用于RF通信的TPMS传感器模块的选择性激活的制作方法 专利技术说明

车辆装置的制造及其改造技术用于rf通信的tpms传感器模块的选择性激活技术领域1.本公开涉及用于rf通信的tpms传感器模块的选择性激活，并且具体涉及胎压监测系统tpms、与胎压监测系统tpms传感器模块通信的方法和tpms传感器模块。背景技术：2.胎压监测系统(tpms)在车辆安全和排放减少中发挥重要作用。该市场中的大部分由直接胎压监测系统提供服务，其中每个轮胎都包含一个tpms传感器模块。因此，电池供电的传感器模块被组装在轮胎内部以监测胎压。传感器模块包含压力传感器、微控制器、射频(rf)发射器和纽扣电池。3.原则上，传感器模块测量胎压并使用单向链路将测量数据传输到车辆中的中央单元。由于无法更换电池，因此传感器模块的寿命由电池寿命决定。大部分功耗是由射频传输产生的。因此，尽可能降低射频传输的功耗是一项重要任务。4.传感器模块还可以具有低频(lf)接收器，用于在车辆生产中或在修理厂中将传感器模块安装到轮胎之后(例如，在更换模块或固件更新以维护已在使用的传感器模块的情况下)配置tpms传感器模块。通常，外部配置单元、例如车辆电子控制单元(ecu)或配置工具配置tpms传感器模块。5.lf信号的一个优点是其短距离，这确保只有一个单独的tpms传感器模块足够靠近发射器来接收lf信号。这个优点也变成了缺点，因为配置单元需要非常靠近tpms传感器模块。这意味着需要将tpms传感器模块移动到配置单元附近，反之亦然。6.通常，从传感器模块到车辆的下行链路通信是通过rf发射器以315或434mhz实现的，而到传感器模块的上行链路通信是通过lf接收器以125khz实现的。因此，使用两个通信设备利用两个通信信道来用于车辆和传感器模块之间的双向通信。这增加了整个tpms传感器模块的成本。7.另一方面，如果用rf接收器替换lf接收器，则可以通过实施一种用于双向通信的rf技术来降低成本。但是，rf信号的范围要长得多，并且与其他tpms传感器模块发生串扰的风险也会增加。8.为了正确评估每个轮胎，配置单元必须能够与每个tpms传感器模块连接，该tpms传感器模块位于单独的基底上。这意味着，配置单元必须能够检测一个或多个tpms传感器模块，并根据某些标准选择其中一个tpms传感器模块，以便：(1)与其形成通信链路，以便它可以相应地配置tpms传感器模块；以及(2)随后将接收到的通信与其他tpms传感器模块区分开来。这也意味着配置单元应该定位每个tpms传感器模块，因为它知道哪个tpms传感器模块位于哪个轮胎位置(例如，左前、右后等)。9.在通信技术从lf变为rf的情况下，必须找到新的方法来仅与一个选定的tpms传感器模块进行通信，即使其他人在附近。因此，可能需要改进的tpms，其能够检测每个tpms传感器模块并选择性地与每个tpms传感器模块通信。技术实现要素：10.一个或多个实施例提供了一种胎压监测系统(tpms)，包括：通信接口装置和具有传感器标识符(id)的tpms传感器模块。该通信接口装置包括：第一射频(rf)收发器，被配置为产生至少一个唤醒信号；天线阵列，被配置为将每个唤醒信号作为定向rf波束发射；第一处理电路，被配置为响应于天线阵列发射至少一个唤醒信号来监测响应信号。tpms传感器模块包括：压力传感器，被配置为测量第一轮胎的内部气压并产生第一胎压信息；第二rf收发器，被配置为接收至少一个唤醒信号；第二处理电路，被配置为测量所述至少一个唤醒信号的信号强度，将测得的信号强度与预定阈值进行比较，并在测得的信号强度等于或大于预定阈值的情况下触发所述响应信号，其中第二rf收发器被配置为发射响应信号，响应信号至少包括传感器id。11.一个或多个实施例提供了一种与tpms传感器模块通信的方法，该方法包括：由通信接口装置发射第一唤醒信号作为第一定向射频(rf)波束，所发射的第一唤醒信号用于与tpms传感器模块建立数据通信链路；由tpms传感器模块接收第一唤醒信号，包括测量第一唤醒信号的信号强度、并将测得的信号强度与预定阈值进行比较；并且在测得的信号强度等于或大于预定阈值的情况下，由tpms传感器模块响应于第一唤醒信号触发第一响应信号，包括发射第一响应信号，该第一响应信号包括：tpms传感器模块的传感器标识符(id)。12.一个或多个实施例提供了一种具有传感器标识符(id)的tpms传感器模块，该tpms传感器模块包括：压力传感器，被配置为测量第一轮胎的内部气压并产生第一胎压信息；射频(rf)收发器，被配置为接收用于建立数据通信的唤醒信号；处理电路，被配置为测量唤醒信号的信号强度，将测得的信号强度与预定阈值进行比较，并在测得的信号强度等于或大于预定阈值的情况下触发响应信号，其中rf收发器被配置为发射至少包括传感器id的响应信号。13.一个或多个实施例提供一种tpms，包括：通信接口装置，被配置为与目标tpms传感器模块通信，所述通信接口装置包括：射频(rf)收发器，被配置为产生至少一个唤醒信号；天线阵列，被配置为将每个唤醒信号作为定向rf波束向目标tpms传感器模块发射；以及处理电路，被配置为响应于天线阵列发射至少一个唤醒信号来监测响应信号，其中处理电路被配置为：记录至少一个唤醒中的唤醒信号的功率设置，并控制rf收发器向目标tpms传感器模块以响应信号所响应的唤醒信号的功率设置来发射通信信号。