TWI828987B

TWI828987B - 胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法

Info

Publication number: TWI828987B
Application number: TW110120700A
Authority: TW
Inventors: 陳紀良; 蘇尚謙
Original assignee: 橙的電子股份有限公司
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2021-06-08
Publication date: 2024-01-11
Also published as: TW202248610A; JP2022187964A; JP7267390B2

Abstract

本發明提供一種胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，該方法中的角度定位是基於AOA(Angle of Arrival，到達角)定位法或AOD(Angle of Departure，發射角)定位法進行計算以獲得最終位置訊息；藉此，實現一種能夠根據系統中既有的無線訊號收發裝置實現車胎與胎壓偵測器的定位方法，以縮短胎壓偵測器個別與無線訊號收發裝置配對、輸入的時間。

Description

胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法

本發明有關於無線胎壓監測方法，特別是指一種根據無線訊號收發角度進行定位的胎壓監測系統定位方法。

汽車輪胎因胎壓異常而導致車禍的機率極高，因此在世界各國的法案推動下，汽車胎壓監測系統已經成為新車的基本配備。以最常見的四輪汽車為例，一般的胎壓監測系統具有四個胎壓偵測器與一接收裝置，各該胎壓偵測器分別裝設於各個輪胎，每個胎壓偵測器在被觸發工作後會根據預設時間間隔回傳胎壓訊號至該接收裝置，並由與該接收裝置連接的顯示器顯示各輪胎的胎壓數值，若任一胎壓偵測器測得的數值異常，即產生警報訊號。

為了正確辨視出胎壓異常的輪胎位置，習知胎壓監測系統內的輪胎定位方法是在各胎壓偵測器內建一組識別碼，其限制在於，安裝胎壓偵測器時，必須按照胎壓監測系統預設的位置安裝(例如，識別碼3310A的胎壓偵測器的預設安裝位置在左前輪，識別碼3320B的胎壓偵測器預設安裝位置在右前輪)，才能讓胎壓監測系統擷取各位置輪胎正確的檢測結果。

然而，當需要更換胎壓偵測器，必須先讀取舊有各胎壓偵測器的識別碼後，再將舊有的識別碼逐一輸入至新的胎壓偵測器，以供行車電腦透過舊有的識別碼與新的胎壓偵測器溝通；而前述將舊有識別碼重新建立於新的胎壓偵測器的步驟不僅繁瑣耗時，且必須透過專業的設定工具將舊胎壓偵測器的識別碼複製到新的胎壓偵測器才能完成，因此，一般的車主無法自行更換胎壓偵測器，且在舊有胎壓偵測器無法正常運作且無法及時更換新胎壓偵測器的情況下將造成胎壓監測的空窗期，形成駕駛安全上的漏洞。

是以，有必要提出一種根據無線訊號收發角度進行定位的胎壓監測系統定位方法。

為克服上述技術問題，本發明之目的在於提供一種胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其角度定位是基於AOA(Angle of Arrival，到達角)定位法或AOD(Angle of Departure，發射角)定位法進行計算以獲得最終位置訊息；藉此，實現一種能夠根據系統中既有的無線訊號收發裝置實現車胎與胎壓偵測器的定位方法，以縮短胎壓偵測器逐個與無線訊號收發裝置配對、輸入的時間。

緣是，為達上述目的，本發明所提供一種胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，該胎壓監測系統包括對應車胎數量設置於車胎上的胎壓偵測器以及設於車體內的接收裝置(Receiver)，各該胎壓偵測器設有發射器(Transmit)及發射天線，該接收裝置設有接收天線與發射天線進行無線通訊；該訊號收發角度定位方法的步驟包括：訊號觸發步驟：觸發該胎壓偵測器的發射天線發射無線訊號；訊號接收步驟：該接收裝置的接收天線接收該無線訊號，定義該無線訊號從該胎壓偵測器傳遞至該接收裝置的方向為線性傳輸方向；方位角度計算步驟：計算該線性傳輸方向與任意的二該發射天線之間連接直線交點處的夾角角度，或者，該接收裝置根據計算該線性傳輸方向與任意的二該接收天線之間連接直線交點處的夾角角度，並根據該夾角角度計算獲得該車胎的方位資訊。

