(57)【要約】【課題】低コストで精度のよい車輪装着位置の特定を行うことができる位置特定システムを提供する。【解決手段】車輌１に設けられたタイヤ位置特定装置１０が、各タイヤ２に設けられたセンサユニット３０へチャープ信号を送信する。各センサユニット３０は、送信されたチャープ信号をアンテナにて再放射するが、この再放射を行うか否かを固有の２値データに応じて制御する。タイヤ位置特定装置１０は、各センサユニット３０のＰＮコードを記憶しておき、センサユニット３０へ送信するチャープ信号と記憶したＰＮコードとを基に、各センサユニット３０から受信することが期待される期待信号を生成する。タイヤ位置特定装置１０は、生成した期待信号と受信した信号との差分からビート周波数を算出することにより、ビート周波数の高低に応じて各タイヤ２の装着位置を特定する。【選択図】図１
2015101280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌の車輪に設けられた通信装置と、前記車輌の車体に設けられ、前記通信装置との間で無線信号の授受を行うことにより前記車輪の装着位置を特定する車輪装着位置特定装置とを備える位置特定システムであって、
前記車輪装着位置特定装置は、
チャープ信号を無線送信する送信手段と、
前記通信装置から受信した無線信号に基づいて、前記通信装置が設けられた前記車輪の位置を特定する位置特定手段と
を有し、
前記通信装置は、
前記車輪装着位置特定装置が無線送信したチャープ信号を受信して再放射するアンテナと、
複数ビットの２値データを生成する２値データ生成手段と、
該２値データ生成手段が生成した２値データの各ビットの値に応じて、前記アンテナによるチャープ信号の再放射を行うか否かの切替を行う切替制御手段と
を有すること
を特徴とする位置特定システム。
【請求項２】
前記２値データ生成手段は、前記車輪装着位置特定装置へ送信すべき２値のデータと、予め設定された２値の生成用コードとに基づいて、前記切替制御手段が切替に用いる２値データを生成するようにしてあること
を特徴とする請求項１に記載の位置特定システム。
【請求項３】
前記通信装置は、
前記車輪の空気圧を検知する検知手段と、
前記車輪の識別情報を記憶する記憶部と
を有し、
前記２値データ生成手段は、前記記憶部に記憶された識別情報及び前記検知手段の検知結果を、前記車輪装着位置特定装置へ送信すべき２値のデータとして、前記切替制御手段が切替に用いる２値データを生成するようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の位置特定システム。
【請求項４】
前記車輪装着位置特定装置は、
前記通信装置の２値データ生成手段が用いる生成用コードを記憶した記憶部と、
前記送信手段が送信するチャープ信号及び前記記憶部に記憶した生成用コードを基に、前記通信装置から受信することが期待される期待信号を生成する期待信号生成手段と、
前記通信装置から受信した無線信号、及び、前記期待信号生成手段が生成した期待信号のビート周波数を算出する算出手段と
を有し、
前記位置特定手段は、前記算出手段が算出したビート周波数の高低に応じて位置を特定するようにしてあること
を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の位置特定システム。
【請求項５】
前記車輪装着位置特定装置の送信手段は、前記チャープ信号の送信に先立って、所定の連続波の無線送信を行うようにしてあり、
前記通信装置は、前記アンテナにて受信した前記連続波に基づいて電力を蓄積する蓄電手段を有し、
前記通信装置の切替制御手段は、前記蓄電手段が蓄積した電力により動作するようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の位置特定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌に装着された複数の車輪（タイヤ）にそれぞれ通信装置を取り付け、各通信装置が車体に設けられた車輪装着位置特定装置との間で無線信号を送受信することにより、各車輪の装着位置を特定する位置特定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輌に装着された各タイヤの空気圧を監視するＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）が知られている。従来のＴＰＭＳでは、各タイヤに空気圧を検知するセンサユニットが取り付けられ、検知結果を車体に設けられた監視装置へ無線送信する。監視装置では、受信した検知結果がいずれのタイヤに関するものであるかを区別する必要がある。