14.一个或多个实施例提供一种tpms，包括：通信接口装置和具有传感器标识符(id)的tpms传感器模块。该通信接口装置包括：第一射频(rf)收发器，被配置为产生至少一个唤醒信号；天线阵列，被配置为将每个唤醒信号作为定向rf波束发射；第一处理电路，被配置为响应于天线阵列发射至少一个唤醒信号来监测响应信号；以及功率放大器，被配置为根据可调功率设置来设置每个唤醒信号的功率，使得每个后续唤醒信号的功率以分立的步骤增加直到由第一rf收发器接收到响应信号。tpms传感器模块包括：压力传感器，被配置为测量第一轮胎的内部气压并产生第一胎压信息；第二rf收发器，被配置为接收至少一个唤醒信号，其中第二rf收发器具有接收器灵敏度阈值；以及第二处理电路，被配置为检测达到或超过接收器灵敏度阈值的唤醒信号、并响应于检测到唤醒信号来触发响应信号，其中，第二rf收发器被配置为发射响应信号，响应信号至少包括传感器id的响应信号。附图说明15.在此参考附图描述实施例。16.图1示出了根据一个或多个实施例的胎压监测系统(tpms)；17.图2a和图2b是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统的示意图；18.图3示出了根据一个或多个实施例的在使用逐步增大功率的定向rf波束时的图1的胎压监测系统。；19.图4示出了根据一个或多个实施例的通信接口装置的示意框图；和20.图5a-图5c示出了根据一个或多个实施例的天线阵列的各种天线配置。具体实施方式21.在下文中，阐述细节以提供对示例性实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施实施例。在其他情况下，为了避免混淆实施例，以框图形式或示意图而不是详细示出众所周知的结构和设备。此外，除非另有特别说明，否则下文描述的不同实施例的特征可以相互组合。22.此外，在以下描述中，等效或相似的元件或具有等效或相似功能的元件用等效或相似的附图标记表示。由于在附图中相同或功能等效的元件被赋予相同的附图标记，因此可以省略对具有相同附图标记的元件的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元件提供的描述是可相互交换的。23.在这方面，方向性术语，例如“顶”、“底”、“下”、“上”、“前”、“后”、“背面”、“领先”、“尾随”等，可以参考所描述的图的方向来使用。因为实施例的部分可以定位在多个不同的方向上，所以方向性术语用于说明的目的。应当理解，在不脱离权利要求限定的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的。权利要求中使用的方向术语可能有助于定义一个元素与另一个元素或特征的空间或位置关系，而不限于特定方向。例如，横向、垂直和重叠的空间或位置关系可以参考另一个元素或特征来描述，而不限于作为整体的设备的特定方向。24.应当理解，当一个元件被称作“连接”或“耦接”至另一个元件时，这些元件可以直接连接或耦接或者经由一个或多个中间元件连接或耦接。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，不存在中间元素。用于描述元件之间关系的其他词应以类似的方式解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。25.在本文所述或附图中所示的实施例中，只要基本保持连接或耦接的一般目的，例如发射某种信号或发射某种信息，任何直接的电连接或耦接、即没有额外的中间元件的任何连接或耦接，也可以通过间接连接或耦接来实现，即，与一个或更多附加的中间元件的连接或耦接，或反之亦然。来自不同实施例的特征可以组合以形成进一步的实施例。例如，关于实施例之一描述的变化或修改也可以适用于其他实施例，除非有相反的说明。26.术语“基本上”和“大约”在本文中可用于说明在工业中被认为可接受的低制造公差(例如，在5％以内)，而不背离本文描述的实施例的方面。例如，具有近似电阻值的电阻器实际上可能具有该近似电阻值的5％以内的电阻。27.在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等的序数的表达可以修改各种元件。然而，这样的元件不限于上述表述。例如，上述表达不限制元件的顺序和/或重要性。上述表达仅用于将一个元件与其他元件区分开。例如，第一框和第二框表示不同的框，尽管它们都是框。又例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件可以称为第二元件，并且类似地，第二元件也可以称为第一元件。28.实施例涉及传感器和传感器系统，并且涉及获得关于传感器和传感器系统的信息。传感器可以指将待测物理量转换为电信号、例如电流信号或电压信号的部件。物理量例如可以包括磁场(例如，地球磁场)、电场、压力(强)、加速度、温度、力、电流或电压，但不限于此。如本文所述，传感器装置可以是角度传感器、线性位置传感器、速度传感器、运动传感器、压力传感器、加速度传感器、温度传感器、磁场传感器等。29.