイヤを特定する。そして、同様の処理を各タイヤで行い、４輪の位置を特定する。

このため、本構成にように、アレーアンテナを使用してタイヤ位置を判定するようにすれば、例えば各タイヤハウスにイニシエータを設けなくともタイヤ位置を判定することが可能となるので、イニシエータを使用しない簡素な構成でタイヤ位置を特定することが可能となる。また、アレーアンテナを用いてタイヤ位置を特定するようにしても、本構成の場合は位置判定に必要なアンテナ複素重み係数のみをメモリに予め登録しておき、それをアレーアンテナに選択的に代入して位置特定する形式であるので、演算が通常の処理と比較して簡素で済む。よって、アレーアンテナを用い、負荷の低い演算によってタイヤ位置を特定することが可能となる。

前記タイヤ位置判定装置において、前記アレーアンテナの入出力を基に、前記タイヤ空気圧検出器から受信した各ＩＤのアレーゲインを算出するアレーゲイン算出部を備え、前記タイヤ位置判定部は、前記アレーゲインの値から、ビームを向けた方向のＩＤを判定することが好ましい。この構成によれば、仮に受信強度の影響を受けても、ビーム方向を向けたタイヤ空気圧検出器のＩＤを精度よく判定することが可能となる。

前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ位置の判定は、特定のタイミングにおいて実行に入り、一度の処理において、タイヤ位置を４輪全て特定することが好ましい。この構成によれば、一度の処理で４輪のタイヤ位置を全て確認するので、タイヤ位置を効率よく特定することが可能となる。

前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ位置の判定に使用する前記電波は、タイヤ空気圧の情報として送信される前記タイヤ空気圧信号であることが好ましい。この構成によれば、タイヤ空気圧監視及びタイヤ位置判定のどちらにおいても、タイヤ空気圧検出器はタイヤ空気圧信号を送信する動作をとればよいので、いつも同じ送信動作をとっていればよい。よって、タイヤ位置判定時、タイヤ空気圧検出器に特別な動作をとらせずに済む。

前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ空気圧検出器は、当該タイヤ空気圧検出器の重力分力検出部から出力される信号を基に、当該タイヤ空気圧検出器がなすタイヤ中心回りの回転角を求める回転角判定部と、前記回転角判定部により算出される回転角が特定の角度又は角度範囲をなすときにのみ、電波送信を実行させる電波送信制御部とを備えることが好ましい。この構成によれば、アレーアンテナにおいて、あるタイヤに指向性ビーム又は指向性ヌルを向けたはずであるにも関わらず、同タイヤにビームやヌルが向かない状況が回避される。よって、タイヤ位置を精度よく判定するのに有利である。

前記タイヤ位置判定装置において、前記回転角判定部は、前記重力分力の変化が増加又は減少のいずれをとるのかを確認することにより、タイヤ中心を通る鉛直線に対して前記タイヤ空気圧検出器が左右どちらに位置するのかを識別することが好ましい。この構成によれば、タイヤ中心を通る鉛直線に対してタイヤ空気圧検出器が左右どちらに位置するのかを判別することが可能となるので、タイヤ位置の判定精度の向上に一層寄与する。

前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ空気圧検出器は、前記重力分力検出部から出力される信号を基に、タイヤ回転時において前記タイヤ空気圧検出器に発生する遠心力に起因する重力分力のオフセット値を算出するオフセット値算出部を備え、前記回転角判定部は、前記重力分力の実値に前記オフセット値を反映した上で、当該重力分力から回転角を算出することが好ましい。この構成によれば、オフセット値を取り除いた重力分力でタイヤ空気圧検出器の回転角が算出されるので、回転角を精度よく算出することが可能となる。

前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ空気圧検出器は、前記重力分力検出部から出力される信号を基に、車両が定速走行であるか否かを判定する定速走行判定部を備え、前記電波送信制御部は、前記車両が定速走行であることも、電波送信の実行条件とすることが好ましい。この構成によれば、例えば車両が定速走行をとるとき、タイヤ空気圧検出器からタイヤ位置判定のための電波が送信されることが許可されれば、値が安定したオフセット値から導き出されたタイヤの回転角に準じて、タイヤ位置判定のための電波をタイヤ空気圧検出器から送信することが可能となる。よって、これはタイヤ位置の判定精度の向上に一層寄与する。

前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ空気圧検出器の各々にビームを向けて当該タイヤ空気圧検出器のＩＤを受信する処理を複数回実行し、前記ＩＤの受信数の統計を算出する統計処理部を備え、前記タイヤ位置判定部は、前記統計処理部による統計結果を基に、前記タイヤ位置を判定することが好ましい。この構成によれば、受信したタイヤＩＤの統計をとることでタイヤ位置を判定するので、タイヤ位置を精度よく判定するのに一層寄与する。

前記タイヤ位置判定装置において、前記統計処理部は、各々の前記指向性においてアレーゲインが最大となる前記ＩＤを計数し、前記タイヤ位置判定部は、その計数結果を基に前記タイヤ位置を判定することが好ましい。この構成によれば、各指向性（各ビーム）においてアレーゲインが最大となるＩＤを計数し、その計数結果からタイヤ位置を特定する方式、つまり多数決方式を用いるので、タイヤ位置を精度よく判定するのに有利である。

前記タイヤ位置判定装置において、前記統計処理部は、各々の前記ビームにおいて前記ＩＤごとにアレーゲインの平均値を算出し、前記タイヤ位置判定部は、当該アレーゲインの平均値を基に前記タイヤ位置を判定することが好ましい。この構成によれば、各指向性（各ビーム）においてＩＤごとにアレーゲインの平均値を算出し、この平均値からタイヤ位置を特定する方式、つまり平均化方式を用いるので、タイヤ位置を精度よく判定するのに有利である。

前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ空気圧検出器は、当該タイヤ空気圧検出器の重力分力検出部から出力される信号を基に、車両が駐車から走行に移行したか否かを判定する走行状態判定部と、前記車両が駐車から走行に移行したと判定された際、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを、通常モードからタイヤ位置判定モードに切り替えるモード切替部とを備えることが好ましい。この構成によれば、例えば車両が駐車→走行となったと判断されたとき、タイヤ空気圧検出器の動作モードを、タイヤ位置判定の専用モードであるタイヤ位置判定モードに切り替える。タイヤ位置判定モード時、例えばタイヤ空気圧検出器から電波を短い周期で連続して送信するようにすれば、短時間でタイヤ位置を判定するのに有利となる。また、電波を短時間で連続送信するようにしても、それはタイヤ位置判定モードの間だけであり、通常モード時は長い周期で電波送信するようにすれば、タイヤ空気圧検出器で消費される電力も小さく抑えられる。このように、タイヤ位置判定の短時間化とタイヤ空気圧検出器の消費電力抑制との両立が可能となる。

前記タイヤ位置判定装置において、タイヤ位置の判定終了後、前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子のうち、必要なもののみ接続状態とすることにより、受信系統を絞る受信系統切替部を備えることが好ましい。この構成によれば、タイヤ位置の判定終了後、アレーアンテナの受信系統を必要なもののみ接続状態とするので、通常動作時、不要な受信系統の動作を停止しておくことが可能となる。よって、受信機で消費される電力を小さく抑えることが可能となる。

前記タイヤ位置判定装置において、前記アレーアンテナは、移相器群、アンプ群及び加算器の回路群を前記タイヤ空気圧検出器ごとに備えて、各タイヤ空気圧検出器から送信される電波の常時受信が可能な並列処理方式をとることが好ましい。この構成によれば、タイヤ空気圧検出器からいつ電波が送信されても、その電波を受信してタイヤ位置の判定を行うことが可能となるので、タイヤ位置を短時間で判定するのに有利である。