【０００３】
このため、例えば特許文献１に記載のタイヤ空気圧監視システムは、各センサユニットから受信した無線信号の受信信号強度を検出することによって、受信信号がいずれのタイヤのものであるかを判断する。また例えば特許文献２には、正弦波の周波数を掃引させたチャープ信号を各タイヤのセンサユニットが送信し、車体に設けられたタイヤ位置検出装置が複数のアンテナにてチャープ信号を受信して、受信した複数のチャープ信号のビート周波数に基づき各タイヤの位置を検出するタイヤ監視システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３４５号公報
【特許文献２】特開２００７−３３１６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のタイヤ空気圧監視システムは、受信信号強度に基づいてタイヤ位置を特定する構成であるが、車輌の車体及び車輌に搭載されたその他の機器等により電波が遮蔽又は反射等されるため、受信信号強度の差のみでタイヤ位置を特定することは困難である。特許文献２に記載のタイヤ監視システムは、各タイヤのセンサユニットから送信されるチャープ信号を受信するために複数のアンテナを設ける必要があり、システムが高コスト化する虞があった。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、低コストで精度のよいタイヤ装着位置の特定を行うことができる位置特定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る位置特定システムは、車輌の車輪に設けられた通信装置と、前記車輌の車体に設けられ、前記通信装置との間で無線信号の授受を行うことにより前記車輪の装着位置を特定する車輪装着位置特定装置とを備える位置特定システムであって、前記車輪装着位置特定装置は、チャープ信号を無線送信する送信手段と、前記通信装置から受信した無線信号に基づいて、前記通信装置が設けられた前記車輪の位置を特定する位置特定手段とを有し、前記通信装置は、前記車輪装着位置特定装置が無線送信したチャープ信号を受信して再放射するアンテナと、複数ビットの２値データを生成する２値データ生成手段と、該２値データ生成手段が生成した２値データの各ビットの値に応じて、前記アンテナによるチャープ信号の再放射を行うか否かの切替を行う切替制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る位置特定システムは、前記２値データ生成手段が、前記車輪装着位置特定装置へ送信すべき２値のデータと、予め設定された２値の生成用コードとに基づいて、前記切替制御手段が切替に用いる２値データを生成するようにしてあることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る位置特定システムは、前記通信装置が、前記車輪の空気圧を検知する検知手段と、前記車輪の識別情報を記憶する記憶部とを有し、前記２値データ生成手段は、前記記憶部に記憶された識別情報及び前記検知手段の検知結果を、前記車輪装着位置特定装置へ送信すべき２値のデータとして、前記切替制御手段が切替に用いる２値データを生成するようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る位置特定システムは、前記車輪装着位置特定装置は、前記通信装置の２値データ生成手段が用いる生成用コードを記憶した記憶部と、前記送信手段が送信するチャープ信号及び前記記憶部に記憶した生成用コードを基に、前記通信装置から受信することが期待される期待信号を生成する期待信号生成手段と、前記通信装置から受信した無線信号、及び、前記期待信号生成手段が生成した期待信号のビート周波数を算出する算出手段とを有し、前記位置特定手段は、前記算出手段が算出したビート周波数の高低に応じて位置を特定するようにしてあることを特徴とする。  
【００１１】
また、本発明に係る位置特定システムは、前記車輪装着位置特定装置の送信手段が、前記チャープ信号の送信に先立って、所定の連続波の無線送信を行うようにしてあり、前記通信装置は、前記アンテナにて受信した前記連続波に基づいて電力を蓄積する蓄電手段を有し、前記通信装置の切替制御手段は、前記蓄電手段が蓄積した電力により動作するようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、車体に設けられた車輪装着位置特定装置が、各車輪に設けられた通信装置へ、周波数が連続的に変化するチャープ信号を送信する。各通信装置は、送信されたチャープ信号をアンテナにて受信して再放射するが、この再放射を行うか否かを固有の２値データに応じて切替制御する。通信装置にて再放射された無線信号を受信した車輪装着位置特定装置は、受信信号に含まれるチャープ信号に基づいて、この信号がいずれの通信装置にて再放射されたものであるかを判断することができる。