例如，磁场传感器包括一个或多个磁场传感器元件，其测量磁场的一个或多个特性(例如，磁场通量密度的量、场强、场角、场方向、磁场方向等)，该特性与检测和/或测量产生磁场的元素(例如，磁体、载流导体(例如导线)、地球或其他磁场源)的磁场模式相对应。30.传感器电路可以被称为信号处理电路和/或信号调节电路，其从压力场传感器元件以原始测量数据的形式接收信号(即，传感器信号)。传感器电路可以包括将来自压力传感器的模拟信号转换为数字信号的模数转换器(adc)。传感器电路还可以包括数字信号处理器(dsp)，它对数字信号进行一些处理(例如，为传输准备胎压信息)。因此，传感器封装包括通过信号处理和/或调节来调节和放大压力传感器的小信号的电路。31.如本文所使用的，信号调节是指操纵模拟信号，以使得信号满足用于进一步处理的下一阶段要求。信号调节可以包括从模拟到数字的转换(例如，通过模数转换器)、放大、滤波、转换、偏置、范围匹配、隔离以及使传感器输出适合于调节后处理所需的任何其他过程。32.根据一个或多个实施例，压力传感器和传感器电路都容纳(即，集成)在相同的芯片封装(例如，塑料包封的封装，例如有引线封装或无引线封装，或表面安装器件(smd)封装)。这种芯片封装也称为传感器封装。传感器封装可以与其他组件组合以形成传感器模块、传感器装置等。33.如本文所用的传感器装置可以指代包括如上所述的传感器和传感器电路的装置。传感器装置可以集成在单个半导体管芯(例如，硅管芯或芯片)上，尽管在其他实施例中可以使用多个管芯来实现传感器装置。因此，传感器和传感器电路布置在同一半导体管芯上或同一封装中的多个管芯上。例如，传感器可能在一个管芯上，而传感器电路在另一个管芯上，从而它们在封装内相互电连接。在这种情况下，管芯可以由相同或不同的半导体材料组成，例如gaas和si，或者传感器可以溅射到不是半导体的陶瓷或玻璃薄片上。34.图1图示了根据一个或多个实施例的胎压监测系统。胎压监测系统包括单片tpms传感器模块100和被配置为与tpms传感器模块100通信的通信接口装置110。tpms传感器模块100是安装在轮胎内的直接tpms传感器。tpms传感器模块100包括压力传感器11、微控制器单元(mcu)12、射频(rf)收发器13、可选的加速度传感器14、可选的温度传感器15、adc 16、电池17和天线18。35.特别地，加速度传感器14可以是单轴或多轴加速度计，用于测量由汽车运动产生的加速度(例如，用于运动检测)和/或测量地球的重力场。在后一种情况下，由于轮胎旋转，测量地球引力场会产生一个幅度为1g的正弦信号。换句话说，当加速度传感器围绕轴旋转时(即轮胎围绕其轴旋转)，通过地球引力场的运动产生的正弦信号。该正弦信号称为+/-1g信号。该+/-1g信号可用于计算tpms传感器模块相对于车轮轴的角位置。36.压力传感器11可以被引入作为典型半导体技术的一部分，并且可以是微机电系统(mems)压力传感器。因此，压力传感器11可以启用tpms传感器100，以帮助监测胎压。压力传感器11、加速度传感器14和温度传感器15分别测量相应的物理量，并将模拟传感器信息以电信号的形式提供给adc 16，adc将模拟信号转换为数字信号，然后为mcu 12提供数字传感器信息。37.因此，压力传感器11电连接到mcu 12并且被配置为测量轮胎的内部气压。tpms传感器模块100还可以包括加速度传感器14，其电连接到mcu 12并且被配置为检测和/或测量轮胎的加速度(例如，用于检测车辆的运动或产生用于感测轮胎的旋转方向的+-1g信号)。tpms传感器模块100还可以包括温度传感器15，其电连接到mcu 12并且被配置为检测和/或测量轮胎的内部温度，其可以用于补偿一个或多个压力传感器测量值。例如，测得的温度可以用于校正传感器信号的斜率和偏移的温度依赖性。38.还提供电源17(例如，电池单元)以向tpms传感器100及其组件供电。39.mcu 12从压力传感器11接收测量值形式的胎压信息，并处理该信息。mcu 12可以为rf收发器13存储胎压信息和/或准备胎压信息。mcu 12还可以从加速度传感器14接收加速度信息、并且从温度传感器15接收温度信息。rf收发器13从mcu 12接收所收集的用于传输的数据。40.耦接到天线18的rf收发器13被配置为通过天线18与诸如车辆电子控制单元(ecu)或应答器的接口装置110通信。而不限于此，rf收发器13可以是被配置为发射和接收蓝牙信号的蓝牙低功耗(ble)收发器。结果是，tpms传感器模块100是保持在低功率状态(例如，睡眠模式)的ble装置，除非当被唤醒信号(例如，蓝牙唤醒信号)激活或唤醒并且通过用于数据通信的rf数据通信链路与另一个蓝牙设备连接时。电源状态由mcu 12控制。41.rf收发器13还被配置为检测或测量接收到的rf信号的信号强度(例如，功率)。例如，rf收发器13被设计为具有接收器灵敏度(即，自然灵敏度阈值)，其是接收器可以检测到的最小信号强度的量度。特别是，接收器灵敏度是接收器能够识别和处理的最弱信号。接收器灵敏度以dbm表示。如果信号电压低于此灵敏度(例如，处于或低于本底噪声)，则接收器无法再将信号与系统噪声分离。接收器的灵敏度阈值可以在生产中进行微调，从而设置为某个值。如果接收信号的功率低于接收器的灵敏度阈值，则rf收发器13不会对接收信号做出反应，因为它根本没有检测到该信号。