DE19631783A1 - Verfahren zum Verarbeiten von Signalen eines Reifendrucküberwachungssystems - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein solches Verfahren ist aus der WO 93/16891 bekannt und arbeitet mit einer am jeweiligen Rad angebrachten "Radelektronik", welche einen Druckmeßfühler, eine Schaltung zur Verarbeitung des Druckmeßsignals, einen Sender mit Sendeantenne und eine Batterie enthält, in Kombination mit den Rädern zugeordneten Empfangsantennen, welche mit einem gemeinsamen "Steuergerät" in der Karosserie verbunden sind, welche einen gemeinsamen Empfänger für die Empfangsantennen, eine Auswerteschal­ tung und eine Anzeigeeinheit enthält. Damit das Steuergerät die empfangenen Signale den jeweiligen Rädern des Fahrzeuges eindeutig zuordnen kann, ver­ sieht jede Radelektronik die von ihr ausgesandten Signale mit einer individuel­ len Kennung (Identifikationssignal). Die Radelektroniken erzeugen zu diesem Zweck in vier Abschnitte unterteilte Signale, bestehend aus einer Präambel (Synchronisationsteil des Signals), aus dem Identifikationssignal (Kennung) ins­ besondere in Gestalt einer Identifikationsnummer, aus einem Meßsignal, welches Auskunft über den gemessenen Reifendruck gibt, und aus einer das Ende des Signals bildenden Postambel (CRC-Signal). Um anhand des Identifikationssig­ nales erkennen zu können, von welchem Rad ein Signal kommt, wird gemäß der WO 93/16891 zunächst eine Initialisierung durchgeführt, in deren Verlauf das jeweilige Identifikationssignal, verknüpft mit der jeweiligen Radposition, im Steuergerät abgespeichert wird. Um diese Initialisierung durchzuführen, muß das Reifendrucküberwachungssystem in einen sogenannten Paarungsmodus geschaltet und dann der Reihe nach jeder einzelne Sender einmal aktiviert wer­ den. Danach wird das System wieder in seinen Meßmodus gebracht, bis sich die Senderpositionen infolge eines Radwechsels ändern. Das heißt, daß bei jedem Radwechsel eine entsprechend eingewiesene Person die Initialisierung durchführen muß. Radwechsel in einer beliebigen Werkstatt oder zuhause sind dadurch unter Umständen nicht oder nur auf Kosten der Sicherheit möglich. Die einwandfreie Funktion des Reifendrucküberwachungssystems kann aufgrund möglicher Bedienungsfehler nicht gewährleistet werden.