本発明によれば、アレーアンテナを用いたタイヤ位置判定装置において、負荷の低い演算によってタイヤ位置を特定することができる。

第１実施形態のタイヤ空気圧監視システムの構成図。 ＴＰＭＳ受信機のアレーアンテナの構成図。 右前タイヤにビームを向けた際の指向性の状態図。 左前タイヤにビームを向けた際の指向性の状態図。 右後タイヤにビームを向けた際の指向性の状態図。 左後タイヤにビームを向けた際の指向性の状態図。 第２実施形態のアレーアンテナの構成図。 ビーム方向のタイヤＩＤを正常に受信する状態の通信概念図。 ビーム方向ではないタイヤＩＤを受信してしまう状態の通信概念図。 第３実施形態のタイヤ回転角を説明する概念図。 タイヤ回転角に対するアレーゲインの変化を示す波形図。 重力分力を説明する概念図。 走行時の重力分力の時間変化を示す波形図。 タイヤ空気圧監視システムの構成図。 （ａ），（ｂ）はタイヤ回転角の例を示す説明図。 第４実施形態の車両が走行を開始してから停止するまでの重力分力の変化を示す波形図。 タイヤ空気圧検出器の構成図。 車両が走行を開始してから停止するまでのオフセット値の変化を示す波形図。 第５実施形態のＴＰＭＳ受信機の構成図。 多数決方式の具体例をまとめた表。 平均化方式の具体例をまとめた表。 タイヤ空気圧監視システムの構成図。 タイヤ空気圧検出器のモード切り替え時に実行されるフローチャート。 第６実施形態の通常動作時のアレーアンテナの構成図。 受信系統を絞った状態のアレーアンテナの構成図。 別例のアレーアンテナの構成図。

（第１実施形態）
以下、タイヤ位置判定装置の第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、各タイヤ２（２ａ〜２ｄ）のタイヤ空気圧等を監視するタイヤ空気圧監視システム（TPMS：Tire Pressure Monitoring System）３が設けられている。本例のタイヤ空気圧監視システム３は、各タイヤ２ａ〜２ｄにタイヤ空気圧検出器４（タイヤバルブとも言う：４ａ〜４ｄ）を設け、これらタイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄで検出されたタイヤ空気圧を、タイヤ空気圧信号Ｓtpとして車体５に無線送信することにより、車体５において各タイヤ２ａ〜２ｄのタイヤ空気圧を監視する直接式である。

タイヤ空気圧検出器４には、タイヤ空気圧検出器４の動作を制御するコントローラ６が設けられている。各コントローラ６のメモリ７には、各タイヤ２の固有ＩＤとしてタイヤＩＤ（バルブＩＤとも言う）が書き込み保存されている。タイヤ空気圧検出器４には、タイヤ空気圧を検出する圧力センサ８と、タイヤ温度を検出する温度センサ９と、タイヤ２の加速度（回転）を検出する加速度センサ１０とが設けられ、これらがコントローラ６に接続されている。コントローラ６には、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を送信可能な送信アンテナ１１が接続されている。

車体５には、タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄから送信されたタイヤ空気圧信号Ｓtpを受信してタイヤ空気圧を監視する受信機（以降、ＴＰＭＳ受信機と記す）１２が設けられている。ＴＰＭＳ受信機１２には、ＴＰＭＳ受信機１２の動作を制御するタイヤ空気圧監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１３と、ＵＨＦ電波を受信可能な受信アンテナとしてアレーアンテナ１４とが設けられている。タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３のメモリ１５には、各タイヤ２ａ〜２ｄのタイヤＩＤがタイヤ位置（右前、左前、右後、左後）を対応付けられて書き込み保存されている。ＴＰＭＳ受信機１２は、各タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄに対して同一距離をとるように、例えば車体５の中央位置に配置されている。ＴＰＭＳ受信機１２には、例えば車内インストルメントパネル等に設置された表示部１６が接続されている。

タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄは、加速度センサ１０のセンサ出力に基づくタイヤ回転検出時、または所定タイミング（定期、不定期）で、タイヤ空気圧信号ＳtpをＵＨＦ送信する。タイヤ空気圧信号Ｓtpには、タイヤＩＤ、タイヤ２ａ〜２ｄの圧力データ、タイヤ２ａ〜２ｄの温度データ等が含まれている。タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄは、他のタイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄと電波が重ならないように、所定の時間差をもって電波送信する。

ＴＰＭＳ受信機１２は、タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄのタイヤ空気圧信号Ｓtpをアレーアンテナ１４で受信すると、タイヤ空気圧信号Ｓtp内のタイヤＩＤを照合し、ＩＤ照合が成立すれば、同じタイヤ空気圧信号Ｓtp内の圧力データを確認する。このとき、ＴＰＭＳ受信機１２は、圧力値が低圧閾値以下となっていれば、この低圧タイヤを、タイヤ位置を対応付けて表示部１６に表示する。ＴＰＭＳ受信機１２は、このタイヤ空気圧の判定を、受信するタイヤ空気圧信号Ｓtpごとに行って、各タイヤ２ａ〜２ｄの空気圧を監視する。

タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３には、タイヤ空気圧監視システム３の１機能として、各タイヤ２ａ〜２ｄの前後左右の取付位置を判定するオートロケーション機能が設けられている。オートロケーション機能は、例えばタイヤ２ａ〜２ｄがローテーションされたり、または新規タイヤに取り替えられたりしても、正しいタイヤ２ａ〜２ｄの取付位置がタイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３に登録し直されるように、タイヤ２ａ〜２ｄの取付位置を定期的に確認する機能である。

図２に示すように、アレーアンテナ１４は、所定の間隔及び形状に配列された複数（本例は４つ図示）のアンテナ素子１７（１７ａ〜１７ｄ）を備える。各アンテナ素子１７ａ〜１７ｄには、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄの出力に各種処理を加えるアンテナ回路１８（１８ａ〜１８ｄ）が各々接続されている。各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄは、受信電波の位相を回転させる移相器１９と、受信電波を増幅するアンプ２０とからなる。アレーアンテナ１４は、各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄで複素値（複素ウエイト）をアレー入力信号にそれぞれ掛け合わせて得るアンテナ出力を加算器２１で加算し、アレー出力を得る。この処理を、複素値を順次変化させることにより行い、これにより得たアレー出力を、各指向性条件の受信電波として取得する。

また、本例のアレーアンテナ１４は、アンテナ回路１８ａ〜１８ｄを１つの群として見た場合、これらをタイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄで共用する順次処理方式である。順次処理方式は、アンテナ回路１８ａ〜１８ｄからなる１つの群を、各タイヤ２ａ〜２ｄの各々の指向性に順次切り替えていき、これを繰り返す方式である。

タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３のメモリ１５には、各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに入力する複素値群の係数として複数（本例は４つ）のアンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄが予め登録されている。アレーアンテナ１４は、アンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄによってアンテナ指向性（ビームやヌル）が決まる。アンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄは、各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに入力される複数（本例は４つ）の複素値「x＋jy」を有する。アンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄは、例えば開発段階において求められた値がメモリ１５に予め登録される。アンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄは、例えば車種ごとに必要な値が異なる。

右前タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋａは、アレーアンテナ１４のビームを右前タイヤ空気圧検出器４ａに向け、他にはヌルを向けるようにアレーアンテナ１４の指向性を設定する。本例の場合、右前タイヤ用アンテナ複素重みｋａは、アンテナ回路１８ａに入力される「x_a1＋jy_a1」と、アンテナ回路１８ｂに入力される「x_a2＋jy_a2」と、アンテナ回路１８ｃに入力される「x_a3＋jy_a3」と、アンテナ回路１８ｄに入力される「x_a4＋jy_a4」とから構築される。

左前タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｂは、アレーアンテナ１４のビームを左前タイヤ空気圧検出器４ｂに向け、他にはヌルを向けるようにアレーアンテナ１４の指向性を設定する。本例の場合、左前タイヤ用アンテナ複素重みｋｂは、アンテナ回路１８ａに入力される「x_b1＋jy_b1」と、アンテナ回路１８ｂに入力される「x_b2＋jy_b2」と、アンテナ回路１８ｃに入力される「x_b3＋jy_{b 3}」と、アンテナ回路１８ｄに入力される「x_b4＋jy_b4」とから構築される。