总之，如果接收信号的功率等于或高于接收器的灵敏度阈值，则rf收发器13可以处理接收信号并将处理后的信号提供给mcu 12。mcu 12然后可以触发响应于检测到的接收信号的响应信号。因此，tpms传感器模块100可以使用其灵敏度阈值来自动响应检测到的信号，而无需任何主动处理来直接计算接收信号的信号强度。42.备选地，rf收发器13可以直接测量接收的rf信号的信号强度(例如，功率)，并从中得出接收信号强度指示符(rssi)。rf收发器13然后可以将接收到的rf信号的rssi提供给mcu 12用于进一步评估，以便mcu 12确定是否应该发射响应。rssi可以在模拟或数字域中提供给mcu 12。43.mcu 12可以处于睡眠模式，直到它通过其收发器13检测到来自接口装置110的唤醒信号。唤醒信号可以是例如广告信号、或任何其他可以触发mcu 12从例如睡眠模式的低功率状态唤醒的信号。可以在广告信道上发射唤醒信号。44.如果依赖于rf收发器13的用于检测唤醒信号的灵敏度阈值，mcu 12可以推断：当rf收发器13检测到唤醒信号时，已经接收到具有足够功率的信号，并且保证处理和响应。因此，当检测到唤醒信号，mcu 12自动确定与接口装置110连接，从而与其建立rf(蓝牙)数据通信链路以进行双向数据通信。如果通过检测唤醒信号确定要建立rf数据通信链路，则建立rf数据通信链路并且mcu 12进入连接模式，在该连接模式期间启用与接口装置110的双向数据通信。通信完成后，rf数据通信链路断开，mcu 12再次进入休眠模式。45.依赖于主动测量接收到的rf信号的信号强度(例如，功率)并从中导出rssi，mcu 12还可以确定是否与接口装置建立rf(蓝牙)数据通信链路。在这种情况下，当mcu 12接收到唤醒信号时，mcu 12被唤醒进入正常功率模式并且也进入广告发现模式。在广告发现模式期间，mcu 12确定它是否要与接口装置110连接，从而基于将在下文讨论的某些标准与其建立rf(蓝牙)数据通信链路以进行双向数据通信。如果确定要建立rf数据通信链路，则建立rf数据通信链路并且mcu 12进入连接模式，在该连接模式期间启用与接口装置110的双向数据通信。通信完成后，rf数据通信链路断开，mcu 12再次进入休眠模式。另一方面，如果确定未建立rf数据通信链路，则mcu 12可以在经过时间阈限量之后重新进入休眠模式，而不与接口装置110建立rf数据通信链路。46.应当注意，在广告信道和rf数据通信链路之间存在区别。广告信道用于传输可以交换的广告分组(即广告数据)和发现信息，以确定是否建立rf数据通信链路。广告信道的带宽有限，不适合传输大量数据。rf数据通信链路是在连接模式下用于交换数据分组的数据信道，该数据分组包括大量数据、例如配置信息和传感器数据。47.rf收发器13包括锁相环(pll)21和本地振荡器22(例如晶体振荡器)。本地振荡器22为pll 115提供输入频率。pll 21从输入频率产生输出频率，其中这两个频率之间的比率是精确定义的。如果rf收发器13处于发射模式，则pll输出频率被用作发射的载波频率。如果收发器13处于接收模式，则pll输出频率与从天线18接收的接收信号混合，以将接收信号的频率下变频用于产生基带信号。48.rf收发器13被配置为：将传感器数据(例如，压力传感器数据、加速度传感器数据、温度传感器数据、加速度传感器数据)或其他反馈信息、包括将从传感器数据(例如，速率/速度数据、轮胎转动周期数据、轮胎负载数据等)得出的反馈信息，发射到接口装置110。rf收发器13连同mcu 12还用于：通过rssi测量和tpms传感器模块100执行的评估，建立与接口装置110的rf数据通信链路。49.因此，rf收发器13电连接到mcu 12，并且被配置为将携带传感器数据和/或反馈信息的rf信号发射到接口装置110。rf信号可以由收发器13自主地发射、或响应于mcu 12接收来自接口装置110的信息、唤醒信号、确认或命令形式的数据而发射，其中该数据由rf收发器13接收。50.在一个实施例中，使用由rf收发器13执行的rssi测量，mcu 12被配置为将所接收信号的rssi与预定阈值进行比较以产生信号强度比较结果。如果信号强度比较结果表明接收信号的rssi等于或超过预定阈值，则mcu 12确定已经满足用于响应接收信号的通信标准。如果是这种情况，mcu 12通过经由rf收发器13和天线18向接口装置110发射响应来建立与接口装置110的通信链路。响应包括tpms传感器的唯一传感器标识符(id)模块以及从接口装置110接收的信号所请求的任何数据。51.一旦在接口装置110和选定的tpms传感器模块之间建立了通信链路，接口装置110就可以向选定的tpms传感器模块发射配置信息、命令和其他数据。它还可以从选定的tpms传感器模块接收传感器数据和其他数据。52.接口装置110可以是集成在车辆主体中的ecu或车辆外部的应答器，例如，在生产线或汽车修理店中使用。作为应答器，接口装置可以是设置工具、诊断和测试工具或任何其他rf收发器。接口装置110被配置为与每个tpms传感器模块100接口以与其通信。53.接口装置110包括rf收发器1，用于发射唤醒信号和配置信息并且用于接收传感器数据、发现信息和/或定位数据。