In der WO 93/08036 wird das Problem umgangen, indem die Informationen der Druckmeßfühler und der daran angeschlossenen Sendeelektronik nicht mit Hilfe des im Fahrzeug vorgesehenen zentralen Steuergerätes registriert werden, son­ dern mit Hilfe eines Fernbedienungselementes, welches eine LCD- Anzeigeeinrichtung hat, die das Ablesen des Reifendruckes ermöglicht. Will man den Reifendruck erfahren, so muß man an jedem einzelnen Rad die gewünschte Information mit Hilfe des Fernbedienungselementes erfragen. Das bekannte Ver­ fahren bietet zwar den Vorteil einer eindeutigen Zuordnung der Meßwerte, er­ möglicht jedoch keine Kontrolle des Reifendrucks während der Fahrt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzuge­ ben, wie bei einem telemetrisch arbeitenden Reifendrucküberwachungssystem der Reifendruck von jedem Rad des Fahrzeuges signalisiert und von einem zen­ tralen Steuergerät automatisch dem richtigen Rad zugeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angege­ benen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Wenn eine Radelektronik ein Signal mit einem Datentelegramm aussendet, dann kann dieses von allen Empfangsantennen gleichzeitig aufgefangen und an den Empfänger im zentralen Steuergerät des Reifendrucküberwachungssystems weitergeleitet werden. Erfindungsgemäß werden die über die verschiedenen Empfangsantennen hereinkommenden Signale nicht einzeln, sondern gemein­ schaftlich verarbeitet und zum Zwecke der Zuordnung zu einem bestimmten Rad auf die Signalintensität untersucht. Zu diesem Zweck werden die über die ver­ schiedenen Empfangsantennen hereinkommenden Signale summiert und als Summe dem Empfänger zugeführt und es wird die Intensität des Summensignals bestimmt und verglichen mit der Intensität eines Summensignals, welches dadurch gebildet wird, daß nicht alle N Empfangsantennen, sondern zeitweise nur N-1 Empfangsantennen auf den Eingang des Empfängers geschaltet werden. Dabei wird die Empfangsantenne, welche vom Eingang des Empfängers getrennt wird, zyklisch ausgetauscht, so daß jede der Empfangsantennen in einem Ver­ fahrenszyklus einmal vom Empfänger getrennt wird. Die Antenne, deren Abschal­ ten den größten Intensitätsverlust im Summensignal zur Folge hat, ist im Normalfall jene Antenne, welche der sendenden Radelektronik am nächsten liegt und deshalb das Signal mit der größten Feldstärke empfängt. Die Empfangsan­ tenne, deren Abschalten den größten Intensitätsverlust zur Folge hat, wird deshalb der sendenden Radelektronik und damit jenem Rad zugeordnet, an welchem die Radelektronik angebracht ist, vorzugsweise aber nur dann, wenn der Intensitätsverlust einen bestimmten Mindestwert überschreitet; dadurch wird sichergestellt, daß Abschirmeffekte infolge einer ungünstigen Position der Radelektronik in Bezug auf die ihr nächstliegende Empfangsantenne nicht dazu führen, daß fälschlicherweise eine der anderen Empfangsantennen der sendenden Radelektronik zugeordnet wird, sie empfängt ja nur deshalb das stärkste Signal, weil die tatsächlich nächstliegende Empfangsantenne durch die ungünstige Stellung der sendenden Radelektronik augenblicklich abgeschirmt ist.

Die Erfindung hat aber nicht nur den Vorteil einer hohen Zuordnungssicherheit sondern auch den Vorteil einer hohen Auswertesicherheit. Dadurch, daß der Empfänger im zentralen Auswertegerät die Signale von den Empfangsantennen nicht einzeln, sondern summiert empfängt und verarbeitet, ist die von ihm emp­ fangene Feldstärke höher als im Falle einer einzelnen Antenne. Sollte zu irgendeinem Zeitpunkt die von einer Empfangsantenne empfangene Feldstärke für den angeschlossenen Empfänger zu gering sein, so daß es zu einem Sig­ nalausfall kommen würde, dann verbessert sich die Situation erfindungsgemäß dadurch, daß alle Empfangsantennen zugleich ihren Beitrag zum Eingangssignal für den Empfänger liefern. Insbesondere gilt dies für den Fall, daß die der sendenden Radelektronik nächstliegende Empfangsantenne wegen einer ungün­ stigen Radstellung im Funkschatten liegt und deshalb die empfangene Feldstärke wesentlich abfällt. Diese Gefahr besteht insbesondere bei höheren Geschwindig­ keiten des Fahrzeuges, weil dann mit schneller werdender Raddrehung die Möglichkeit zunimmt, daß die Radelektronik während des Aussendens ihres Dat­ entelegramms zumindest zeitweise in eine ungünstige Position gedreht wird. Trotz der ursächlich mit der Raddrehung verknüpften Schwankungen der Signal­ feldstärke reicht es bei Anwendung der Erfindung für einen sicheren Datenemp­ fang aus, wenn nur an einigen der Empfangsantennen ein genügend starkes Signal empfangen wird.