本發明提供的方法中，該方位角度計算步驟是根據公式(1)：θ=arccos((ψλ)/(2πd))計算獲得該線性傳輸方向與相鄰的二該接收天線之間距離的夾角角度，或者，根據公式(1)計算該線性傳輸方向與相鄰的二該發射天線之間距離的夾角角度；於公式(1)中，θ是該無線訊號與相鄰的二該發射天線或二該接收天線的夾角角度；λ是該無線訊號的波長；d是相鄰的二接收天線或者相鄰的二發射天線之間的距離；ψ是相位差，由至少二該發射天線或至少二該接收天線構成的陣列天線採樣IQ樣本計算而成，此計算在該接收裝置的積體電路IC基層進行完成，得到相位差值，該IQ樣本是將該陣列天線接收到的原始資料作為I樣本，再透過相位移

作為Q樣本，計算相位差。

其中，當本發明方法是基於AOA定位法計算獲得該夾角角度時，在該方位角度計算步驟中，定義該線性傳輸方向與任意的二該接收天線之間連接直線交點處的夾角為到達角；當該系統是根據該到達角計算獲得車胎的位置資訊時，各該車胎上的發射器設有一該發射天線；該車體內設有一該接收裝置，該接收裝置設有對應該發射天線數量之接收天線；藉此，令各該發射器的發射天線依預設時序被觸發輸出該無線訊號，該接收裝置依預設時序切換各該接收天線以接收到該發射天線輪流輸出的無線訊號；令任意的二該接收天線之間直線距離與該無線訊號形成直角三角形，以根據公式(2)：ψ=(2πd cos(θ))/λ計算到達該任意的二該接收天線的無線訊號的相位差，並推導獲得公式(1)的夾角角度；於公式(2)中，θ是該無線訊號的到達角角度；λ是該無線訊號的波長；d是任意的二接收天線或者任意的二發射天線之間的直線距離；ψ是相位差，由至少二該發射天線或至少二該接收天線構成的陣列天線採樣IQ樣本計算而成，此計算在該接收裝置的積體電路IC基層進行完成，得到相位差值，該IQ樣本是將該陣列天線接收到的原始資料作為I樣本，再透過相位移

作為Q樣本，計算相位差。

其中，當本發明方法是基於AOD定位法計算獲得該夾角角度時，在該方位角度計算步驟中，定義該線性傳輸方向與任意的二該發射天線之間連接直線交點處的夾角為發射角；當該系統是根據該發射角計算獲得車胎的位置資訊時，各該車胎上的胎壓偵測器設有至少二該發射天線；該車體內設有一該接收裝置，該接收裝置設有一該接收天線；藉此，令各該發射器的發射天線依預設時序被觸發輸出該無線訊號，該接收裝置的接收天線接收到不同車胎上的發射天線輪流輸出的無線訊號；令同一胎壓偵測器上任意的二該發射天線之間直線距離與該無線訊號形成直角三角形，以根據公式(2)：ψ=(2πd cos(θ))/λ計算該任意的二該發射天線發射出無線訊號的相位差，並推導獲得公式(1)的夾角角度；於公式(2)中，θ是該無線訊號的發射角角度；λ是該無線訊號的波長；d是任意的二接收天線或者任意的二發射天線之間的距離；ψ是相位差。

有關於本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他功效，茲舉較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如後。