これにより通信装置はチャープ信号を再放射すればよく、自らがチャープ信号を生成して送信する必要がないため、通信装置を低コスト化することができる。
【００１３】
また、本発明においては、通信装置は、車輪装着位置特定装置へ送信すべき２値のデータ（例えばタイヤの識別情報及びタイヤの空気圧測定結果等）と、予め設定された２値の生成用コードとを合成して固有の２値データを生成し、再放射の切替制御に用いる。車輪毎に通信装置が異なる生成用コードを用いて２値データの生成を行うことにより、各通信装置が再放射するチャープ信号を異なるパターンのものとすることができ、車輪装着位置特定装置は受信信号からデータを容易に抽出することができる。
【００１４】
また、本発明においては、各通信装置が２値データの生成に用いる生成用コードを車輪装着位置特定装置が記憶しておき、通信装置へ送信するチャープ信号と記憶した生成用コードとを基に車輪装着位置特定装置が各通信装置から受信することが期待される信号を生成する。生成した期待信号と受信した無線信号とのビート周波数を算出することによって、車輪装着位置特定装置は、ビート周波数の高低に応じて各通信装置の位置を特定することができ、各車輪の位置を特定することができる。
これにより車輪装着位置特定装置は複数のアンテナを備える必要がないため、車輪装着位置特定装置を低コスト化することができる。
【００１５】
また、本発明においては、車輪装着位置特定装置がチャープ信号の送信に先立って所定の連続波の無線送信を行い、各通信装置は受信した連続波に基づいて電力を蓄積し、蓄積した電力により切替制御などの動作を行う。これにより通信装置は電池などの電力源を搭載する必要がないため、通信装置を低コスト化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による場合は、車輪装着位置特定装置がチャープ信号を送信し、各車輪の通信装置がチャープ信号を再放射し、再放射された信号を車輪装着位置特定装置が受信して車輪装着位置の特定を行う構成とすることにより、システムを低コスト化することができると共に、チャープ信号を用いた精度のよい位置特定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る位置特定システムの構成を示す模式図である。
【図２】タイヤ位置特定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】センサユニットの構成を示すブロック図である。
【図４】センサユニットの切替部、整流部及び蓄電部の回路構成例を示す回路図である。
【図５】タイヤ位置特定装置が送信する信号の一例を示す波形図である。
【図６】センサユニットによる拡散データの生成を説明するための模式図である。
【図７】センサユニットによるチャープ信号の再放射を説明するための模式図である。
【図８】タイヤ位置特定装置の復調部による復調処理を説明するための模式図である。
【図９】タイヤ位置特定装置のビート周波数算出部によるビート周波数算出処理を説明するための模式図である。
【図１０】タイヤ位置特定装置のビート周波数算出部によるビート周波数算出処理を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係るタイヤ（車輪）位置特定システムの構成を示す模式図である。図において１は車輌であり、車輌１には走行のための４つのタイヤ２が装着されている。本実施の形態に係るタイヤ位置特定システムは、車輌１の車体に搭載されたタイヤ位置特定装置１０と、各タイヤ２に取り付けられたセンサユニット３０とを備えて構成されている。タイヤ位置特定装置１０は、各タイヤ２との距離がそれぞれ異なる距離となるよう、車輌１の適所に搭載される。本実施の形態に係るタイヤ位置特定システムは、各センサユニット３０が測定したタイヤ２の空気圧を無線信号の送受信によりタイヤ位置特定装置１０が取得し、車輌１の運転者への通知などの処理を行う。また本実施の形態に係るタイヤ位置特定システムは、タイヤ位置特定装置１０が受信した複数の無線信号がいずれのセンサユニット３０からのものであるかを判断することにより、各タイヤ２が車輌１の前後左右のいずれの箇所に装着されているかを特定する処理を行う。
【００１９】