Kennt das zentrale Auswertegerät bereits die richtige Zuordnung der Kennungen zu den Rädern, dann muß für die Auswertung der Datentelegramme in der Summe der empfangenen Signale keiner der Antennenkanäle mehr ausgeblendet werden; letzteres ist jedoch erforderlich, wenn die Zuordnung erstmals ermittelt werden muß. Danach genügt es, in zeitlichen Abständen T_E, die groß sein dürfen gegen die Periode T_s, in welcher die Radelektroniken ihrer Datentelegramme senden, die Zuordnung der Kennungen zu den Rädern erneut zu überprüfen, um automatisch erkennen zu können, ob und wann sich z. B. durch einen Radwech­ sel die Zuordnung geändert hat. So ist es zum Beispiel möglich, bei jedem Start eines Fahrzeugs zunächst ein Verfahren nach Anspruch 1 ablaufen zu lassen um die Zuordnung der Kennungen zu den Rädern zu ermitteln, danach aber bis zum Stillsetzen des Fahrzeugs keine Antennenkanäle mehr auszublenden, son­ dern die Signale aller N Räder dem Empfänger zuzuführen, wodurch eine maxi­ male Empfangsfeldstärke erzielbar ist.

Die Wahrscheinlichkeit, daß einzelne Daten oder gar komplette Signale am Emp­ fänger ausfallen ist, bei Anwendung der Erfindung deshalb außerordentlich gering.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Zuordnungsverfahrens könnte man bei einem Signal mit einer bestimmten Kennung zunächst einmal auf allen N An­ tennenkanälen das Signal zum Empfänger durch lassen, um die maximale Sig­ nalintensität zu ermitteln. Bei den folgenden Übermittlungen des Signals mit derselben Kennung kann man dann der Reihe nach jeweils einen der Anten­ nenkanäle ausblenden, um zu ermitteln, das Ausblenden von welcher Empfang­ santenne den größten Intensitätsverlust zur Folge hat. Zuverlässiger ist das Zuordnungsverfahren jedoch dann, wenn man vor und nach jedem Empfang eines Signals mit einem ausgeblendeten Antennenkanal jeweils einen Sig­ nalempfang ohne Ausblenden eines Antennenkanals verarbeitet und die Inten­ sität des bei ausgeblendetem Antennenkanal verarbeiteten Signals vergleicht mit dem Mittelwert der Intensitäten der unmittelbar davor und danach ohne Aus­ blendung eines Antennenkanals empfangenen Signale. Von der Raddrehung ver­ ursachte Schwankungen der Signalintensität können so wenigstens teilweise ausgeglichen werden.

Führt ein Zyklus, in dessen Verlauf jeder Antennenkanal einmal ausgeblendet worden ist, nicht zu einem eindeutigen Ergebnis, wird der Zyklus wiederholt. Es kann aber auch zweckmäßig sein, von vornherein mehrere Zyklen auszuwerten, um die Zuordnungssicherheit zu erhöhen.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist Gegenstand des Anspruchs 7 und der auf ihn zurückbezogenen Un­ teransprüche. Die Schaltungsanordnung wird anhand der beigefügten Zeichnung nachstehend beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung, und

Fig. 2 zeigt schematisch eine im Verlauf des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens auftretende Signalfolge.

Fig. 1 zeigt fünf Räder R1, R2, R3, R4 und R5 eines Fahrzeuges, von denen R5 ein Reserverad ist. Dem Rad R1 ist eine Empfangsantenne 1, dem Rad R2 eine Empfangsantenne 2, dem Rad R3 eine Empfangsantenne 3, dem Rad R4 eine Empfangsantenne 4 und dem Rad R5 eine Empfangsantenne 5 zugeordnet. Die Empfangsantennen befinden sich an der Karosserie, vorzugsweise in den Rad­ kästen. Von den Empfangsantennen 1 bis 5 führen fünf koaxiale Leitungen zu einem zentralen Steuergerät 6, welches in der Karosserie, z. B. hinter dem Arma­ turenbrett, angeordnet ist und einen Multiplexer 7, einen Empfänger 8 und eine Auswerteschaltung 9 enthält, welche ihrerseits mit einer Anzeigeeinheit 10 ver­ bunden ist, bei welcher es sich um eine oder mehrere Signallampen oder ein LCD-Anzeigefeld handeln kann.