接口装置110包括处理单元2，该处理单元2包括一个或多个处理器，用于处理传感器数据、发现信息和/或定位数据，并用于产生具有不同发射功率的定向rf波束，用于选择tpms传感器模块中的一个进行数据通信。接口装置110还包括存储单元3，用于存储处理后的传感器数据或其他信息(例如，轮胎信息)。应当理解，虽然示例可以指代使用蓝牙低能量(ble)信号进行通信，但是可以替代地使用其他类型的rf信号。54.接口装置110可以被配置为接收传感器数据并且从传感器数据中获得信息(例如，接触面数据、接触面持续时间数据、速度/速度数据、轮胎旋转数据、轮胎负载数据)，或者可以直接从rf收发器13(即，从tpms传感器模块100)接收一个或多个这样的信息。55.tpms传感器模块100还包括接收器路径，该接收器路径包括rf收发器13和mcu 12。接收器路径可以用于从接口装置110接收通信数据。通信数据可以包括但不限于用于tpms传感器模块100的配置信息、编程信息(例如，用于重新刷新固件代码)或控制信息。rf收发器13可以解调接收到的通信信号并将数据提供给mcu 12。56.mcu 12还包括被配置为在其中存储信息的存储器19。存储器19也可以提供在mcu 12的外部，并且取而代之地是电耦合到mcu 12。例如，存储器19可用于存储每个轮胎的轮胎信息，例如轮胎类型、轮胎尺寸(例如直径)、轮胎里程或轮胎磨损中的至少一种。可以为每个轮胎单独提供轮胎信息，并且可以包括轮胎品牌、轮胎尺寸、轮胎材料、轮胎刚度参数、轮胎胎面信息、轮胎季节信息(例如，冬季或夏季轮胎)和其他轮胎特性。存储器19还可以存储代表轮胎里程和/或轮胎磨损的数值。这些数值可以由mcu 12例如根据加速度传感器数据来计算。57.备选地，接口装置110可以存储一个或多个轮胎信息，并且可以例如根据加速度传感器数据和轮胎信息，来计算代表轮胎里程和/或轮胎磨损的数值，并且可以将数值存储在接口装置110的存储器中。58.mcu 12包括至少一个处理电路(例如，信号处理器)，其从压力传感器11、加速度传感器14和温度传感器15接收包括各种传感器数据的传感器信号，并执行信号处理和/或对其进行调节。例如，至少一个处理电路可以将原始传感器测量值转换成传感器值(例如，胎压值、加速度值和温度值)。此外，如本文所述，mcu 12的至少一个处理电路可以计算接触面数据、接触面持续时间数据、速率/速度数据、轮胎旋转数据、轮胎磨损数据和轮胎负载数据中的一项或多项。59.mcu 12还可以通过控制信号控制一个或多个传感器装置。例如，mcu 12可以提示一个或多个传感器装置进行测量，或者可以请求存储在存储器19中的信息。60.为了让mcu 12计算车辆速度和行驶距离，存储在存储器19中的轮胎直径信息可以与加速度传感器数据一起使用。61.可替代地，mcu 12可以将传感器数据输出到rf收发器13用于传输到接口装置110。62.实施例旨在选择一个tpms传感器模块用于rf数据通信，即使在rf信号的范围内有其他tpms传感器模块。选择方案基于方向信息，其作为在不同tpms传感器模块之间进行选择的基础，以便对tpms传感器模块之一进行选择。通过利用经由波束成形产生的定向rf波束瞄准选定的tpms传感器模块，接口装置100选择用于通信的tpms传感器模块。tpms传感器模块被配置为监测可检测的(即，处于或高于其接收器的灵敏度阈值)的rf波束、并且对检测到的rf波束作出响应，或者tpms传感器模块被配置为监测具有达到或超过预定阈值的rssi的rf波束，并且如果其信号强度满足由预定阈值设置的信号强度标准，则对接收到的唤醒信号作出响应。63.这种选择方法的优点在于它还可以用在具有更高范围的频带中，例如在蓝牙频带中。因此，该方法将启用从当前lf接收器设置到蓝牙低功耗设置的切换。此外，蓝牙并不限于短距离，因此也可以由车辆的中央单元本身(即车辆ecu)使用。例如，对于不使用公开的方向信息和选择方案的低功耗蓝牙通信而言，将有与其他在rf通信范围内但不在焦点中的非预期tpms传感器模块(例如，位于其他车辆中的tpms传感器模块)进行通信的风险。因此，所提出的选择方法将解决与在接口装置110附近(即，在其rf信号范围内)的两个或更多个tpms传感器模块的串扰问题。64.图2a和2b是根据一个或多个实施例的tpms传感器模块通信系统200的示意图。tpms传感器模块通信系统200使用定向rf波束，其发射功率以逐步方式逐步增加，直到目标tpms传感器模块以一个响应信号来进行响应，这通过响应其功率等于或高于接收器的灵敏度阈值的信号、或者在将信号功率与预定义阈值进行比较后响应信号来实现。tpms传感器模块通信系统200包括接口装置110，该接口装置110包括用于发射和接收rf信号的天线阵列112。在选择阶段，天线阵列112的天线用于通过波束成形产生定向rf波束。65.例如，天线阵列112的天线配置可以包括二维天线阵列(例如，偶极子、线圈、贴片天线)，其中每个天线用相移信号驱动以形成定向rf波束。该定向rf波束被引导至目标tpms传感器模块，使得在目标tpms传感器模块的位置处产生较高的场强而在其他位置处产生较低的场强。使用天线阵列112允许接口装置110增加rf信号(例如，唤醒信号)在期望方向上的辐射场强度，同时降低rf信号在其他方向上的辐射场强度。66.对于nxn均匀间隔的辐射天线元件的阵列，可以使用天线阵列因子(af)来估计预期的波束聚焦。