右後タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｃは、アレーアンテナ１４のビームを右後タイヤ空気圧検出器４ｃに向け、他にはヌルを向けるようにアレーアンテナ１４の指向性を設定する。本例の場合、右後タイヤ用アンテナ複素重みｋｃは、アンテナ回路１８ａに入力される「x_c1＋jy_c1」と、アンテナ回路１８ｂに入力される「x_c2＋jy_c2」と、アンテナ回路１８ｃに入力される「x_c3＋jy_c3」と、アンテナ回路１８に入力される「x_c4＋jy_c4」とから構築される。

左後タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｄは、アレーアンテナ１４のビームを左後タイヤ空気圧検出器４ｄに向け、他にはヌルを向けるようにアレーアンテナ１４の指向性を設定する。本例の場合、左後タイヤ用アンテナ複素重みｋｄは、アンテナ回路１８ａに入力される「x_d1＋jy_d1」と、アンテナ回路１８ｂに入力される「x_d2＋jy_d2」と、アンテナ回路１８ｃに入力される「x_d3＋jy_d3」と、アンテナ回路１８ｄに入力される「x_d4＋jy_d4」とから構築される。

タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３には、メモリ１５に登録された複数のアンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄを用いてアレーアンテナ１４の指向性を切り替えるアンテナ複素重み係数切替部２２と、切り替えた各指向性においてアレーアンテナ１４から入力するアレー出力を基にタイヤ２ａ〜２ｄの前後左右位置を判定するタイヤ位置判定部２３とが設けられている。なお、アンテナ複素重み係数切替部２２が指向性切替部の一例である。

次に、図３〜図６を用いて、オートロケーション機能の動作を説明する。なお、オートロケーション機能は、例えば走行時、定期又は不定期に動作が実行される。また、タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄは、定期又は不定期にタイヤ空気圧信号Ｓtpを送信する動作をとることとする。

図３に示すように、オートロケーション動作時、アンテナ複素重み係数切替部２２は、メモリ１５内の右前タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋａを各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに入力することにより、アレーアンテナ１４のビームを右前タイヤ空気圧検出器４ａに向け、これ以外にはヌルが向くように設定する。即ち、アレーアンテナ１４の各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに右前タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋａ（x_a1＋jy_a1，x_a2＋jy_a2，x_a3＋jy_a3，x_a4＋jy_a4）を入力することにより、アレーアンテナ１４にアンテナ複素重み係数ｋａに準ずる指向性を形成する。

このため、ＴＰＭＳ受信機１２は、右前タイヤ空気圧検出器４ａからの電波を受信できるものの、それ以外のタイヤ空気圧検出器４ｂ〜４ｄからの電波は受信できない状態となる。よって、タイヤ位置判定部２３は、この指向性の状態下で受信できるタイヤ空気圧信号Ｓtpに含まれるタイヤＩＤ１を右前タイヤと特定する。即ち、ＴＰＭＳ受信機１２は、この指向性の状態下で電波受信できた右前タイヤ空気圧検出器４ａが取り付いたタイヤを右前タイヤ２ａと特定する。

図４に示すように、アンテナ複素重み係数切替部２２は、メモリ１５内の左前タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｂを各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに入力することにより、アレーアンテナ１４のビームを左前タイヤ空気圧検出器４ｂに向け、これ以外にはヌルが向くように設定する。即ち、アレーアンテナ１４の各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに左前タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｂ（x_b1＋jy_b1，x_b2＋jy_b2，x_b3＋jy_b3，x_b4＋jy_b4）を入力することにより、アレーアンテナ１４にアンテナ複素重み係数ｋｂに準ずる指向性を形成する。

このため、ＴＰＭＳ受信機１２は、左前タイヤ空気圧検出器４ｂからの電波を受信できるものの、それ以外のタイヤ空気圧検出器４ａ，４ｃ，４ｄからの電波は受信できない状態となる。よって、タイヤ位置判定部２３は、この指向性の状態下において左前タイヤ空気圧検出器４ｂからのタイヤ空気圧信号Ｓtpを受信するので、このタイヤ空気圧信号Ｓtpに含まれるタイヤＩＤ２を左前タイヤと特定する。

図５に示すように、アンテナ複素重み係数切替部２２は、メモリ１５内の右後タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｃを各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに入力することにより、アレーアンテナ１４のビームを右後タイヤ空気圧検出器４ｃに向け、これ以外にはヌルが向くように設定する。即ち、アレーアンテナ１４の各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに右後タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｃ（x_c1＋jy_c1，x_c2＋jy_c2，x_c3＋jy_c3，x_c4＋jy_c4）を入力することにより、アレーアンテナ１４にアンテナ複素重み係数ｋｃに準ずる指向性を形成する。

このため、ＴＰＭＳ受信機１２は、右後タイヤ空気圧検出器４ｃからの電波を受信できるものの、それ以外のタイヤ空気圧検出器４ａ，４ｂ，４ｄからの電波は受信できない状態となる。よって、タイヤ位置判定部２３は、この指向性の状態下において右後タイヤ空気圧検出器４ｃからのタイヤ空気圧信号Ｓtpを受信するので、このタイヤ空気圧信号Ｓtpに含まれるタイヤＩＤ３を右後タイヤと特定する。

図６に示すように、アンテナ複素重み係数切替部２２は、メモリ１５内の左後タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｄを各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに入力することにより、アレーアンテナ１４のビームを左後タイヤ空気圧検出器４ｄに向け、これ以外にはヌルが向くように設定する。即ち、アレーアンテナ１４の各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに左後タイヤ用アンテナ複素重み係数ｋｄ（x_d1＋jy_d1，x_d2＋jy_d2，x_d3＋jy_d3，x_d4＋jy_d4）を入力することにより、アレーアンテナ１４にアンテナ複素重み係数ｋｄに準ずる指向性を形成する。

このため、ＴＰＭＳ受信機１２は、左後タイヤ空気圧検出器４ｄからの電波を受信できるものの、それ以外のタイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｃからの電波は受信できない状態となる。よって、タイヤ位置判定部２３は、この指向性の状態下において左後タイヤ空気圧検出器４ｄからのタイヤ空気圧信号Ｓtpを受信するので、このタイヤ空気圧信号Ｓtpに含まれるタイヤＩＤ４を左後タイヤと特定する。

タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３は、全てのタイヤ２ａ〜２ｄの取付位置を特定できると、メモリ１５に登録されているタイヤ位置を更新する。これにより、仮にタイヤ２ａ〜２ｄの取付位置がローテーションされたり新規タイヤに交換されたりしてタイヤ２ａ〜２ｄの取付位置が変わっていても、メモリ７に登録されたタイヤ取付位置が正しい位置に更新される。そして、タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３は、このオートロケーションを所定サイクルで繰り返し行い、タイヤ２ａ〜２ｄの正確な取付位置を適宜更新する。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）４つのタイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄのうち特定の１つにビームが向き他にはヌルが向くようなアンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄを、アレーアンテナ１４の開発段階において取得し、メモリ１５に予め登録しておく。右前タイヤ２ａを位置特定するとき、右前アンテナ用アンテナ複素重み係数ｋａを選択し、右前タイヤ２ａの方向に強いビームを有しつつ他にはヌルが向く指向性を形成し、右前タイヤ空気圧検出器４ａからのみ電波受信可能とすることで、右前タイヤ２ａを特定する。そして、同様の処理を他の３つのタイヤ２ｂ〜２ｄでも行い、４輪の前後左右位置を特定する。