Der Multiplexer 7 ist so aufgebaut, daß er die von den Antennen 1 bis 5 kom­ menden Leitungen einzeln unterbrechen kann. Im gezeichneten Beispiel ist die von der Empfangsantenne 3 kommende Leitung unterbrochen.

Damit ist eine Arbeitsweise möglich, wie sie z. B. in Fig. 2 dargestellt ist: In re­ gelmäßigen Zeitabständen 2T wird das Signal, welches von einer Radelektronik mit der Periode T gesendet wird, von allen N=5 Antennen empfangen und vom Multiplexer 7 auf allen fünf Kanälen zum Empfänger 8 durchgelassen. Der Emp­ fänger 8 empfängt deshalb in Zeitabständen 2T ein von allen Antennen 1 bis 5 gemeinsam geliefertes Summensignal Σ mit maximaler Intensität. Dazwischen bei jedem zweiten von der Radelektronik gesendeten Signal, wird vom Multi­ plexer 7 jedoch einer der Antennenkanäle unterbrochen und damit der von der zugehörigen Empfangsantenne kommende Signalanteil ausgeblendet, wodurch ein Intensitätsverlust D auftritt. Die Signale mit der auf diese Weise verminderten Intensität sind in Fig. 2 mit A1 bis A5 bezeichnet, wobei im Falle A1 das Signal der Antenne 1, im Falle A2 das Signal der Antenne 2, im Falle A3 das Signal der Antenne 3, im Falle A4 das Signal der Antenne 4 und im Falle A5 das Signal der Antenne 5 ausgeblendet worden ist.

Die Auswerteschaltung stellt nun den Intensitätsverlust fest, den das Ausblenden eines Antennensignals zur Folge hat. Da die Signalintensität des Summensignals Σ infolge der sich laufend verändernden Radposition schwankt, wird zur Er­ mittlung des Intensitätsverlustes infolge des Ausblendens eines Antennenkanals als Bezugsgröße der Mittelwert der Intensitäten der Summensignale Σ unmittel­ bar vor und nach dem Ausblenden des betreffenden Antennensignals gebildet. Auf diese Weise werden in der Auswerteschaltung 9 die Intensitätsverluste D1, D2, D3, D4 und D5 ermittelt, deren Größe in Fig. 2 durch die Länge der jeweili­ gen Doppelpfeile dargestellt ist. Der mit Abstand größte Intensitätsverlust tritt auf beim Ausblenden des Signals, welches von der Antenne 3 herkommt. Das unter­ suchte Signal mit der ausgewählten Kennung wird deshalb dem Rad R3 bzw. dessen Radelektronik zugeordnet.

Bei den Signalen mit den anderen vier Kennungen, welche von den restlichen vier Rädern R1, R2, R4 und R5 kommen, wird entsprechend verfahren.

Damit durch das Umschalten des Multiplexers 7 kein Datenverlust eintritt, sind die Schaltzeitpunkte mit der fallenden Signalflanke eines Datenausgangs der Auswerteschaltung 9 synchronisiert.