図２は、タイヤ位置特定装置１０の構成を示すブロック図である。タイヤ位置特定装置１０は、連続波生成部１１、チャープ信号生成部１２、送信部１３、アンテナ１４、受信部１５、期待信号生成部１６、記憶部１７、復調部１８、ビート周波数算出部１９及び位置特定部２０等を備えて構成されている。タイヤ位置特定装置１０は、各センサユニット３０との間で所定の無線信号の送受信を行い、各受信信号の送信元のセンサユニット３０の位置を判断し、各タイヤ２の装着位置を特定する処理を行うことができる。これによりタイヤ位置特定装置１０は、例えばタイヤ２の装着位置が変更された場合などであっても、各タイヤ２の空気圧の測定結果と各タイヤ２の装着位置とを対応付けて運転者へ通知することができる。
【００２０】
連続波生成部１１は、所定周波数（例えば３００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚ）の正弦波を生成して送信部１３へ出力する。チャープ信号生成部１２は、時間と共に周波数が連続的に変化する信号（チャープ信号）を生成して送信部１３及び期待信号生成部１６へ出力する。送信部１３は、連続波生成部１１が生成した連続波、又は、チャープ信号生成部１２が生成したチャープ信号のいずれかを選択してアンテナ１４へ出力することにより、選択した信号を各センサユニット３０へ送信する。
【００２１】
受信部１５は、センサユニット３０から送信（再放射）された無線信号をアンテナ１４にて受信し、受信信号に対してフィルタリング又は増幅等の信号処理を行って復調部１８へ出力する。
【００２２】
期待信号生成部１６は、チャープ信号生成部１２が生成したチャープ信号と、記憶部１７に記憶されたＰＮ（pseudo noise）コードとに基づいて、各センサユニット３０から受信する信号の期待値に相当する信号（期待信号）を生成して復調部１８へ出力する。記憶部１７は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などのメモリ素子を用いて構成され、センサユニット３０毎に予め設定されたＰＮコードを記憶している。なお車輌１に４つのタイヤ２及びセンサユニット３０が備えられている場合、記憶部１７には４つの異なるＰＮコードが記憶され、期待信号生成部１６は４つのＰＮコードに対応して４つの期待信号を生成する。
【００２３】
復調部１８は、受信部１５から与えられた受信信号と、期待信号生成部１６から与えられた期待信号との相関値を算出し、算出した相関値に基づいて受信信号をセンサユニット３０毎の信号に分離して、各信号に含まれる情報を復調する。ビート周波数算出部１９は、復調部１８の処理結果などに基づき、センサユニット３０毎の受信信号と、センサユニット３０毎の期待信号との周波数差、即ちビート周波数を算出する。位置特定部２０は、センサユニット３０毎に算出されたビート周波数に基づき、各センサユニット３０が車輌１のいずれのタイヤ２に取り付けられたものであるかを判断し、各タイヤ２が車輌１のいずれの位置に装着されたものであるかを特定する。
【００２４】
図３は、センサユニット３０の構成を示すブロック図である。センサユニット３０は、アンテナ３１、切替部３２、整流部３３、蓄電部３４、制御部３５、記憶部３６及び空気圧センサ３７等を備えて構成されている。センサユニット３０は、車輌１の各タイヤ２にそれぞれ取り付けられ、空気圧センサ３７にてタイヤ２の空気圧を測定し、測定結果をタイヤ位置特定装置１０へ送信する装置である。
【００２５】
タイヤ位置特定装置１０から送信された無線信号は、センサユニット３０のアンテナ３１にて受信される。アンテナ３１では無線信号の受信により電流が流れ、この電流により受信した無線信号が再放射される。切替部３２は、アンテナ３１による再放射を行うか否かを切り替えるための回路である。切替部３２は、制御部３５によりその切替動作が制御される。整流部３３は、アンテナ３１による無線信号の受信により流れる電流の整流を行う。蓄電部３４は、整流部３３にて整流された電流に基づく電力の蓄積を行う。蓄電部３４に蓄積された電力により、制御部３５、記憶部３６及び空気圧センサ３７が動作する。
【００２６】
図４は、センサユニット３０の切替部３２、整流部３３及び蓄電部３４の回路構成例を示す回路図である。切替部３２は、例えばアンテナに対して直列接続されたスイッチとし、このスイッチのオン／オフを制御部３５が制御する構成とすることができる。なお切替部３２のスイッチは、常時オンのスイッチ（即ち制御部３５が動作していない場合に接続状態を維持するスイッチ）を用いる。整流部３３は、例えばダイオードを１つ用いた半波整流回路とすることができる。蓄電部３４は、例えばコンデンサに電力を蓄積する構成とすることができる。ただし図４に示した回路構成は一例であり、これら以外の回路構成を採用してもよい。