このため、本例のように、アレーアンテナ１４を使用してタイヤ位置を判定するようにすれば、例えば各タイヤハウスにイニシエータを設けなくともタイヤ位置を判定することが可能となるので、イニシエータを使用しない簡素な構成でタイヤ位置を特定することができる。また、アレーアンテナ１４を用いてタイヤ位置を特定するようにしても、本例の場合は位置判定に必要なアンテナ複素重み係数ｋａ〜ｋｄをメモリ１５に予め登録しておき、それをアレーアンテナ１４に選択的に代入して位置特定する形式であるので、演算が通常の処理（例えば、固有値展開等の負荷の高い計算）と比較して簡素で済む。よって、アレーアンテナ１４を用い、負荷の低い演算によってタイヤ位置を特定することができる。

（２）オートロケーション機能が実行状態に入ると、アレーアンテナ１４の指向性を順番に替えていって、全４輪の位置を確認する。よって、一度の処理で全４輪のタイヤ位置を確認するので、タイヤ位置を効率よく特定することができる。

（３）タイヤ位置判定時に各タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄから送信させる電波は、定常的に送信されるタイヤ空気圧信号Ｓtpである。よって、タイヤ空気圧監視及びタイヤ位置判定のどちらにおいても、タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄはタイヤ空気圧信号Ｓtpを送信する動作をとればよいので、いつも同じ送信動作をとればよい。よって、タイヤ位置判定時、タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄに特別な動作をとらせずに済む。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図７〜図９に従って説明する。なお、第２実施形態は、指向性（ビーム）を向けた方向のタイヤＩＤがどのＩＤであるのかを精度よく判定するための実施例である。よって、第１実施形態と同一部分には同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図７に示すように、タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３には、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄから直に入力するアレー入力ベクトルＸと、アレー処理後の出力であるアレー出力Ｙとを基に、各タイヤＩＤのアレーゲインＧ_ar算出するアレーゲイン算出部２４と、アレー出力Ｙに含まれるデータ情報（タイヤＩＤ、空気圧データ等）を復調とする復調部２５とが設けられている。アレーゲイン算出部２４は、ビームを各タイヤ２ａ〜２ｄに向ける度に、その指向性における各タイヤＩＤのアレーゲインＧ_arを算出する。復調部２５は、各ビーム方向において、タイヤ空気圧信号Ｓtpを受信する度に、受信電波を復調する。タイヤ位置判定部２３は、アレーゲイン算出部２４により算出されたアレーゲインＧ_arと、復調後のタイヤＩＤとを基に、タイヤ位置を判定する。

次に、図７〜図９を用いて、オートロケーション機能の動作を説明する。
図７に示すように、あるタイヤ２にビームを向けたときの第１アンテナ素子１７ａの入力をアレー入力「a₁+jb₁」とし、第２アンテナ素子１７ｂの入力をアレー入力「a₂+jb₂」とし、第３アンテナ素子１７ｃの入力をアレー入力「a₃+jb₃」とし、第４アンテナ素子１７ｄの入力をアレー入力「a₄+jb₄」とすると、アレーゲイン算出部２４には、アンテナ素子１７ａ〜１７ｄからアレー入力ベクトルＸが入力され、加算器２１からアレー出力Ｙが入力される。

アレー入力ベクトルＸは、次式(1)により算出される。なお、次式(1)において、［＊］^Ｔは、「＊」の転置行列を表す。

アレー出力Ｙは、各アンテナ素子１７ａ〜１７ｄのアレー入力をアレー処理によって合成した結果である「a_out+jb_out」となる。加算器２１から出力されたアレー出力Ｙは、アレーゲイン算出部２４の他に、復調部２５にも入力される。

アレーゲインＧ_arは、次式(2)〜(4)により算出される。なお、次式(2)において、［＊］^Ｈは、「＊」の複素共役転置を表す。

アレーゲイン算出部２４は、あるタイヤ２にビームを向けたときに入力するアレー入力ベクトルＸとアレー出力Ｙとを基に、あるタイヤ２にビームを向けたときの受信ＩＤのアレーゲインＧ_arを算出し、これをタイヤ位置判定部２３に出力する。復調部２５は、このときに入力するアレー出力Ｙ、つまり受信できたタイヤＩＤ及び圧力データを復調し、これをタイヤ位置判定部２３に出力する。タイヤ位置判定部２３は、受信したタイヤＩＤのうち、アレーゲインＧ_arが最大値をとるタイヤＩＤを、ビームを向けた方向のタイヤＩＤと判定する。以上の処理が各ビーム方向において各々実行され、４輪のタイヤＩＤが特定される。

図８に、例えばタイヤＩＤ１にビーム（例えば「０」dB）を向け、タイヤＩＤ２にヌル（例えば「−５０dB」）を向けた場合において、ビームを向けたタイヤＩＤ１を正常に受信する例を示す。なお、アレーアンテナ１４の入力は、電波が強い程、「０」に近い値をとる。同図において、タイヤＩＤ１のアレー入力が例えば「−５dB」の場合、タイヤＩＤ１の方向の指向性は「０」dBであるので、入力がそのまま出力されてアレー出力は「−５dB」となる。また、タイヤＩＤ２のアレー入力が例えば「−１０dB」の場合、タイヤＩＤ２の方向の指向性は「−５０dB」であるので、入力が減衰して出力されてアレー出力は「−６０dB」となる。

このとき、タイヤＩＤ１のアレーゲインＧ_arは、アレー入力「−５dB」及びアレー出力「−５dB」に基づく入出力比をとる。また、タイヤＩＤ２のアレーゲインＧ_arは、アレー入力「−１０dB」及びアレー出力「−６０dB」に基づく入出力比をとる。よって、ビームを向けた側からのみ電波を受信する通常の通信環境下において、タイヤＩＤ１のアレーゲインＧ_arは、タイヤＩＤ２のアレーゲインＧ_arよりも高くなる計算結果が得られる。即ち、通常の通信環境下では、想定通り、ビームを向けた方向のタイヤＩＤをＩＤ１と識別できる。

図９に、例えばタイヤＩＤ１にビーム（例えば「０」dB）を向け、タイヤＩＤ２にヌル（例えば「−５０dB」）を向けた場合において、ヌルを向けたはずのタイヤＩＤ２を受信してしまう例を示す。ところで、同図からも分かるように、ビーム方向のタイヤＩＤを判定するにあたり、単にアレー出力を比較するだけの形式であると、ビームをタイヤＩＤ１に向けているにもかかわらず、アレー出力の高いタイヤＩＤ２を、ビームを向けた方向のタイヤＩＤとして識別してしまう。

図９の場合、タイヤＩＤ１のアレーゲインＧ_arは、アレー入力「−６０dB」及びアレー出力「−６０dB」に基づく入出力比をとる。また、タイヤＩＤ２のアレーゲインＧ_arは、アレー入力「０dB」及びアレー出力「−５０dB」に基づく入出力比をとる。よって、ヌルを向けたはずのタイヤ２から電波を受信してしまう通信環境下においても、タイヤＩＤ１のアレーゲインＧ_arがタイヤＩＤ２のアレーゲインＧ_arよりも高くなる計算結果が得られる。即ち、この通信環境下においても、通常時と同じように、ビームを向けた方向のタイヤＩＤをＩＤ１と識別できる。

タイヤ位置判定部２３は、ビームを向けた１方向においてタイヤＩＤの判定が終了すると、ビーム方向を他に切り替えて、同様の手順によりタイヤＩＤの特定を行う。そして、全４輪において各ビーム方向のタイヤＩＤを特定することにより、４輪のタイヤ位置を判定する。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（３）に加え、以下の効果を得ることができる。
（４）タイヤ位置判定時、ある任意のタイヤ２にビームを向けつつ、それ以外のタイヤ２にヌルを向けたとしても、ヌルを向けたタイヤ２からの電波を受信できてしまう可能性がある。これは、例えばタイヤ２の回転位置を要因とする伝搬環境の変化や、走行時の実環境が様々であることなどが要因として挙げられる。そこで、本例においては、アレーアンテナ１４の入出力からアレーゲインＧ_arを求め、アレーゲインＧ_arを基にタイヤ位置を判定する。よって、仮に受信強度の影響を受けても、ビーム方向を向けたタイヤＩＤを精度よく判定することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図１０〜図１５に従って説明する。なお、第３実施形態は、タイヤ空気圧検出器４（４ａ〜４ｄ）の電波送信タイミングを制御することにより、タイヤ位置判定の精度を確保する実施例である。本例も、異なる部分についてのみ詳述する。