10:車體

11:車胎

20:胎壓偵測器

21:發射器

22:發射天線

23:天線切換單元

30:接收裝置

31:接收天線

32:天線切換單元

33:接收器

34:AOA估算單元

35:AOD估算單元

SD:線性傳輸方向

11A:車胎

11B:車胎

11C:車胎

11D:車胎

21A:發射器

21B:發射器

21C:發射器

21D:發射器

SD1:線性傳輸方向

SD2:線性傳輸方向

SD3:線性傳輸方向

SD4:線性傳輸方向

31A:天線

31B:天線

31C:天線

31D:天線

22A:天線

22B:天線

22C:天線

22D:天線

11A:車胎

11B:車胎

11C1:車胎

11C2:車胎

11D1:車胎

11D2:車胎

21A:發射器

21B:發射器

21C1:發射器

21C2:發射器

21D1:發射器

21D2:發射器

圖1是本發明胎壓監測系統的架構示意圖；圖2是本發明胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法的步驟流程圖；圖3是本發明方法實施例的步驟流程示意圖；圖4是本發明基於AOA定位法計算發射器相對於接收裝置角度的系統架構示意圖；圖5是本發明基於AOA定位法的天線設置形態示意圖；圖6是本發明基於AOA定位法的角度計算示意圖；圖7是本發明基於AOD定位法計算發射器相對於接收裝置角度的系統架構示意圖；圖8是本發明基於AOD定位法的天線設置形態示意圖；圖9是本發明基於AOD定位法的角度計算示意圖；圖10是本發明接收裝置設於四輪車體且位於駕駛位置的示意圖；圖11是本發明接收裝置設於四輪車體且位於副駕位置的示意圖；圖12是本發明接收裝置設於六輪車體且位於左前輪內側位置的示意圖；圖13是本發明接收裝置設於二輪車體且位於前輪後側位置的示意圖。

為利於對本發明的瞭解，以下結合圖1至圖13及本發明方法的實施例進行說明。

從藍牙5.1開始，尋找方向機制被引入協議中。多天線藍牙接收裝置透過在兩個或多個天線上測量藍牙傳輸信號的相位來估計藍牙發射器的角度或方向。接收裝置在預先定義好的天線陣列之間快速切換來測量無線電波通向不同天線的路徑長度的微小差異而導致的相位移動，稱作相位差，來實現發射信號的尋找方向。

必需說明的是，於本發明實施例中，多天線接收裝置與發射器之間可以使用藍牙或者使用無線射頻(315MHz或433MHz)進行無線通訊，以達到尋找發射信號方向的目的。其中，多天線接收裝置是指具有兩個以上(含兩個)的天線數量的接收裝置。

本發明的胎壓監測系統主要安裝於具有輪胎的車體10使用，供隨時偵測輪胎的壓力、溫度等數值，避免輪胎異常而危害行車安全。如圖1顯示設有四個車胎11的車體10；本發明胎壓監測系統包括胎壓偵測器20及接收裝置30(Receiver)，該胎壓偵測器20的數量是對應該車胎11數量設置，即各該車胎11內安裝有一該胎壓偵測器20，各該胎壓偵測器20包括發射器21(Transmit)以及與該發射器21連接的發射天線22(如圖5、圖8)，該接收裝置30連接有接收天線31，該胎壓偵測器20與該接收裝置30之間透過該發射天線22與該接收天線31無線通訊連接，以將含有車胎壓力、溫度等胎壓資料輸出至該接收裝置30。

如圖1、圖4、圖7所示，定義圖面上方為車體10的前側、圖面下方為車體10的後側，如圖4、圖7，該車體10設有車胎11A(右前輪)、車胎11B(左前輪)、車胎11C(右後輪)及車胎11D(左後輪)，且系統對應前述車胎11A~11D依序設有發射器21A、發射器21B、發射器21C及發射器21D。如圖1，該接收裝置30透過接收天線31接收該發射器21透過發射天線22輸出的無線訊號，定義該無線訊號從該胎壓偵測器20(發射器21)傳遞至該接收裝置30的方向為線性傳輸方向SD，如圖4、圖7，該接收裝置30與該發射器21A~21D之間的無線訊號依序為線性傳輸方向SD1、線性傳輸方向SD2、線性傳輸方向SD3及線性傳輸方向SD4。需說明的是，於本發明胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法中，該線性傳輸方向是指該發射器21與該接收裝置30之間的直線傳輸方向，因此該線性傳輸方向還包括從該接收裝置30傳遞至該發射器21的傳輸方向，且不用於限制無線訊號為單向傳輸。