例如，使用4x4天线元件阵列会导致所有方向偏离定向波束的主方向超过±30°时，场强降低6db(功率为12db)。对于垂直于天线阵列112的方向，抑制更强并且超过20db。67.这样，目标tpms传感器可以从接口装置110接收满足或超过灵敏度阈值和/或预定阈值的rf信号，而在其他非目标tpms传感器模块处接收的rf信号是保持在它们各自的灵敏度阈值和/或这些位置的预定阈值以下。tpms传感器模块被配置为仅在(1)依靠其灵敏度阈值来检测所接收信号、或(2)测得的信号强度(例如，rssi)达到或超过预定阈值时，才对所接收信号进行响应。68.tpms传感器模块通信系统200包括多个tpms传感器模块100，它们各自分配有唯一标识符id1、id2、id3和id4。在这种情况下，tpms传感器模块100布置在相应的轮胎101a-101d内部，但也可以布置在生产线中的轮胎外部。在不同角度方向(角度)和/或距离方面，每个tpms传感器模块100被布置在相对于天线阵列12的不同位置处。结果，tpms传感器模块100可以被具有受控方向和在该方向上受控信号强度的定向rf波束逐一地瞄准。因此，接口装置110能够单独选择每一个以与其建立rf数据通信链路，并且进一步能够确保没有其他tpms传感器模块被无意触发。69.在图2a中，接口装置110通过在其上发射定向rf波束rfn来选择具有标识符id3的tpms传感器模块用于通信。如果定向rf波束rfn具有满足或超过灵敏度阈值或预定阈值(取决于实施方式)的信号强度，则具有标识符id3的tpms传感器模块发射具有其标识符id3的rf响应信号。定向rf波束rfn可以是触发将每个接收tpms传感器模块100从低功率状态唤醒的唤醒信号，并且可以进一步使tpms传感器模块100确定唤醒信号是否满足或超过预定阈值，并且如果确定是肯定的，则发射带有其id的响应。可选地，来自tpms传感器模块100的传输也可以包含恒定载波(cw)或被其跟随。70.响应于从tpms传感器模块接收到响应信号，接口装置110可以使用接收到的传感器id来将一个或多个寻址消息发射到进行响应的tpms传感器模型。寻址消息是包含预期tpms传感器模块的传感器id的消息，例如，在消息报头中提供传感器id。进行响应的tpms传感器模型还被配置为处理与其传感器id匹配的寻址消息的有效负载。一些tpms传感器模块接收到未寻址到其的消息(即，包含不同的传感器id)，这些tpms传感器模块还被配置为忽略消息的有效载荷或以其他方式丢弃消息。71.通过接收经由传感器id寻址到选定的tpms传感器模块的rf信号，rf数据通信链路被建立并且选定的tpms传感器模块能够与接口装置110执行双向数据通信。其他未被选择进行通信的tpms传感器模块重新进入低功耗状态，等待下一个唤醒信号。72.在图2b中，接口装置110通过向目标tpms传感器模块发射具有不同场强的定向rf波束来选择具有标识符id3的tpms传感器模块用于通信。这里，显示了三个定向rf光束rf1、rf2和rf3，每个rf光束都指向具有标识符id3的tpms传感器模块，但是以不同场强指向。定向rf波束rf1具有最低的场强，当其rf信号到达tpms传感器模块id3时，其场强小于触发响应信号所需的灵敏度阈值或预定阈值。与定向rf光束rf1相比，定向rf光束rf2具有增加的场强，并且其幅度足以触发来自tpms传感器模块id3的响应信号(即，它要么大于灵敏度阈值，要么大于灵敏度阈值并且等于或大于预定阈值)。定向rf波束rf2的场强也被适当地设置为不触发来自另一个非预期tpms传感器模块的响应信号。相比之下，定向rf束rf3与定向rf束rf2相比具有增加的场强，并且其幅度足以触发来自tpms传感器模块id3的响应信号。然而，定向rf波束rf3设置得过强，因为它也到达tpms传感器模块id1并从该处触发响应信号。73.随着定向rf波束rf3的场强设置得过强，产生了串扰问题。这种情况可以被避免，即通过逐步增加功率和由此发射的定向rf波束的场强，直到接收到来自目标tpms传感器模块的响应。特别地，接口装置110被配置为以分立的步骤逐步增加天线发射功率，直到目标tpms传感器模块用其响应信号进行回复。值得注意的是，当发射定向rf波束时，rf信号仍会向其他tpms传感器模块辐射，但信号强度要低得多，不满足其他接收器的灵敏度阈值、或不满足为在其他接收器处设置的预定阈值。由于逐步增加功率，确保目标tpms传感器模块接收到具有足够功率的定向rf波束以触发响应，而其他tpms传感器模块接收到的rf信号以不足以触发来自其他tpms传感器模块的响应的功率被接收。74.使用功率逐步增加的定向rf波束的组合避免了以下情况：除预期的tpms传感器模块以外的tpms传感器模块检测并响应来自接口装置110的唤醒信号。这种方法解决了以下问题：当使用rf信号选择性地激活rf环境中的tpms传感器模块、而在rf信号的范围内还有其他tpms传感器模块时，两个或更多个tpms传感器模块与接口装置110串扰。75.图3说明了根据一个或多个实施例的在使用功率逐步增加的定向rf波束时的图1的胎压监测系统。作为示例，接口装置110被配置为将其定向rf波束的输出功率从初始低功率设置逐步增加到较高的分立功率水平。