図１０に示すように、各タイヤ空気圧検出器４は、タイヤ２が回転するとき、その回転に準じてタイヤ２の中心回りに回転する動きをとっている。例えば、タイヤ中心を通る鉛直線Ｌｋを基準とし、その鉛直線Ｌｋに対してタイヤ空気圧検出器４が成す角度をタイヤ回転角θとすると、タイヤ回転時、タイヤ空気圧検出器４はタイヤ回転角θが０°〜360°の範囲で回転することとなる。

図１１に、タイヤ回転角θ［deg］に対するアレーアンテナ１４のゲイン（入出力比）［dB］の出力変化を示す。なお、図１１では、指向性のヌルを例に挙げて説明するが、これは指向性のビームに置き換えても同じことが言える。同図に示されるように、右後タイヤ２ｃのタイヤ回転角θが「０°」のとき、右後タイヤ２ｃに指向性のヌルを向けておいても、右後タイヤ２ｃが回転してタイヤ回転角θが変わると、右後タイヤ２ｃにヌルが向かなくなってしまうことが分かる。これは、電気的に形成した指向性のヌル点は非常に鋭く、タイヤ空気圧検出器４（加速度センサ１０）の若干の回転も許容できないことが主要因である。よって、これがタイヤ位置判定の精度悪化に繋がるので、何らかの対策が必要となってくる。

図１２に示すように、本例の加速度センサ（Ｇセンサ）１０は、タイヤ空気圧検出器４にかかる重力として、重力Ｇに対する車軸方向（タイヤ半径方向）の重力分力Ｇｒを検出する。この重力分力Ｇｒが分かれば、タイヤ空気圧検出器４がなすタイヤ２（車軸３１）の中心回りの回転角が分かる。回転角は、例えば式cos^−１（Ｇｒ／Ｇ）により算出可能であり、タイヤ中心を通る鉛直線Ｌｋを基準「０°」とした角度として求まる。加速度センサ１０は、所定の検出間隔で重力分力Ｇｒを繰り返し検出する。

また、図１３に示すように、車両走行中（タイヤ回転中）の重力分力Ｇｒは、車軸方向の分力よりも、遠心力に起因する分力が支配的である。特に、タイヤ回転速度が高くなれば、遠心力に起因する重力分力Ｇｒが著しく大きくなる。そのため、重力分力Ｇｒからタイヤ回転角θを演算するとき、正確に角度算出するには、加速度センサ１０から出力される信号の実値から、遠心力に起因する分力、つまり重力分力Ｇｒのオフセット値を減算する必要がある。

図１４に示すように、コントローラ６には、加速度センサ１０の検出信号（重力分力Ｇｒ）を基に、タイヤ回転時に遠心力に起因して発生する重力分力Ｇｒのオフセット値を算出するオフセット値算出部３２と、加速度センサ１０の出力信号の実値からオフセット値を減算することにより重力分力Ｇｒを補正し、補正した重力分力Ｇｒからタイヤ回転角θを判定する回転角判定部３３と、タイヤ回転角θが任意の回転角をとるときにタイヤ空気圧検出器４に電波送信を実行させる電波送信制御部３４とが設けられている。なお、加速度センサ１０が重力分力検出部の一例である。

オフセット値算出部３２は、一定時間（図１３参照）、加速度センサ１０から重力分力Ｇｒのサンプルをとり、その平均値を求めることによりオフセット値を算出する。回転角判定部３３は、所定の演算タイミングにおいて、加速度センサ１０の出力信号の実値からオフセット値を減算することにより実値を補正し、その補正値を基にタイヤ回転角θを算出する。電波送信制御部３４は、回転角判定部３３により求められたタイヤ回転角θが任意の回転角（角度又は角度範囲）となったとき、送信アンテナ１１からタイヤ位置判定のための電波（タイヤ空気圧信号Ｓtp）を送信させる。

さて、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤ２が回転すると、加速度センサ１０からは、タイヤ回転角θに応じた重力分力Ｇｒが検出される。このとき、オフセット値算出部３２は、加速度センサ１０から出力される重力分力Ｇｒを一定時間サンプルし、その平均値を求めることによりオフセット値を算出する。回転角判定部３３は、加速度センサ１０の出力信号の実値からオフセット値を減算することにより実値を補正し、その補正値を基にタイヤ回転角θを算出する。例えば、重力分力Ｇｒが「0.984Ｇ」のとき、タイヤ回転角θが「350°」と算出され、重力分力Ｇｒが「0.174Ｇ」のとき、タイヤ回転角θが「80°」と算出される。以上の角度演算が所定の演算サイクルによって繰り返し実行される。

ちなみに、加速度センサ１０は、短時間のサイクルで高頻度に重力分力Ｇｒを繰り返し検出しており、オフセット値算出部３２は、そのうちのあるタイミングにおいて周期的に重力分力Ｇｒを読み出すことにより重力分力Ｇｒを取得し、オフセット値を算出する。そして、回転角判定部３３は、オフセット値が算出されると、次に取得する重力分力Ｇｒの実値から、先に求めたオフセット値を減算し、この補正値でタイヤ回転角θを算出する。以上の処理をタイヤ回転中、繰り返し実行する。

ここで、この種の加速度センサ１０においては、角度算出の１周期が180°であるので、タイヤ回転角θが「０°〜180°」と「180°〜360°」とで重力分力Ｇｒが同じ値をとってしまう。即ち、タイヤ空気圧検出器４が鉛直線Ｌｋを境目にして左右のどちらに位置するのかを区別することはできない。そこで、本例の回転角判定部３３は、算出した重力分力Ｇｒの変化が増加又は減少するのかを確認することにより、鉛直線Ｌｋの左右どちらにタイヤ空気圧検出器４が存在するのかを識別する。

電波送信制御部３４は、回転角判定部３３によって算出されたタイヤ回転角θが任意の回転角（角度又は角度範囲）となったとき、送信アンテナ１１からタイヤ位置判定のための電波（タイヤ空気圧信号Ｓtp）を送信させる。ここで言う任意のタイヤ回転角θとは、アレーアンテナ１４の所望の指向性が維持され得る回転角の値、又はその角度範囲のことを言う。また、タイヤ位置判定のための電波は、前述のタイヤ空気圧信号Ｓtpでもよいし、又はタイヤＩＤを通知するだけの簡易的な信号でもよい。よって、タイヤ位置判定時、タイヤ空気圧検出器４から送信される電波を所望のアレーゲインで受信可能となり、タイヤ位置判定を精度よく実行することが可能となる。

本実施形態の構成によれば、第１及び第２実施形態に記載の（１）〜（４）に加え、以下の効果を得ることができる。
（５）タイヤ空気圧検出器４の加速度センサ１０により検出される重力分力Ｇｒを基にタイヤ２の回転角を算出し、タイヤ回転角が任意の角度をとるときに、タイヤ空気圧検出器４はタイヤ位置判定のための電波を送信する。このため、アレーアンテナ１４の指向性ビームを所定のタイヤ２に向けたにも関わらず、同タイヤ２にビームが向かない状況が回避される。よって、タイヤ位置を精度よく判定するのに有利である。

（６）加速度センサ１０の信号自体では、タイヤ１回転あたりの「0°〜180°」と「180°〜360°」とを区別することができないが、重力分力Ｇｒが増加変化又は減少変化のいずれをとるのかを確認することにより、タイヤ空気圧検出器４が鉛直線Ｌｋの左右どちらに位置するのかを判別する。よって、タイヤ位置の判定精度の向上に一層寄与する。