如圖2、圖5、圖8所示，本發明胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法的步驟包括訊號觸發步驟S1、訊號接收步驟S2及方位角度計算步驟S3。其中：該訊號觸發步驟S1：觸發該發射器21的發射天線22發射無線訊號；該訊號接收步驟S2：該接收裝置30的接收天線31接收該無線訊號，定義該無線訊號從該發射器21傳遞至該接收裝置30的方向為線性傳輸方向SD；該方位角度計算步驟S3：計算該線性傳輸方向SD與任意的二該發射天線22之間連接直線交點處的夾角角度，或者，計算該線性傳輸方向SD與任意的二該接收天線31之間連接直線交點處的夾角角度，並根據該夾角角度計算獲得該車胎11的方位資訊。

本發明方法透過計算獲得該發射器21相對於該接收裝置30的角度，即可知相應車胎11的方位。如圖2所示，本發明的方法可選擇地包括車胎位置計算步驟S4以獲得更精確的車胎11定位。此外，當車體10為如圖12所示的六輪(含)以上車輛時，可使用RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收訊號強度指示)定位法計算獲得該發射器21與該接收裝置30之間的直線距離，藉以轉換獲得車胎11的定點位置資訊。於本發明實施例中，圖12所示的六輪車輛設有車胎11A(右前輪)、車胎11B(左前輪)、車胎11C1(右後外側輪)、車胎11C2(右後外側輪)、車胎11D1(左後外側輪)及車胎11D2(左後內側輪)，該車胎11C1(右後外側輪)與該車胎11C2(右後外側輪)並排且相鄰設置，該車胎11D1(左後外側輪)與該車胎11D2(左後內側輪)並排且相鄰設置；且系統對應前述車胎11A~11D2依序設有發射器21A、發射器21B、發射器21C1(外側)、21C2(內側)及發射器21D1(外側)、21D2(內側)。

於本發明實施例中，該胎壓偵測器20可透過車胎11滾動而被觸發進行胎壓偵測，再將測得之胎壓資訊以無線訊號形式從發射器21經過發射天線22輸出至接收天線31以被接收裝置30接收；該胎壓偵測器20也可透過發射天線22、發射器21接收該接收裝置30輸出的指令訊號後被動觸發偵測胎壓，再將測得之胎壓資訊回傳至接收裝置30。

如圖3所示，顯示本發明方法的一種具體實施例，在該訊號觸發步驟S1中，由接收裝置30輸出觸發指令(告知定位指令)至發射器21，以觸動胎壓偵測器20進行胎壓資料的偵測；接著，在該訊號接收步驟S2中，胎壓偵測器20透過發射器21傳送無線訊號(包括定位胎壓資料)；接收裝置30接收後即可根據AOA(Angle of Arrive，到達角)定位法或AOD(Angle of Departure，發散角)定位法，於方位角度計算步驟S3中計算發射器21相對於接收裝置30的角度；最後於車胎位置計算步驟S4中，根據前述角度計算得出車胎位置。

於本發明的方法實施例中，當該方位角度計算步驟S3是根據公式(1)：θ=arccos((ψλ)/(2πd))計算獲得該線性傳輸方向SD與相鄰的二該接收天線31之間距離的夾角角度(即到達角度θ _AOA)，或者，根據公式(1)計算該線性傳輸方向SD與相鄰的二該發射天線22之間距離的夾角角度(即發射角度θ _AOD)；於公式(1)中，θ是該無線訊號與任意的二該發射天線22的發射角度或者與任意的二該接收天線31的到達角度(單位：度)；λ是該無線訊號的波長(單位：cm)；d是相鄰的二接收天線或者相鄰的二發射天線之間的距離(單位：cm)；ψ是相位差(單位：度)，由陣列天線採樣IQ樣本計算而成，此計算在IC基層進行完成，得到相位差值，其中，該陣列天線是指胎壓偵測器上的至少二發射天線或者是接收裝置上的至少二接收天線，該IQ樣本是將該陣列天線接收到的原始資料作為I樣本，再透過相位移