【００２７】
図４に示した構成のセンサユニット３０において、制御部３５が切替部３２のスイッチを閉状態とした場合、アンテナ３１にて受信した信号のエネルギは蓄電部３４に蓄積される。これに対して制御部３５が切替部３２のスイッチを開状態とした場合、アンテナ３１以降の回路が切り離されるため、アンテナ３１にて受信した信号のエネルギは行き場がなく、アンテナ３１から再放射される。よって制御部３５が切替部３２のスイッチの切替制御を行うことによって、アンテナ３１による再放射を行うか否かの切り替えを行うことができる。
【００２８】
センサユニット３０の制御部３５は、蓄電部３４に蓄積された電力により動作し、記憶部３６に記憶されたＰＮコード及び識別情報と、空気圧センサ３７によるタイヤ２の空気圧の測定結果とに基づいて、切替部３２による切替を制御する。記憶部３６は、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリ素子を用いて構成され、ＰＮコード及び識別情報等を記憶している。センサユニット３０は記憶部３６に１つのＰＮコードと１つの識別情報とを記憶しており、タイヤ位置特定装置１０は各センサユニット３０の記憶部３６に記憶されたＰＮコードを全て記憶部１７に記憶している。センサユニット３０の記憶部３６に記憶される識別情報は、タイヤ２に対して付されたＩＤ（IDentifier）コードなどの固有情報である。空気圧センサ３７は、取り付けられたタイヤ２の空気圧を測定し、測定結果を制御部３５へ出力する。
【００２９】
次に、タイヤ位置特定装置１０及びセンサユニット３０の間で送受信される信号の詳細について説明する。図５は、タイヤ位置特定装置１０が送信する信号の一例を示す波形図である。タイヤ位置特定装置１０は、各タイヤ２の空気圧の測定結果を取得する必要が生じた場合、まず連続波生成部１１が生成した連続波を送信部１３がアンテナ１４にてセンサユニット３０へ送信する。このときにタイヤ位置特定装置１０は、第１所定時間（例えば約１０分など）に亘って所定周波数の正弦波を連続波信号として送信する。
【００３０】
タイヤ位置特定装置１０が連続波信号を送信する前、センサユニット３０の蓄電部３４には電力が蓄積されておらず、制御部３５などは動作していない。タイヤ位置特定装置１０が連続波信号を送信した場合、車輌１の各センサユニット３０はアンテナ３１にてこの信号を受信し、受信によりアンテナを流れた電流が整流部３３により整流されて蓄電部３４に蓄積される。タイヤ位置特定装置１０が連続波信号を送信する第１所定時間の間、センサユニット３０では蓄電部３４に電力が蓄積され続け、十分な電力が蓄積された場合に制御部３５などの動作が開始される。センサユニット３０の蓄電部３４の蓄電量及びタイヤ位置特定装置１０が連続波信号を送信する第１所定時間は、センサユニット３０が後述の処理を行うのに必要な電力量などに基づいて、適宜に定められる。
【００３１】
連続波を送信する第１所定時間が経過した後、タイヤ位置特定装置１０は、送信部１３による無線信号の送信を第２所定時間（例えば１ｍ秒など）停止する。この第２所定時間の送信停止は、センサユニット３０へ連続波信号の送信停止を通知するためのものである。センサユニット３０は、蓄電部３４に十分な電力が蓄積された後で制御部３５が動作を開始し、アンテナ３１の受信信号を監視する。制御部３５は、連続波信号を受信しなくなった場合にタイヤ位置特定装置１０の連続波信号の送信が終了したと判断し、第２所定時間の経過後にタイヤ位置特定装置１０への情報送信を開始する。なおセンサユニット３０は、制御部３５の動作開始から第２所定時間が経過するまでの間に、空気圧センサ３７によるタイヤ２の空気圧の測定を行い、測定結果を制御部３５が取得しておく。
【００３２】
送信停止状態の第２所定時間が経過した後、タイヤ位置特定装置１０は、チャープ信号生成部１２が生成したチャープ信号を送信部１３がアンテナ１４にてセンサユニット３０へ送信する。タイヤ位置特定装置１０が送信するチャープ信号は、例えば最小周波数ｆ１から最大周波数ｆ２まで徐々に周波数を増加させた信号である。タイヤ位置特定装置１０は、周波数を増加させて最大周波数ｆ２に達した場合、周波数を最小周波数ｆ１に変更し、周波数の増加を繰り返し行う（ただし、最大周波数ｆ２に達した後、周波数を最小周波数ｆ１まで減少させて周波数の増減を繰り返してもよい）。タイヤ位置特定装置１０は、周波数の増加を繰り返し行ったチャープ信号を第３所定時間（例えば３０ｍ秒など）に亘って行い、第３所定時間の経過後に無線送信を終了する。
【００３３】