（７）重力分力Ｇｒのサンプルを一定時間とることによりオフセット値を算出し、重力分力Ｇｒの実値からオフセット値を取り除くことにより、重力分力Ｇｒを補正し、その補正値を基にタイヤ回転角を算出する。よって、タイヤ回転角が精度よく求まるので、タイヤ位置の判定精度の向上に一層寄与する。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態を図１６〜図１８に従って説明する。なお、第４実施形態は、第３実施形態の一部分を変更した実施例であって、本例も異なる部分についてのみ詳述する。

図１６に示すように、車両１の走行時は、タイヤ２の回転速度が車速状況（例えば、停車中、加速中、定速走行中、減速中など）に応じて変化する実情がある。このため、例えば車両１が加速又は減速しているときにオフセット値を算出してしまうと、増加又は減少する変化をとって安定しない重力分力Ｇｒによってオフセット値を求めることとなるので、正確なオフセット値を割り出すことができず、タイヤ回転角θを精度よく判定することができない。

そこで、図１７に示すように、本例のコントローラ６には、オフセット値算出部３２により算出されたオフセット値を基に、車両１が定速走行にあるか否かを判定する定速走行判定部３５が設けられている。定速走行判定部３５は、オフセット値に増加／減少の変化がなければ、車両１が定速走行中であると判定する。電波送信制御部３４は、車両１が定速走行であると判定されるときに、送信アンテナ１１からタイヤ位置判定のための電波を送信することが許可される。

さて、図１８に示すように、停車中の車両１が走行を開始し、停車中→加速中→定速走行中→減速中→停車中の動きをとったとする。定速走行判定部３５は、オフセット値の変化を確認することにより、車両１が定速走行中か否かを逐次監視し、オフセット値に増加／減少の変化がないとき、車両１が定速走行であると認識する。電波送信制御部３４は、タイヤ回転角θが任意の回転角（角度又は角度範囲）となり、かつ車両１が定速走行のとき、送信アンテナ１１からタイヤ位置判定のための電波を送信させる。よって、正確なオフセット値によって算出されたタイヤ回転角θが算出されるときに電波送信が許可されるので、タイヤ位置を精度よく判定するのに有利である。

本実施形態の構成によれば、第１〜第３実施形態に記載の（１）〜（７）に加え、以下の効果を得ることができる。
（８）車両１が定速走行をとるとき、タイヤ空気圧検出器４からタイヤ位置判定のための電波送信が許可されれば、値が安定したオフセット値から導き出されたタイヤ回転角に準じて、タイヤ位置判定のための電波をタイヤ空気圧検出器４から送信することができる。よって、これはタイヤ位置の判定精度向上に一層寄与する。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態を図１９〜図２３に従って説明する。なお、第５実施形態は、第１〜第４実施形態の変形例であって、本例も異なる部分についてのみ詳述する。

図１９に示すように、タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３には、各タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄにそれぞれビームを向けて各タイヤＩＤを受信する処理を複数回実行する指向性切替繰返部３６と、複数回のタイヤＩＤを受信した際の受信傾向の統計をとる受信タイヤＩＤ統計部３７とが設けられている。指向性切替繰返部３６は、順次処理方式の場合、短時間の間にタイヤＩＤの受信傾向を取得できるようにビームを連続的に素早く切り替え、これを複数回（複数周）実行する。受信タイヤＩＤ統計部３７は、例えば多数決方式や平均化方式によってタイヤ位置を判定する。なお、指向性切替繰返部３６及び受信タイヤＩＤ統計部３７が統計処理部の一例である。

図２０に、多数決方式の動作例をまとめた表を示す。多数決方式は、各ビームにおいてアレーゲインが最大となるタイヤＩＤを計数し、総数が最も多いタイヤＩＤを、そのビーム方向のタイヤＩＤとして判定する方式である。例えば、右前タイヤ２ａにビームを向けたとき、例えばＩＤ１の受信回数が「１０回」、ＩＤ２の受信回数が「２回」、ＩＤ３の受信回数が「０回」、ＩＤ４の受信回数が「１回」であれば、最も受信回数が多いＩＤ１を右前タイヤ２ａのＩＤとして特定する。同様の手法でＩＤ２〜ＩＤ４のタイヤ位置も特定する。

図２１に、平均化方式の動作例をまとめた表を示す。平均化方式は、各ビームにおいてタイヤＩＤごとにアレーゲインの平均値（平均の絶対値）を算出し、平均値が最大のタイヤＩＤを、そのビーム方向のタイヤＩＤとして判定する方式である。例えば、右前タイヤ２ａにビームを向けたとき、例えばＩＤ１のアレーゲイン平均値が「高い値」、ＩＤ２のアレーゲイン平均値が「低い値」、ＩＤ３のアレーゲイン平均値が「低い値」、ＩＤ４のアレーゲイン平均値が「低い値」であれば、平均値が最も高いＩＤ１を右前タイヤ２ａのＩＤとして特定する。同様の手法でＩＤ２〜ＩＤ４のタイヤ位置も特定する。

ところで、多数決方式の場合、又は平均化方式の場合のいずれも、タイヤ空気圧検出器４から電波を間欠送信することでタイヤ位置を判定するので、タイヤ位置の判定にかかる時間はタイヤ空気圧検出器４の電波送信間隔によることとなる。判定時間を短くするには、例えば各タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄの電波の送信周期を短くすればよいが、この場合は電波送信を何度も繰り返すこととなり、背反として、タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄで消費される電力が大きくなり、現実的ではない。

そこで、図２２に示すように、タイヤ空気圧検出器４の動作モードを、タイヤ位置特定のための専用モードに別途切り替え可能とするモード切替機能を設けてもよい。この場合、各タイヤ空気圧検出器４のコントローラ６には、加速度センサ１０により検出される重力分力Ｇｒを基に車両１の走行状態を判定する走行状態判定部３８が設けられている。走行状態判定部３８は、例えば重力分力Ｇｒの変化がないことを検出すると、車両１の状態を停車と判断する。また、走行状態判定部３８は、停車の状態が所定時間経過することを確認すると、車両１の状態を駐車と判断する。

コントローラ６には、走行状態判定部３８の判定結果を基にタイヤ空気圧検出器４の動作モードを切り替えるモード切替部３９が設けられている。モード切替部３９は、車両１が駐車状態にあると判断されたとき、タイヤ空気圧検出器４の動作モードを、通常モードからタイヤ位置判定モードに切り替える。タイヤ位置判定モードは、通常モード時よりも短い周期（短い時間間隔）で、電波（タイヤＩＤ）を繰り返し送信するモードである。モード切替部３９は、タイヤ位置判定モードにおいて電波が所定回数送信されると、タイヤ空気圧検出器４を通常モードに戻す。

次に、図２３を用いて、タイヤ空気圧検出器４のモード切り替えの動作を説明する。
ステップ１０１において、走行状態判定部３８は、加速度センサ１０により検出される重力分力Ｇｒを基に停車を認識していて、そのときの停車時間が所定時間（例えば、10分）以上となったか否かを判断する。停車時間が所定時間以上であれば、駐車と判断し、ステップ１０２に移行する。駐車時は、タイヤ２が交換されたり、ローテーションされたりする可能性が高い。一方、停車時間が所定時間未満であれば、停車と判断し、ステップ１０３に移行する。

ステップ１０２において、モード切替部３９は、タイヤ空気圧検出器４の動作モードを、通常モードからタイヤ位置判定モードに切り替える。タイヤ空気圧検出器４は、タイヤ位置判定モード時、通常モードのときよりも短い周期で電波（タイヤＩＤ）を繰り返し送信する。これにより、ＴＰＭＳ受信機１２は、短時間の間に、タイヤ位置判定に必要なタイヤＩＤを複数回受信することが可能である。なお、タイヤ位置判定モード時にタイヤ空気圧検出器４から送信される電波は、タイヤ空気圧信号Ｓtpでもよいし、又は単にタイヤＩＤを通知するためだけの信号でもよい。タイヤ位置判定モード時、電波が所定回数送信されると、ステップ１０３に移行する。