作為Q樣本，計算相位差。

該公式(1)是由公式(2)：ψ=(2πd cos(θ))/λ推導形成。公式(2)為物理訊號波的公式，其中，ψ是相位差(單位：度)，θ是該無線訊號的到達角角度或發射角角度(單位：度)，λ是該無線訊號的波長(單位：cm)，d是相鄰的二接收天線或者相鄰的二發射天線之間的距離(單位：cm)。具體的推導，請配合參閱圖5、圖6，由最先接到無線訊號的接收天線31(天線31A)開始此演算法；其中，令λ=C/f，C為在真空中的光速(3＊10⁸m/s)，f為無線訊號頻率(2.4GHz)，再由天線31A到天線31C接收到時間差計算出λ；接著，將已知的數據帶入公式(I)計算後得到θ。

必需說明的是，由於接收裝置天線以主機指定的開關模式不停地切換接收電磁波信號，因此不容易直接得到相位差。工程上可採用IQ樣本採樣方法間接得到相位差；其中，接收裝置(接收器)需具備針對各個單獨天線訊號採集樣本，可取自相同輸入訊號的樣本對包括「同相位」(In-phase)，簡稱為I，和「正交相位」(Quadrature-phase)，簡稱為Q，因此稱為「IQ樣本」。在藍牙5.1規範中，接收裝置30切換天線(31A~31D)採集從發射器21來的發射訊號IQ樣本資訊，利用IQ樣本資訊計算發射器21來的發射訊號到達接收裝置30不同天線的相位差，再利用相位差計算到達角角度。其中相位差的計算是在接收裝置30的IC基層進行完成。其中IQ樣本是將陣列天線接收到的原始資料作為I樣本，再透過相位移π/2作為Q樣本，計算相位差，故相位差

是由接收裝置30的IC基層直接完成得到。

更具體地，令假設值：d=5(C/f) 式(3)；

將式(3)、式(4)代入公式(1)：θ=arccos((ψλ)/(2πd))計算：

求得θ=150°。

於本發明實施例中，此演算法能定義比對次數。例如，基於AOA定位法計算四輪汽車的發射器21(四個)相對於接收裝置30(一個)的角度時，該接收裝置30包括對應該發射器21數量(等於車胎11數量)且為陣列天線的四個接收天線31，如圖5、圖6所示，令該接收天線31依陣列排列的順序為天線31A、天線31B、天線31C及天線31D；藉此，透過將天線31B、31C所計算出的角度與天線31A與天線31C計算出的角度進行比對驗證，陣列天線越多可比對的資料越多時，相對計算出的角度越精準。

請配合參閱圖4、圖5及圖6，顯示本發明的方法在基於AOA定位法計算獲得該發射器21相對於接收裝置30的角度時的系統設備配置。

如圖5，該胎壓偵測器20包括一發射器21及一發射天線22，該發射天線22與該發射器21連接以輸出無線訊號，該接收裝置30包括至少二接收天線31、一天線切換單元32、一接收器33及一AOA估算單元34，該接收天線31與該天線切換單元32連接，該接收器33連接於該天線切換單元32與該AOA估算單元34之間；藉此，該接收裝置30透過該天線切換單元32控制切換該接收天線31接收該發射天線22輸出的無線訊號，令該無線訊號從該接收天線31接收後經過該天線切換單元32傳輸至該接收器33完成訊號接收，再由該接收器33傳輸至該AOA估算單元34進行到達角度的估算。