センサユニット３０の制御部３５は、タイヤ位置特定装置１０からのチャープ信号の受信に先立って、記憶部３６に記憶した識別情報及びＰＮコードと、空気圧センサ３７の測定結果とに基づいて、拡散データを生成する処理を行う。図６は、センサユニット３０による拡散データの生成を説明するための模式図である。センサユニット３０の記憶部３６に記憶された識別情報は、タイヤ２毎に付された固有の情報であり、例えば１６ビットの２値情報として記憶される。また空気圧センサ３７の測定結果は、アナログ−デジタル変換されて、例えば１６ビットの２値情報として制御部３５に与えられる。センサユニット３０の制御部３５は、これらの識別情報及び空気圧測定値を連結し、例えば３２ビットの２値情報とする。図６には、識別情報及び空気圧測定値を連結した情報として”１１０１０…”のパターンが例示されており、この情報がセンサユニット３０からタイヤ位置特定装置１０へ送信すべき情報（送信データ）となる。
【００３４】
センサユニット３０の記憶部３６に記憶されたＰＮコードは、スペクトラム拡散に用いられる拡散符号系列であり、各センサユニット３０に対してそれぞれ異なる値が設定されている。本実施の形態においてＰＮコードは７ビットの２値情報として与えられ、図６にはＰＮコードとして”１１１００１０”が例示されている。
【００３５】
センサユニット３０の制御部３５は、識別情報及び空気圧測定値を連結した送信データを、ＰＮコードを用いて拡散することにより、拡散データを生成する。即ち制御部３５は、送信データの各ビットに対し、その値が”１”である場合にはＰＮコード”１１１００１０”を割り当て、その値が”０”である場合には”０００００００”を割り当てたものを拡散データとする。図６には、送信データの上位４ビット”１１０１”に対し、ＰＮコード”１１１００１０”を用いて拡散を行った拡散データ”１１１００１０，１１１００１０，０００００００，１１１００１０”が例示されている。
【００３６】
第２所定時間が経過した後、センサユニット３０はアンテナ３１にてタイヤ位置特定装置１０からのチャープ信号を受信し、これに伴ってアンテナ３１からチャープ信号の再放射が行われる。センサユニット３０の制御部３５は、切替部３２の切替制御を行うことにより、アンテナ３１によるチャープ信号の再放射の有無を制御する。このときに制御部３５は、上記の方法で算出した拡散データに応じて切替部３２の切替制御を行うことによりチャープ信号の再放射のパターンを制御し、これにより送信データ（識別情報及び空気圧測定値）をタイヤ位置特定装置１０へ送信する。
【００３７】
図７は、センサユニット３０によるチャープ信号の再放射を説明するための模式図である。センサユニット３０の制御部３５は、チャープ信号の周波数増加の繰り返しにおいて、最小周波数ｆ１から最大周波数ｆ２までの１回分の周波数増加に対応する期間を切替部３２の切替を行う最小単位とし、これを拡散データの１ビットに対応付けて制御を行う。
【００３８】
制御部３５は、拡散データの先頭から順に１ビットずつ値を取得し、取得した値が”１”である場合にアンテナ３１によるチャープ信号の再放射を行うべく、切替部３２の切替を行う（図４の回路図においてスイッチを閉じる）。また取得した値が”０”である場合、制御部３５は、アンテナ３１によるチャープ信号の再放射を行わないよう、切替部３２の切替を行う（図４の回路図においてスイッチを開く）。
【００３９】
例えば図７の上段にはセンサユニット３０がアンテナ３１にて受信するチャープ信号が示してあり、図７の中段には拡散データの一例が示してある。図示の拡散データに応じて制御部３５が切替部３２の切替制御を行った場合にアンテナ３１から再放射される信号は、図７の下段に示す信号となる。アンテナ３１から再放射される信号は、拡散データの”１”に対応するチャープ信号が再放射され、拡散データの”０”に対応するチャープ信号は再放射されなかったものとなる。
【００４０】
センサユニット３０にて再放射された信号は、タイヤ位置特定装置１０のアンテナ１４にて受信され、受信部１５にてフィルタリング及び増幅等の信号処理が施された後、復調部１８へ与えられる。なお本実施の形態においては車輌１に４つのセンサユニット３０が備えられているため、タイヤ位置特定装置１０がアンテナ１４にて受信する信号は、各センサユニット３０が再放射した４つの信号が合成されたものとなる。
【００４１】