ステップ１０３において、モード切替部３９は、タイヤ空気圧検出器４の動作モードを、タイヤ位置判定モードから通常モードに戻す。これにより、タイヤ空気圧検出器４は、例えば長い周期で電波を送信する状態に戻り、電波送信に消費される電力が小さく抑えられる。

本実施形態の構成によれば、第１〜第４実施形態に記載の（１）〜（８）に加え、以下の効果を得ることができる。
（９）ビームを各タイヤ２ａ〜２ｄに向けてタイヤＩＤを取得する処理を複数回実行し、このときに取得するタイヤＩＤの受信傾向の統計を算出し、この統計結果を基にタイヤ位置を判定する。よって、タイヤ位置を精度よく判定することができる。

（１０）例えば受信回数が「１回」のときは判定確率が「８０％」、受信回数が「３回」のときは判定確率が「９４％」、受信回数が「５回」のときは判定確率が「９７％」、受信回数が「７回」のときは判定確率が「９９％」というように、受信回数を多くすれば、それだけ判定確率が向上する傾向が見られる。よって、ビームを各タイヤ２ａ〜２ｄに向けてタイヤＩＤを取得する処理の回数を多くとれば、その分、タイヤ位置の判定精度を高くすることができる。

（１１）統計処理方式を多数決方式とした場合、受信したタイヤＩＤの数の多数決をとるという簡素な処理により、タイヤ位置を判定することができる。
（１２）統計処理方式を平均化方式とした場合、受信したタイヤＩＤのアレーゲインの平均をとるという簡素な処理により、タイヤ位置を判定することができる。また、実測の結果、多数決方式よりも平均化方式の方がタイヤ位置の判定精度が高くなる傾向が見られたので、この点でも有利である。

（１３）車両１が駐車→走行となったと判断されたとき、タイヤ空気圧検出器４の動作モードを、通常モードからタイヤ位置判定モードに切り替える。タイヤ位置判定モード時、タイヤ空気圧検出器４から短い間隔（短周期）で電波が連続して送信されるので、短時間でタイヤ位置を判定することができる。また、タイヤ空気圧検出器４から短い間隔で電波送信するようにしても、それはタイヤ位置判定モードの間だけであり、通常モード時は長い間隔で電波送信するので、タイヤ空気圧検出器４で消費される電力は小さく抑えられる。このように、タイヤ位置判定の短時間化とタイヤ空気圧検出器４の消費電力の抑制とを両立することができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態を図２４及び図２５に従って説明する。なお、第６実施形態は、第１〜第５実施形態の変形例であって、本例も異なる部分についてのみ詳述する。

図２４に示すように、各アンテナ素子１７ａ〜１７ｄは、それぞれＡ／Ｄコンバータ４０ａ〜４０ｄを通じて、各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに接続されている。Ａ／Ｄコンバータ４０ａ〜４０ｄは、受信電波をＡ／Ｄ変換することにより、デジタル信号を各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに出力する。アンテナ回路１８ａ〜１８ｄは、入力したデジタル信号をアレー信号処理して、タイヤ位置の判定に必要なアレー出力を得る。

タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３には、アレーアンテナ１４の受信系統の系統数を切り替え可能な受信系統切替部４１が設けられている。受信系統切替部４１は、例えば分岐線４２の途中に配設されたスイッチ４３のオン／オフを切り替えるとともに、アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに加えるアンテナ複素重みを切り替えることにより、受信系統の系統数を切り替える。受信系統切替部４１は、例えばタイヤ位置の判定が完了したとき、受信系統を１系統に絞り、他の受信系統の動作を停止する。

さて、図２４に示すように、受信系統切替部４１は、例えば車両１のイグニッションスイッチ（図示略）がオフからオンに切り替わるなどして車両１が駐車から走行を開始したと判断すると、タイヤ位置を判定するために、アレーアンテナ１４を複数系統で動作させる。このとき、受信系統切替部４１は、スイッチ４３をオフして分岐線４２を無効にするとともに、アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに所定のアンテナ複素重みを加えてアンテナ回路１８ａ〜１８ｄを有効とする。これにより、アレーアンテナ１４におけるアレー信号処理が可能となり、同処理によるタイヤ位置特定が可能となる。タイヤ位置判定部２３は、各タイヤ２ａ〜２ｄに各々ビームを向けてタイヤＩＤを取得する処理を経て、タイヤ２ａ〜２ｄの取付位置を判定する。

図２５に示すように、受信系統切替部４１は、タイヤ位置の判定が完了すると、スイッチ４３をオンして分岐線４２を有効にするとともに、各アンテナ回路１８ａ〜１８ｄに例えばアンテナ複素重み「0＋j0」を加えてアンテナ回路１８ａ〜１８ｄを無効とすることにより、アレーアンテナ１４の受信系統を１系統に絞る。即ち、分岐線４２を通じてアンテナ素子１７ａをタイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３の制御回路に直接繋げるとともに、アンテナ回路１８ａ〜１８ｄの動作を停止する。ＴＰＭＳ受信機１２は、タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄから所定タイミングで送信されるタイヤ空気圧信号Ｓtpを、受信系統が１系統のみとなったアレーアンテナ１４で受信することにより、各タイヤ２ａ〜２ｄのタイヤ空気圧を監視する。

本実施形態の構成によれば、第１〜第５実施形態に記載の（１）〜（１３）に加え、以下の効果を得ることができる。
（１４）タイヤ位置判定の終了後、アレーアンテナ１４の受信系統を１系統に絞るので、ＴＰＭＳ受信機１２にかかる消費電力を小さく抑えることができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、アレーアンテナ１４の電波到来方向の推定方法は、例えばMUSIC法、ビームフォーマ法、Capon法など、種々の手法が採用可能である。

・各実施形態において、タイヤ空気圧検出器４は、不定期に電波送信する動作として、例えば駐停車時、タイヤ２に回転が生じていないのであれば、時間経過とともに１送信から次の送信までの時間間隔を徐々に長くしていってもよい。この場合、タイヤ空気圧検出器４の電源を省電力化することができる。

・各実施形態において、タイヤ空気圧検出器４は、タイヤ２が回転していないとき、電波送信をしない方式をとってもよい。
・各実施形態において、オートロケーションの実行時間に制限時間を設け、制限時間を超えても４輪全てを位置特定できない場合は処理を強制終了し、続きを以降に行ってもよい。

・各実施形態において、タイヤ位置の判定に使用する電波は、例えば位置判定専用の電波でもよい。この例としては、例えばタイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄから、タイヤ空気圧信号Ｓtpの他に、例えば定期的にタイヤＩＤのみを含む電波を送信させるようにし、このＩＤを基にタイヤ位置を特定するようにしてもよい。

・各実施形態において、開発段階とは、ＴＰＭＳ受信機１２、タイヤ空気圧監視ＥＣＵ１３、アレーアンテナ１４を製造する前の例えば設計やシミュレーションの作業のことを言う。

・各実施形態において、タイヤ位置判定の対象は、前後左右のタイヤ２ａ〜２ｄに限らず、例えばスペアタイヤを含んでもよい。
・各実施形態において、図２６に示すように、アレーアンテナ１４は、４つのタイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄごとに複数のアンテナ回路ユニット５０ａ〜５０ｄを用意し、これらを同時に動作させることにより、各タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄから送信される電波を受信してタイヤ位置を判定する並列処理方式でもよい。各アンテナ回路ユニット５０ａ〜５０ｄは、対応するＡ／Ｄコンバータ４０ａ〜４０ｄを介して各アンテナ素子１７ａ〜１７ｄに接続される。並列処理方式の場合、各タイヤ空気圧検出器４ａ〜４ｄからいつ電波が送信されても、この電波を受信することが可能となるので、短い時間でタイヤ位置判定を完遂することが可能となる。なお、この方式の場合、各アンテナ回路ユニット５０ａ〜５０ｄのアンテナ複素重みを切り替える必要はなく、定数として各移相器１９及びアンプ２０に与えておけばよい。