接口装置110使用其天线阵列112以第一功率设置向目标tpms传感器模块100发射第一定向波束rf1。然而，由于第一定向波束rf1的信号强度小于灵敏度阈值和/或预定阈值，目标tpms传感器模块100并不发射响应信号。76.接口装置110等待预定时间间隔以接收来自目标tpms传感器模块100的响应。预定时间间隔开始于第一定向波束rfl的传输时间。在预定时间间隔过去而未接收到响应之后，接口装置110继续使用其天线阵列112以第二功率设置向目标tpms传感器模块100发射第二定向波束rf2。第二功率设置高于第一功率设置使得第二定向波束rf2具有比第一定向波束rf1更高的信号强度。然而，由于第二定向波束rf2的信号强度仍小于预定阈值，目标tpms传感器模块100不发射响应信号。77.接口装置110等待预定时间间隔以接收来自目标tpms传感器模块100的响应。预定时间间隔开始于第二定向波束rf2的传输时间。在预定时间间隔过去而未接收到响应之后，接口装置110继续使用其天线阵列112以第三功率设置向目标tpms传感器模块100发射第三定向波束rf3。第三功率设置高于第二功率设置使得第三定向波束rf3具有比第二定向波束rf2更高的信号强度。在这种情况下，目标tpms传感器模块100响应于直接检测到信号(即，通过其灵敏度阈值)或检测到第三定向波束rf3的信号强度等于或大于预定阈值，确定已被接口装置110选择用于通信。作为该检测的结果，目标tpms传感器模块100唤醒并发射包括其传感器id的响应信号rfid。78.响应信号rfid可以另外包括经由寻址到接口装置110的id的消息所请求的数据(例如，传感器和/或诊断数据)。例如，唤醒信号可以包括接口装置110的id以及对来自目标tpms传感器模块的数据(例如，传感器数据和/或诊断数据)的请求。在这种情况下，当对以足以触发响应的功率所检测的定向rf波束做出响应时，目标tpms传感器模块100可以用所请求的数据连同其传感器id来响应。可替代地，如果唤醒信号不包括对数据的请求，则接口装置110可以响应于从目标tpms传感器模块100接收到响应信号rfid而发射包括对数据的请求的一个或多个寻址消息。在接收来自目标tpms传感器模块100的数据时，接口装置110被配置为记录和/或处理接收到的数据。79.此外，由接口装置110执行的任何进一步的通信在负责触发来自目标tpms传感器模块100的响应信号rfid的功率设置下完成。在接收到响应信号rfid时，接口装置110保持发射功率设置、例如功率放大器的功率设置，用于触发响应信号rfid的唤醒信号。在本例中，第三定向波束rf3触发响应信号rfid。因此，接口装置110使用用于发射第三定向波束rf3的发射功率设置与目标tpms传感器模块100进一步通信。例如，接口装置110的cpu可以记录定向波束的功率设置以其响应信号响应用于与目标tpms传感器模块100的进一步通信。80.图4示出了根据一个或多个实施例的通信接口装置110的示意框图。图4所示的通信接口装置110表示图1中所示的通信接口装置110的一种可能实现方式。接口装置110包括天线阵列112、耦接到天线阵列112的rf匹配电路113、包括pll 115和本地振荡器116的rf收发器114、中央处理单元(cpu)117和电源放大器(pa)118。81.rf收发器114从rf匹配电路113接收接收(rx)信号，并将发射(tx)信号发射到功率放大器118，在功率放大器118中根据功率设置对它们进行放大。82.本地振荡器116为pll 115提供输入频率。pll 115从输入频率产生输出频率，其中这两个频率之间的比率被精确定义。如果rf收发器114处于发射模式，则pll输出频率被用作发射的载波频率。如果收发器114处于接收模式，则pll输出频率与天线阵列112接收的接收信号混合，以将接收信号的频率下变频以产生基带信号(即相位信号)。83.耦接在rf收发器114和天线阵列112之间的rf匹配电路113被配置为使天线阻抗适应发射器阻抗或接收器阻抗。它通常由电容器或电感等无源元件组成。这种阻抗匹配用于以高效率操作发射器并实现足够的接收器灵敏度。匹配电路也可以用作滤除带外信号的滤波器。84.rf匹配电路113还耦接在功率放大器118和天线阵列112之间。rf匹配电路113从功率放大器118接收放大的发射信号，并将放大的发射信号传递到天线阵列112。85.rf收发器114耦接到cpu 117并且，被配置为将在接收(rx)信号中接收到的数据(例如，传感器id、传感器数据和/或诊断数据)发射到cpu 117，并且被配置为接收来自cpu 117的要发射到tpms传感器模块100的数据和命令。cpu 117被配置为处理和/或存储在接收(rx)信号中接收到的数据。86.cpu 117还被配置为在唤醒信号的传输之后监视来自tpms传感器模块的响应信号，例如响应信号rfid，并相应地控制功率放大器118的功率设置。例如，cpu 117可以通过功率调节控制信号将功率放大器118的功率设置为第一唤醒信号的初始低功率设置，随后逐步增加功率放大器118的功率设置，直到从tpms传感器模块接收到响应信号rfid。cpu 117可以在预定时间间隔过去之后增加功率放大器118的功率设置，而没有从tpms传感器模块接收到响应信号rfid。87.