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1、(10)申请公布号 CN 102285306 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102285306 A *CN102285306A* (21)申请号 201110179735.1 (22)申请日 2011.06.29 B60C 23/04(2006.01) H04B 1/02(2006.01) (71)申请人 深圳市元征软件开发有限公司 地址 518000 广东省深圳市龙岗区坂雪岗工 业区五和大道北元征工业园 (72)发明人 刘均 易崇浪 (74)专利代理机构 深圳市德力知识产权代理事 务所 44265 代理人 林才桂 (54) 发明名称 TPMS 发射器防止数据碰撞方法 (。
2、57) 摘要 本发明涉及一种 TPMS 发射器防止数据碰撞 方法， 其包括 ： 对于任一 TPMS 发射器， 其在第 i 个 发射周期的发射时间 Ti T FIX+Bandwidth 伪 随机自然数 N， 其中 i 为自然数， TFIX为固定时间， Bandwidth 为间隙宽度， Bandwidth ( 发射周 期 -TFIX)/N 的最大值。本发明的 TPMS 发射器防止 数据碰撞方法能有效预防和控制多个发射器碰撞 概率， 满足 TPMS 系统数据传输的可靠性要求。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图。
3、 5 页 CN 102285316 A1/1 页 2 1. 一种 TPMS 发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 包括 ： 对于任一TPMS发射器， 其在第i个发射周期的发射时间TiTFIX+Bandwidth伪随机 自然数 N， 其中 i 为自然数， TFIX为固定时间， Bandwidth 为间隙宽度， Bandwidth ( 发射周 期 -TFIX)/N 的最大值。 2. 如权利要求 1 所述的 TPMS 发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述 TFIX为发射 周期的 1/2。 3. 如权利要求 1 所述的 TPMS 发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述伪随机自然 数 N。
4、 由 8bit 伪随机数产生器生成。 4.如权利要求3所述的TPMS发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 利用TPMS发射器 自带的 ID 作为所述 8bit 伪随机数的种子。 5.如权利要求1所述的TPMS发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述TPMS发射器 采用 Manchester 编码发送数据。 6.如权利要求5所述的TPMS发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述TPMS发射器 发送数据数率为 9.6kbps。 7.如权利要求1所述的TPMS发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述TPMS发射器 所发射的数据分为长帧和短帧， 其中， 长帧格式为 ： 引导码 ID 数据。
5、位 校验位 结束 (EOM) 其中， 短帧格式为 ： 引导码 ID 校验位 结束 。 8.如权利要求7所述的TPMS发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述TPMS发射器 发射数据时的最大发射占用时间对应于其发射长帧数据的时间。 9.如权利要求7所述的TPMS发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述TPMS发射器 发射数据时的最小发射占用时间对应于其发射短帧数据的时间。 10. 如权利要求 8 所述的 TPMS 发射器防止数据碰撞方法， 其特征在于， 所述间隙宽度 Bandwidth 应当远远大于最大发射占用时间。 权 利 要 求 书 CN 102285306 A CN 1022853。
6、16 A1/4 页 3 TPMS 发射器防止数据碰撞方法 技术领域 0001 本发明涉及汽车电子车载产品技术领域， 尤其涉及一种 TPMS 发射器防止数据碰 撞方法。 背景技术 0002 TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 即汽车轮胎压力监视系统， 主要用于 对汽车轮胎内部的压力和温度进行实时监测， 并在轮胎内部状况异常时进行报警， 提醒驾 驶员， 避免事故发生。现有 TPMS 系统分为间接式与直接式两种， 本发明涉及利用压力传感 器直接测量的直接式 TPMS。 0003 如图 1 所示， 其为直接式 TPMS 系统框图。发射器 #1、 发射器 #2、 。