・第３及び第４実施形態において、オフセット値の演算とタイヤ回転角の演算とを同期させてもよい。即ち、重力分力Ｇｒのサンプルタイミングとタイヤ回転角演算タイミングとを同時に行うことにより、タイヤ回転角の演算を行いながら重力分力Ｇｒを同時にサンプルしていき、必要なサンプル数が揃ったときにオフセット値を更新し、この処理を繰り返し行うようにしてもよい。

・第３及び第４実施形態において、オフセット値のサンプル周期やタイヤ回転角の演算周期は、自由に変更可能である。
・第４実施形態において、統計処理でタイヤ位置を判定する場合、予め決められた回数のタイヤＩＤを受信する必要はない。例えば、多数決方式の場合、タイヤＩＤが所定回数満足したり所定回数連続したりしたとき、その時点で処理を打ち切ってもよい。また、平均化方式の場合、平均値が所定値を満足した時点で処理を打ち切ってもよい。

・第６実施形態において、受信系統の切り替え方は、スイッチ４３を用いた構成に限らず、例えば素子自体の電源のオン／オフを切り替えることで実現してもよい。
・各実施形態において、重力分力は、車軸方向の分力に対して直交する方向の分力でもよい。

・各実施形態において、重力検出部は、加速度センサ１０に限定されず、種々のセンサが適用可能である。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（イ）前記タイヤ位置判定装置において、前記受信機は、前記車体の水平方向（路面に沿う平面の方向）において中央位置に配置されていること。この構成によれば、各タイヤ空気圧検出器から送信される電波を、受信機において効率よく受信することが可能となる。

（ロ）前記タイヤ位置判定装置において、前記タイヤ空気圧検出器は、ある特定の間隔をおいて前記タイヤ空気圧信号を自ら繰り返し送信するタイプである。この構成によれば、全体のシステムが簡素な構成で済む。

１…車両、２（２ａ〜２ｄ）…タイヤ、３…タイヤ空気圧監視システム、４（４ａ〜４ｄ）…タイヤ空気圧検出器、５…車体、１０…重力分力検出部としての加速度センサ、１２…受信機（ＴＰＭＳ受信機）、１４…アレーアンテナ、１５…メモリ、１７（１７ａ〜１７ｄ）…アンテナ素子、１９…移相器、２０…アンプ、２１…加算器、２２…指向性切替部としてのアンテナ複素重み係数切替部、２３…タイヤ位置判定部、２４…アレーゲイン算出部、３２…オフセット値算出部、３３…回転角判定部、３４…電波送信制御部、３５…定速走行判定部、３６…統計処理部を構成する指向性切替繰返部、３７…統計処理部を構成する受信タイヤＩＤ統計部、３８…走行状態判定部、３９…モード切替部、４１…受信系統切替部、Ｓtp…タイヤ位置判定に使用する電波の一例であるタイヤ空気圧信号、ｋａ〜ｋｄ…アンテナ複素重み係数、Ｇ_ar…アレーゲイン、θ…タイヤ回転角、Ｌｋ…鉛直線、Ｇｒ…重力分力。

Claims (14)

1. 各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧検出器で検出された空気圧をタイヤ空気圧信号として車体に送信し、当該車体の受信機が前記タイヤ空気圧信号を受信することにより該車体においてタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いられ、前記タイヤ空気圧検出器から送信される電波を基に当該タイヤ空気圧検出器の位置を特定して、前記タイヤの取付位置を判定するタイヤ位置判定装置において、
   前記タイヤ空気圧検出器から送信される電波を受信可能なアレーアンテナと、
   前記アレーアンテナのビームを複数の前記タイヤ空気圧検出器のうち特定に１つに向けつつ他にヌルを向けるアンテナ複素重み係数を、前記タイヤ空気圧検出器の方向ごとに予めメモリに登録しておき、当該アンテナ複素重み係数を用い、前記アレーアンテナの指向性を切り替え可能な指向性切替部と、
   各指向性において受信する電波を基に、前記タイヤ位置を判定するタイヤ位置判定部と
   を備えたことを特徴とするタイヤ位置判定装置。
2. 前記アレーアンテナの入出力を基に、前記タイヤ空気圧検出器から受信した各ＩＤのアレーゲインを算出するアレーゲイン算出部を備え、
   前記タイヤ位置判定部は、前記アレーゲインの値から、ビームを向けた方向のＩＤを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ位置判定装置。
3. 前記タイヤ位置の判定は、特定のタイミングにおいて実行に入り、一度の処理において、タイヤ位置を４輪全て特定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ位置判定装置。
4. 前記タイヤ位置の判定に使用する前記電波は、タイヤ空気圧の情報として送信される前記タイヤ空気圧信号である
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。
5. 前記タイヤ空気圧検出器は、
   当該タイヤ空気圧検出器の重力分力検出部から出力される信号を基に、当該タイヤ空気圧検出器がなすタイヤ中心回りの回転角を求める回転角判定部と、
   前記回転角判定部により算出される回転角が特定の角度又は角度範囲をなすときにのみ、電波送信を実行させる電波送信制御部と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。
6. 前記回転角判定部は、前記重力分力の変化が増加又は減少のいずれをとるのかを確認することにより、タイヤ中心を通る鉛直線に対して前記タイヤ空気圧検出器が左右どちらに位置するのかを識別する
   ことを特徴とする請求項５に記載のタイヤ位置判定装置。
7. 前記タイヤ空気圧検出器は、
   前記重力分力検出部から出力される信号を基に、タイヤ回転時において前記タイヤ空気圧検出器に発生する遠心力に起因する重力分力のオフセット値を算出するオフセット値算出部を備え、
   前記回転角判定部は、前記重力分力の実値に前記オフセット値を反映した上で、当該重力分力から回転角を算出する
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のタイヤ位置判定装置。
8. 前記タイヤ空気圧検出器は、
   前記重力分力検出部から出力される信号を基に、車両が定速走行であるか否かを判定する定速走行判定部を備え、
   前記電波送信制御部は、前記車両が定速走行であることも、電波送信の実行条件とする
   ことを特徴とする請求項５〜７のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。
9. 前記タイヤ空気圧検出器の各々にビームを向けて当該タイヤ空気圧検出器のＩＤを受信する処理を複数回実行し、前記ＩＤの受信数の統計を算出する統計処理部を備え、
   前記タイヤ位置判定部は、前記統計処理部による統計結果を基に、前記タイヤ位置を判定する
   ことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。
10. 前記統計処理部は、各々の前記指向性においてアレーゲインが最大となる前記ＩＤを計数し、前記タイヤ位置判定部は、その計数結果を基に前記タイヤ位置を判定する
    ことを特徴とする請求項９に記載のタイヤ位置判定装置。
11. 前記統計処理部は、各々の前記指向性において前記ＩＤごとにアレーゲインの平均値を算出し、前記タイヤ位置判定部は、当該アレーゲインの平均値を基に前記タイヤ位置を判定する
    ことを特徴とする請求項９に記載のタイヤ位置判定装置。
12. 前記タイヤ空気圧検出器は、
    当該タイヤ空気圧検出器の重力分力検出部から出力される信号を基に、車両が駐車から走行に移行したか否かを判定する走行状態判定部と、
    前記車両が駐車から走行に移行したと判定された際、前記タイヤ空気圧検出器の動作モードを、通常モードからタイヤ位置判定モードに切り替えるモード切替部と
    を備えたことを特徴とする請求項９〜１１のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。
13. タイヤ位置の判定終了後、前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子のうち、必要なもののみ接続状態とすることにより、受信系統を絞る受信系統切替部を備えた
    ことを特徴とする請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。
14. 前記アレーアンテナは、移相器群、アンプ群及び加算器の回路群を前記タイヤ空気圧検出器ごとに備えて、各タイヤ空気圧検出器から送信される電波の常時受信が可能な並列処理方式をとる
    ことを特徴とする請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載のタイヤ位置判定装置。