於本實施例中，各該發射器21設有一發射天線22；該接收裝置30使用藍牙5.1技術與該發射器21無線通訊，該接收裝置30設有對應四個車胎11數量的四個接收天線31，該四個接收天線31構成一組陣列天線，該四個接收天線31於圖6中依序定義為天線31A、31B、31C及31D。藉此，在本發明的胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法中，於該方位角度計算步驟，定義該線性傳輸方向SD與任意的二該接收天線31(例如天線31B、31C)之間連接直線交點處的夾角為到達角(θ _AOA)；令各該發射器21的發射天線22依預設時序被觸發輸出該無線訊號，該接收裝置30依預設時序切換各該接收天線31以接收到該發射天線22輪流輸出的無線訊號；令任意的二該接收天線31之間直線距離與該無線訊號形成直角三角形(例如天線31A與31C形成大三角形，天線31B與31C形成小三角形)，以根據公式(2)：ψ=(2πd cos(θ))/λ計算到達該任意的二該接收天線31的無線訊號的相位差，並推導獲得公式(1)的夾角角度(即到達角θ _AOA)。

更具體地，於本發明方法在AOA應用實施例中，發射端(發射器21)只需要安裝單一天線(發射天線22)，週期性發射數據封包(胎壓資訊)；而接收端(接收裝置30)則需裝置兩個以上的天線(接收天線31)以構成陣列天線，天線各別接受不同發射器21所發送的數據封包。由發射端送出信號通過陣列天線(接收天線31)接收時，接收裝置30會根據陣列中各個接收天線31，發現信號相位差，再計算出到達角(θ _AOA)的角度。

此外，如圖4，於本發明方法在AOA應用實施例中，接收裝置30會透過切換陣列天線(接收天線31)接收到發射器21A發射的無線訊號，計算出無線訊號對於陣列天線的角度，再轉換成發射器21A對於接收裝置30的方向，並以此類推分別得到發射器21B、21C及21D的方向，並定位出車胎11的定點位置。

請配合參閱圖7、圖8及圖9，顯示本發明的方法在基於AOD定位法計算獲得該發射器21相對於接收裝置30的角度時的系統設備配置。

如圖8，該胎壓偵測器20包括一發射器21、至少二發射天線22及天線切換單元23，該天線切換單元23連接於該發射器21及該發射天線22之間以切換輸出無線訊號的天線，該接收裝置30包括一接收天線31、一接收器33及一AOD估算單元35，該接收器33連接於該接收天線31與該AOD估算單元35之間；藉此，該胎壓偵測器20透過該天線切換單元23控制切換輸出無線訊號的發射天線22，令該無線訊號從該發射天線22輸出後，被該接收天線31接收再傳輸至該接收器33完成訊號接收，最後傳輸至該AOD估算單元35進行發射角度的估算。

於本實施例中，各該發射器21設有四個發射天線22，該四個發射天線22於圖9中依序定義為天線22A、22B、22C及22D；該接收裝置30使用藍牙技術或者無線射頻技術與該發射器21無線通訊，該接收裝置30設有一個接收天線31。藉此，在本發明的胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法中，於該方位角度計算步驟，定義該線性傳輸方向SD與任意的二該發射天線22之間連接直線交點處的夾角為發射角(θ _AOD)；令各該發射器21的發射天線22依預設時序被觸發輸出該無線訊號，該接收裝置30的接收天線31接收到不同車胎11上的發射天線22輪流輸出的無線訊號；令同一胎壓偵測器20上任意的二該發射天線22之間直線距離與該無線訊號形成直角三角形，以根據公式(2)：ψ=(2πd cos(θ))/λ計算該任意的二該發射天線22發射出無線訊號的相位差，並推導獲得公式(1)的夾角角度(即發射角θ _AOD)。

更具體地，於本發明方法在AOD應用實施例中，發射端(發射器21)需安裝兩個以上的天線(發射天線22)以組成陣列天線，週期性發射數據封包(胎壓資訊)；接收端(接收裝置30)則設置單一天線(接收天線31)，發送端的陣列天線會依序發送的數據封包。由發射端將天線轉換序列的架構包含在訊號中，將訊號傳給接收裝置，接收裝置30會根據角度得到胎壓偵測器的相對位置。