图5a-5c示出了根据一个或多个实施例的天线阵列的各种天线配置。特别是，图5a示出了具有偶极天线元件501的3×3阵列的天线阵列112a。天线阵列112a包括多个天线502、503和504，每个天线包括三个偶极天线元件501。天线502、503和504由从rf收发器114接收的rf输入驱动，该rf输入已经根据功率设置被功率放大器118放大并随后通过rf匹配电路113。响应于接收到rf输入，天线阵列112a产生定向rf波束具有垂直于片材的主光束方向。88.图5b图示了具有偶极天线元件501的3x3阵列的天线阵列112b。天线阵列112b包括多个天线502、503和504，每个天线包括偶极天线元件501的不同子集。每个天线502、503和504由相移信号驱动，以形成具有垂直于片材的主波束方向的定向rf波束。特别地，天线阵列112b包括三个移相器505、506和507，每个移相器都耦接到相应的天线502、503或504。每个移相器505、506和507接收rf输入，并根据可以由cpu117控制的相移设置对其施加相移φ0、φ1、或φ2。可以调整相移以形成具有期望特性的定向rf波束。89.图5c示出了具有偶极天线元件501的阵列的天线阵列112c的侧视图。这里，天线阵列112c可以具有与图5a或5b中任一个所示的天线元件类似的配置。然而，在这种情况下，多个吸收器511、512和513侧向地布置在天线元件501周围，除了定向rf波束所指向的侧面以外。吸收器511、512和513被配置为吸收或抑制rf辐射，因此将非预期的tmps传感器模块与rf信号屏蔽。换言之，天线阵列112c确保定向rf波束指向目标tpms模块，同时进一步确保rf信号的场强在其他方向上被充分降低，从而不会触发来自非预期的tmps传感器模块的响应.90.尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是显然这些方面也表示相应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装置的对应块或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以通过(或使用)硬件装置来执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，一些一个或多个方法步骤可以由这样的装置执行。91.还应注意，说明书或权利要求中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的各个动作中的每一个的装置的装置来实施。此外，应当理解，说明书或权利要求中公开的多个动作或功能的公开可能不被解释为在特定顺序内。因此，多个行为或功能的公开不会将这些限制为特定顺序，除非此类行为或功能由于技术原因不可互换。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或可以分成多个子动作。除非明确排除，否则此类子动作可能被包括在内，并且是该单一动作的披露的一部分。92.本公开中描述的技术可以至少部分地以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。例如，所描述技术的各个方面可以在一个或多个处理器内实现，包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程逻辑阵列(fpga)、可编程逻辑控制器(plc)或任何其他等效的集成或分立逻辑电路，以及此类组件的任何组合。术语“处理器”或“处理电路”通常可以单独或与其他逻辑电路或任何其他等效电路组合指代任何前述逻辑电路。包括硬件的控制单元也可以执行本发明的技术中的一种或多种。控制单元可以使用电信号和数字算法来执行其接收、分析和控制功能，这些功能还可以包括校正功能。这样的硬件、软件和固件可以在相同的设备内或在单独的设备内实现以支持本公开中描述的各种技术。93.本公开的一个或多个方面可以被实现为非暂时性计算机可读记录介质，其上记录有体现用于指示处理器执行方法/算法的方法/算法的程序。因此，非暂时性计算机可读记录介质可以具有存储在其上的电子可读控制信号，其与可编程计算机系统协作(或能够协作)以执行相应的方法/算法。非暂时性计算机可读记录介质可以是例如cd-rom、dvd、蓝光光盘、ram、rom、prom、eprom、eeprom、闪存或电子存储器设备。94.尽管已经公开了各种实施例，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改，以实现本文所公开的概念的一些优点。.对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以适当地替换执行相同功能的其他组件。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。应该提到的是，参考特定附图解释的特征可以与其他附图的特征相结合，即使在那些没有明确提及的附图中也是如此。对一般发明概念的这种修改旨在由所附权利要求及其法律等效物覆盖。









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