Die Signale sind in Fig. 2 vereinfacht in Rechteckform dargestellt; tatsächlich bestehen sie wie eingangs erläutert, üblicherweise aus einer Präambel, einer Kennung (Identifikationsnummer), den Meßdaten und der Postambel, welche zusammengenommen ein Datentelegramm bilden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verarbeiten von Signalen eines Reifendrucküberwachung­ ssystems an Fahrzeugen, an deren N Rädern (R1 bis R5) jeweils ein Sender angebracht und jedem Sender in seiner Nähe eine Empfangsantenne (1 bis 5) zugeordnet ist, welche mit dem Eingang eines gemeinsamen Empfängers (8) verbunden ist, wobei die Sender in zeitlichen Abständen Datentele­ gramme senden, die eine individuelle Kennung und dieser folgend einen Dat­ enteil enthalten,
dadurch gekennzeichnet, daß die von den Empfangsantennen (1 bis 5) gleichzeitig empfangenen, dieselbe Kennung aufweisenden Signale dem Empfänger (8) summiert zugeführt werden, und zwar abwechselnd von allen N Empfangsantennen (1 bis 5) und von N-1 Empfangsantennen (1, 2, 4, 5) in der Weise, daß die eine Empfangsantenne (3), deren Signal aus der Summe der Signale ausgeblendet ist, aus der Gesamtzahl N der Empfangsantennen (1 bis 5) durch zyklische Vertauschung ausgewählt wird,
daß die Intensität der Summensignale bestimmt, die Intensität der Summen aus jeweils N-1 Signalen mit der Intensität der Summe aus N Signalen vergli­ chen und ermittelt wird, von welcher Empfangsantenne (3) das Signal gekommen ist, dessen Ausblendung aus der Signalsumme den größten Inten­ sitätsverlust (D1 bis D5) hervorruft,
und daß das die betreffende individuelle Kennung aufweisende Signal dieser Empfangsantenne (3) und dem ihr zugeordneten Rad (R3) zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der vollständigen Signale bestimmt wird, solange trotz des Ausblendens des von einer Empfangsantenne (3) kommenden Signals das Summensignal so stark bleibt, daß mit dem Summensignal der verbleibenden N-1 Empfangsantennen (1, 2, 4, 5) die für den gewählten Empfänger (8) erforderli­ che Eingangsfeldstärke noch erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sig­ nale, welche in zyklischer Vertauschung ausgeblendet werden, erst nach dem Empfang der Kennung ausgeblendet werden und demgemäß die Intensitäten der Summensignale nur von dem danach folgenden Rest der Signale be­ stimmt werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Intensität der Summe aus N-1 Signalen mit dem Mittelwert der Intensitäten der Summe der Gruppe der voraufgehenden N Signale und der Gruppe der nachfolgenden N Signale verglichen wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sender ihre Datentelegramme mit einer Periode T_s senden und daß der Zyklus des Ausblendens eines Signals aus der Summe der gleichzeitig auftretenden Signale mit einer Periode T_E wiederholt wird, die groß ist gegen die Periode T_s.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Signal mit einer bestimmten Kennung nur dann einem bes­ timmten Rad (R3) zugeordnet wird, wenn der größte Intensitätsunterschied D3 einen Mindestwert überschreitet.

7. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vor­ stehenden Ansprüche in einem System zur Reifendrucküberwachung an Fahrzeugen mit
an den Rädern (R1 bis R5) angebrachten Radelektroniken mit jeweils einem Drucksensor, einer Schaltung zur Verarbeitung des von diesem gelieferten Druckmeßwertes, einer Batterie und einem Sender,
in der Nähe der Räder (R1 bis R5) an der Karosserie angebrachten N Emp­ fangsantennen (1 bis 5),
und mit einem in der Karosserie angeordneten Steuergerät (6), mit welchem alle Empfangsantennen (1 bis 5) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (6) eine Kombination aus einem Empfänger (8) und einem ihm vorgeschalteten Multiplexer (7) enthält, welcher für jede der N Empfangantennen (1 bis 5) einen eigenen Eingang hat und in welchem die N Eingänge einzeln abschaltbar und auf einen gemein­ samen Eingang des Empfängers (8) geschaltet sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge des Multiplexers (7) zyklisch abschaltbar sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd ein Eingang und dann kein Eingang des Multiplexers (7) abschaltbar ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (8) den Multiplexer (7) mit einem von der fallenden Flanke der empfangenen Signale abgeleiteten Impuls triggert.