此外，如圖7，於本發明方法在AOD應用實施例中，發射器21A會透過切換陣列天線(發射天線22)發射之無線訊號到接收裝置30，計算出無線訊號對於陣列天線的角度，將角度回傳給接收裝置30，再轉換成發射器21A相對於接收裝置30的方向，以此類推分別得到其他發射器21B、21C、21D相對於接收裝置30的方向，並定位出車胎11的定點位置。

於本發明實施例中，無線訊號相對於天線的角度，在AOA或AOD應用中，皆可利用接收裝置或胎壓偵測器計算獲得。

於本發明實施例中，接收裝置30可為固定設置在車體10內的通訊裝置，也可以是被臨時固定在駕駛座或者副駕駛座手套箱內的移動通訊裝置(如手機、平板電腦、筆電等)。如圖1顯示本發明系統的接收裝置30為固定設置的通訊裝置，設於具有四個車胎11的汽車車體10並位於右前輪內側；如圖10顯示本發明系統的接收裝置30為移動通訊裝置，設於具有四個車胎11的汽車車體10並位於駕駛座；如圖11顯示本發明系統的接收裝置30為移動通訊裝置，設於具有四個車胎11的汽車車體10並位於副駕駛座手套箱內；如圖12顯示本發明系統的接收裝置30為固定設置的通訊裝置，設於具有六個車胎11(前側兩個車胎11、後側左右各兩個車胎11)的汽車車體10並位於左前輪內側；如圖13顯示本發明系統的接收裝置30可為固定設置的通訊裝置或者移動通訊裝置，設於具有兩個車胎11的機動車輛車體10上，並位於前輪後側。應被理解的是，本發明系統中的接收裝置30設置方式不限於前述實施例，本發明的胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法可應用在設有不同車胎數量的汽車或機動車輛，例如設有八個車胎的大型卡車或者設有三個車胎的機動車輛。