またタイヤ位置特定装置１０は、チャープ信号の送信と並行して、期待信号生成部１６による期待信号の生成を行う。期待信号生成部１６は、チャープ信号生成部１２が生成したチャープ信号と、記憶部１７に記憶したＰＮコードとに基づいて期待信号を生成する。期待信号の生成は、センサユニット３０による拡散データに基づいたチャープ信号の再放射と同様の方法で行うことができ、期待信号生成部１６は、拡散データに代えてＰＮコードを用いてチャープ信号の有無を切り替えることにより期待信号を生成する。即ち期待信号生成部１６は、ＰＮコードの値が”１”の場合にはチャープ信号生成部１２が生成したチャープ信号を復調部１８へ出力し、ＰＮコードの値が”０”の場合にはチャープ信号を復調部１８へ出力しないことによって期待信号の生成及び復調部１８への出力を行うことができる。なお本実施の形態においては記憶部１７に４つのＰＮコードが記憶されているため、期待信号生成部１６は、各ＰＮコードについて期待信号の生成を並行して行い、４つの期待信号を復調部１８へ出力する。
【００４２】
図８は、タイヤ位置特定装置１０の復調部１８による復調処理を説明するための模式図である。本図においては、車輌１に第１タイヤ〜第４タイヤの４つのタイヤ２が装着され、第ｉタイヤ（ｉ＝１、２、３、４）に取り付けられたセンサユニット３０の記憶部３６にはＰＮコードｉが記憶されているものとする。タイヤ位置特定装置１０の記憶部１７にはＰＮコード１、２、３、４が記憶されており、期待信号生成部１６は４つの期待信号（ＰＮコードｉの期待信号）を生成して出力する。
【００４３】
アンテナ１４にて受信する信号は、４つのセンサユニット３０が再放射した信号が合成されたものである。復調部１８は、この合成信号に対して、ＰＮコードｉの期待信号との自己相関をとることにより、各センサユニット３０が再放射した信号を抽出する。復調部１８は、抽出した信号に対して対応するＰＮコードｉを用いた逆拡散を行うことにより、三叉ユニットが再放射した信号に含まれる第ｉタイヤの識別情報及び空気圧測定値を取得する。
【００４４】
また、タイヤ位置特定装置１０のビート周波数算出部１９は、各センサユニット３０が再放射した信号と、期待信号生成部１６が生成した各センサユニット３０の期待信号とのビート周波数を算出する処理を行う。図９Ａ〜Ｅ及び図１０Ａ〜Ｅは、タイヤ位置特定装置１０のビート周波数算出部１９によるビート周波数算出処理を説明するための模式図である。なお、図９にはタイヤ位置特定装置１０及びセンサユニット３０の距離が短い場合の例であり、図１０は距離が長い場合の例である。
【００４５】
上述のようにタイヤ位置特定装置１０はチャープ信号をセンサユニット３０へ送信し、センサユニット３０がこのチャープ信号を再放射し、再放射された信号をタイヤ位置特定装置１０が受信する。このためタイヤ位置特定装置１０が送信するチャープ信号に基づいて生成された期待信号（図９Ａ及び図１０Ａ参照）と、タイヤ位置特定装置１０がセンサユニット３０から受信した信号（図９Ｂ及び図１０Ｂ参照）とには、両信号に含まれるチャープ信号の波形に時間差Ｔａ又はＴｂのズレが生じる。この時間差Ｔａ及びＴｂは、タイヤ位置特定装置１０とセンサユニット３０との距離に応じて増減する。即ちタイヤ位置特定装置１０とセンサユニット３０との距離が短い場合の時間差Ｔａは短く、距離が長い場合の時間差Ｔｂは長くなる。
【００４６】
ここで、図９Ａの期待信号と図９Ｂの受信信号とについて時間に対する周波数の変化を図９Ｃに示し、両信号の周波数差を図９Ｄに示してある。同様に、図１０Ａの期待信号と図１０Ｂの受信信号とについて時間に対する周波数の変化を図１０Ｃに示し、両信号の周波数差を図１０Ｄに示してある。図９Ｄ及び図１０Ｄに示すように、タイヤ位置特定装置１０が送信するチャープ信号に基づいて生成された期待信号の周波数から、アンテナ１４にて受信した受信信号の周波数を引くと、その差分として算出される周波数ｆａ及びｆｂは時間に対して略一定となる。また短い時間差Ｔａでは周波数ｆａが低くなり、長い時間差Ｔｂでは周波数ｆｂが高くなる。この周波数ｆａ及びｆｂの信号波形が、図９Ｅ及び図１０Ｅに示すビート波形である。
【００４７】
換言すれば、期待信号及び受信信号の差分をとると図９Ｅ及び図１０Ｅに示すビート波形の信号が得られ、このビート波形の周波数ｆａ及びｆｂを算出することにより、タイヤ位置特定装置１０及びセンサユニット３０の距離を推定することができる。そこでタイヤ位置特定装置１０のビート周波数算出部１９は、センサユニット３０毎に期待信号及び受信信号の差分を算出してビート波形を取得し、得られたビート波形からフーリエ変換などの処理によりビート周波数を算出し、算出したビート周波数を位置特定部２０へ出力する。
【００４８】
位置特定部２０は、ビート周波数と車輌１のタイヤ２の位置関係とを予め記憶している。例えばビート周波数ｆａは車輌１の左前側のタイヤ２、ビート周波数ｆｂは車輌１の左後側のタイヤ２…、などの対応関係を記憶している。位置特定部２０は、ビート周波数算出部１９が算出した４つのビート周波数について対応するタイヤ２の位置関係を判定し、いずれの受信信号がいずれのタイヤ２に取り付けられたセンサユニット３０からのものであるかを判定する。これによりタイヤ位置特定装置１０は、復調部１８にて復調された識別情報及び空気圧測定結果が、いずれのタイヤ２に関するものであるかを判断することができる。