S1:訊號觸發步驟

S2:訊號接收步驟

S3:方位角度計算步驟

S4:車胎位置計算步驟

Claims

一種胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，該胎壓監測系統設於包括六個車胎的車輛，該六個車胎包括一右前輪、一左前輪、並排且相鄰設置的二右後輪及並排且相鄰設置的二左後輪；該胎壓監測系統包括對應車胎數量設置於車胎上的胎壓偵測器以及一接收裝置，各該胎壓偵測器設有一發射器及至少一發射天線，該接收裝置設有至少一接收天線與該發射天線進行無線通訊；該訊號收發角度定位方法的步驟包括：訊號觸發步驟：觸發該胎壓偵測器的該發射天線發射無線訊號；訊號接收步驟：該接收裝置的該接收天線接收該無線訊號，定義該無線訊號從該胎壓偵測器傳遞至該接收裝置的方向為線性傳輸方向；方位角度計算步驟：於一AOA模式中，該胎壓偵測器包括一發射天線，該發射天線與該發射器連接以輸出無線訊號，該接收裝置包括至少二接收天線、一天線切換單元、一接收器及一AOA估算單元，該些接收天線與該天線切換單元連接，該接收器連接於該天線切換單元與該AOA估算單元之間，該接收裝置透過該天線切換單元控制切換該些接收天線接收該發射天線輸出的該無線訊號，令該無線訊號從該些接收天線接收後經過該天線切換單元傳輸至該接收器完成訊號接收，再由該接收器傳輸至該AOA估算單元計算該線性傳輸方向與任意的二該接收天線之間連接直線交點處的夾角角度；於一AOD模式中，該胎壓偵測器包括至少二發射天線及一天線切換單元，該天線切換單元連接於該發射器及該些發射天線之間以切換輸出該無線訊號的天線，該接收裝置包括一接收天線、一接收器及一AOD估算單元，該接收器連接於該接收天線與該AOD估算單元之間；該胎壓偵測器透過該天線切換單元控制切換輸出該無線訊號的該些發射天線，令該無線訊號從該些發射天線輸出後，被該接收天線接收再傳輸至該接收器完成訊號接收，最後傳輸至該AOD估算單元計算該線性傳輸方向與任意的二該發射天線之間連接直線交點處的夾角角度，並根據該夾角角度計算獲得該車胎的方位資訊；車胎位置計算步驟：使用RSSI定位法計算獲得該發射器與該接收裝置之間的直線距離，再配合該方位角度計算步驟中所得之該車胎的方位資訊，藉以轉換獲得該六個車胎的定點位置資訊。
如申請專利範圍第1項所述之胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，該方位角度計算步驟，是根據公式(1)：θ=arccos((ψλ)/(2πd))計算該線性傳輸方向與任意的二該發射天線之間連接直線交點處的夾角角度；於該公式(1)中，θ是該無線訊號與任意的二該發射天線或二該接收天線的夾角角度；λ是該無線訊號的波長；d是任意的二接收天線或者任意的二發射天線之間的距離；ψ是相位差。
一種胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，該胎壓監測系統包括對應車胎數量設置於車胎上的胎壓偵測器以及一接收裝置，各該胎壓偵測器設有一發射器及至少二發射天線，該接收裝置設有一接收天線與該些發射天線進行無線通訊；該訊號收發角度定位方法的步驟包括：訊號觸發步驟：觸發該胎壓偵測器的該些發射天線發射無線訊號；訊號接收步驟：該接收裝置的該接收天線接收該無線訊號，定義該無線訊號從該胎壓偵測器傳遞至該接收裝置的方向為線性傳輸方向；方位角度計算步驟：根據公式(1)：θ=arccos((ψλ)/(2πd))計算該線性傳輸方向與任意的二該發射天線之間連接直線交點處的夾角角度，並根據該夾角角度計算獲得該車胎的方位資訊；於該公式(1)中，θ是該無線訊號與任意的二該發射天線的夾角角度；λ是該無線訊號的波長；d是任意的二該發射天線之間的距離；ψ是相位差。
如申請專利範圍第3項所述之胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，該方法是基於AOD定位法計算獲得該夾角角度。
如申請專利範圍第4項所述之胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，在該方位角度計算步驟中，定義該線性傳輸方向與任意的二該發射天線之間連接直線交點處的夾角為發射角；當該系統是根據該發射角計算獲得車胎的位置資訊時，各該車胎上的胎壓偵測器設有至少二該發射天線；一車體內設有一該接收裝置，該接收裝置設有一該接收天線；藉此，令各該發射器的發射天線依預設時序被觸發輸出該無線訊號，該接收裝置的該接收天線接收到不同車胎上的發射天線輪流輸出的該無線訊號；令同一胎壓偵測器上任意的二該發射天線之間直線距離與該無線訊號形成直角三角形，以根據公式(2)：ψ=(2πd cos(θ))/λ計算該任意的二該發射天線發射出無線訊號的相位差，並推導獲得公式(1)的夾角角度；於公式(2)中，θ是該無線訊號的發射角角度；λ是該無線訊號的波長；d是任意的二發射天線之間的直線距離；ψ是相位差，由至少二該發射天線構成的陣列天線採樣IQ樣本計算而成，此計算在該接收裝置的積體電路IC基層進行完成，得到相位差值，該IQ樣本是將該陣列天線接收到的原始資料作為I樣本，再透過相位移
作為Q樣本，計算相位差。
如申請專利範圍第3項所述之胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，於該訊號觸發步驟中，該發射器是透過車胎滾動而主動觸發偵測胎壓後形成無線訊號輸出。
如申請專利範圍第3項所述之胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，於該訊號觸發步驟中，該發射器是透過接收裝置輸出訊號而被動觸發偵測胎壓後形成無線訊號輸出。
如申請專利範圍第3項所述之胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，該無線訊號包括車胎的胎壓數值、溫度數值。
如申請專利範圍第3項所述之胎壓監測系統之訊號收發角度定位方法，其中，該方位角度計算步驟中，該夾角角度是由該接收裝置或各該胎壓偵測器計算獲得。