【００４９】
以上の構成の本実施の形態に係るタイヤ位置特定システムは、車輌１の車体に設けられたタイヤ位置特定装置１０が、各タイヤ２に設けられたセンサユニット３０へ、周波数が連続的に変化するチャープ信号を送信する。各センサユニット３０は、送信されたチャープ信号をアンテナ３１にて再放射するが、この再放射を行うか否かを固有の２値データ（拡散データ）に応じて制御部３５が切替部３２にて制御する。センサユニット３０にて再放射された無線信号を受信したタイヤ位置特定装置１０は、受信信号に含まれるチャープ信号に基づいて、この信号がいずれのセンサユニット３０にて再放射されたものであるかを判断する。これによりセンサユニット３０はチャープ信号を再放射すればよく、自らがチャープ信号を生成して送信する必要がないため、センサユニット３０の低コスト化を実現できる。
【００５０】
またセンサユニット３０は、タイヤ位置特定装置１０へ送信すべき２値のデータ（例えば識別情報及びタイヤ２の空気圧測定結果等）と、予め設定された２値の生成用コード（ＰＮコード）とに基づいて拡散データを生成し、生成した拡散データを再放射の切替制御に用いる。タイヤ２毎にセンサユニット３０が異なるＰＮコードを用いて拡散データの生成を行うことにより、各センサユニット３０が再放射する信号を異なるパターンのものとすることができ、タイヤ位置特定装置１０は受信信号から各センサユニット３０の送信データを容易に抽出することができる。
【００５１】
またタイヤ位置特定装置１０は、各センサユニットのＰＮコードを記憶部１７に記憶しておき、センサユニット３０へ送信するチャープ信号と記憶したＰＮコードとを基に、各センサユニット３０から受信することが期待される期待信号を生成する。タイヤ位置特定装置１０は、生成した期待信号と受信した信号との差分からビート周波数を算出することにより、ビート周波数の高低に応じて各センサユニット３０の位置を特定することができ、各タイヤ２の位置を特定することができる。これによりタイヤ位置特定装置１０は、複数のアンテナを備える必要がないため、低コスト化を実現できる。
【００５２】
また、タイヤ位置特定装置１０はチャープ信号の送信に先立って連続波の無線送信を行い、各センサユニット３０は受信した連続波に基づいて蓄電部３４に電力を蓄積し、蓄積した電力により制御部３５の切替制御などの動作を行う。これによりセンサユニット３０は電池などの電力源を搭載する必要がないため、低コスト化を実現できる。
【００５３】
よって、本実施の形態に係るタイヤ位置特定システムは、タイヤ位置特定装置１０の低コスト化及び各センサユニット３０の低コスト化を実現できると共に、チャープ信号を用いた精度のよいタイヤ位置特定を行うことができる。
【００５４】
なお本実施の形態においては、各タイヤ２との距離がそれぞれ異なる距離となるようタイヤ位置特定装置１０を車輌１に搭載するものとしたが、これに限るものではなく、タイヤ位置特定装置１０が各タイヤ２と等距離の位置に搭載されていても、少なくともアンテナ１４が各タイヤから異なる距離となるように配設されていればよい。またタイヤ位置特定装置１０が連続波を送信し、センサユニット３０が連続波により電力を蓄積して動作する構成としたが、これに限るものではなく、センサユニット３０が電池などを備え、タイヤ位置特定装置１０が連続波の送信を行わない構成としてもよい。また図５〜図７、図９及び図１０に示した信号波形及びデータの値等は一例であり、これに限るものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１  車輌
２  タイヤ（車輪）
１０  タイヤ位置特定装置（車輪装着位置特定装置）
１１  連続波生成部
１２  チャープ信号生成部
１３  送信部（送信手段）
１４  アンテナ
１５  受信部
１６  期待信号生成部（期待信号生成手段）
１７  記憶部
１８  復調部
１９  ビート周波数算出部
２０  位置特定部（位置特定手段）
３０  センサユニット（通信装置）
３１  アンテナ
３２  切替部
３３  整流部
３４  蓄電部（蓄電手段）
３５  制御部（２値データ生成手段、切替制御手段）
３６  記憶部
３７  空気圧センサ（検知手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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