7、发射器 #3、 发射器 #4 及发射器 #5 分别安装在不同轮胎 ( 包括备胎 ) 内部， 用于测量轮胎内部压力、 温度等数 据。数据的测量值通过 RF-link( 无线链路 ) 发射出去， 中控器 (ECU) 的接收模块接收无线 信号后， 解调并还原压力、 温度等数据， 并做显示及异常报警等处理。 0004 图 1 所示的 TPMS 系统包含发射器 #1、 发射器 #2、 发射器 #3、 发射器 #4 及发射器 #5 等多个发射器， 公有的 ECU 的接收模块， 使用统一的无线信道， 随之带来因为多个发射器 同时发射而导致数据传送碰撞的隐患。如图 3 所示， 其为多个发射器同时发射数据而导致。
8、 数据传送碰撞的示意图。 图3中， 发射器#1、 发射器#2在所示时间段同时发射数据， 碰撞导 致数据传送失败， 需要重新发送数据。 0005 防止 TPMS 发射器数据冲突 / 碰撞的现有技术可分为单向通信系统和双向通信系 统。如图 2 所示， 其为现有技术中防止数据碰撞的 TPMS 发射器双向通信系统。发射器 #1、 发射器 #2、 发射器 #3、 发射器 #4 及发射器 #5 的发射由中控器 (ECU) 统一管理， 中控器设有 多个 LF 发射器， 各发射器设有相应的 LF 接收器， 管理信令由逆向的 LF 信道传达。图 2 所 示系统虽然解决了数据碰撞的问题， 但却带来成本上升、 车辆。
9、安装困难等诸多不便。 0006 对于图1所示的单向TPMS通信系统， 现有技术中主要通过调整发射器的发射时间 达到防止冲突的目的， 该技术虽然不增加硬件和安装成本、 灵活方便， 但该技术不够完善， 不能完全避免冲突 / 碰撞问题。 发明内容 0007 因此， 本发明着眼于防止多个 TPMS 发射器同时发射导致冲突 / 碰撞的事件， 提高 TPMS 系统无线链路数据传输的可靠性。 0008 为实现上述目的， 本发明提供一种 TPMS 发射器防止数据碰撞方法， 包括 ： 0009 对于任一TPMS发射器， 其在第i个发射周期的发射时间TiTFIX+Bandwidth伪 随机自然数 N， 其中 i 。
10、为自然数， TFIX为固定时间， Bandwidth 为间隙宽度， Bandwidth ( 发 射周期 -TFIX)/N 的最大值。 0010 其中， 所述 TFIX为发射周期的 1/2。 0011 其中， 所述伪随机自然数 N 由 8bit 伪随机数产生器生成。 说 明 书 CN 102285306 A CN 102285316 A2/4 页 4 0012 其中， 利用 TPMS 发射器自带的 ID 作为所述 8bit 伪随机数的种子。 0013 其中， 所述 TPMS 发射器采用 Manchester 编码发送数据。 0014 其中， 所述 TPMS 发射器发送数据数率为 9.6kbps。。
11、 0015 其中， 所述 TPMS 发射器所发射的数据分为长帧和短帧， 0016 其中， 长帧格式为 ： 0017 引导码 ID 数据位 校验位 结束 (EOM) 0018 其中， 短帧格式为 ： 0019 引导码 ID 校验位 结束 0020 0021 其中， 所述 TPMS 发射器发射数据时的最大发射占用时间对应于其发射长帧数据 的时间。 0022 其中， 所述 TPMS 发射器发射数据时的最小发射占用时间对应于其发射短帧数据 的时间。 0023 其中， 所述间隙宽度 Bandwidth 应当远远大于最大发射占用时间。 0024 本发明的 TPMS 发射器防止数据碰撞方法能有效预防和控制多。
12、个发射器碰撞概 率， 满足 TPMS 系统数据传输的可靠性要求。 附图说明 0025 下面结合附图， 通过对本发明的具体实施方式详细描述， 将使本发明的技术方案 及其他有益效果显而易见。 0026 附图中， 0027 图 1 为直接式 TPMS 系统框图 ； 0028 图 2 为现有技术中防止数据碰撞的 TPMS 发射器双向通信系统 ； 0029 图 3 为多个发射器同时发射数据而导致数据传送碰撞的示意图 ； 0030 图 4 为本发明 TPMS 发射器防止数据碰撞方法的原理示意图 ； 0031 图 5 为本发明一较佳实施例所应用的 8bit 伪随机数产生器的示意图 ； 0032 图 6 为本。
13、发明 TPMS 发射器防止数据碰撞方法的数据碰撞安全间距示意图。 具体实施方式 0033 参见图 4， 其为本发明 TPMS 发射器防止数据碰撞方法的原理示意图。为达到最终 动态调整发射时间间隔Ti的目的， 需要减小发射占用时间TTX， 合理分配发射间隔时间Ti(Ti TFIX+TRAN)， 动态的随机调整随机时间 TRAN， 并且仔细考虑发射占用时间 TTX前后安全间距。 图 4 中连续格线部分表示 Bandwidth， 根据伪随机自然数 N 的随机取值， TRAN获得相应的值。 0034 TRAN Bandwidth 伪随机自然数 N， 对于任一 TPMS 发射器， 其在第 i 个发射周 。
14、期的发射时间 Ti TFIX+Bandwidth 伪随机自然数 N， 其中 i 为自然数， TFIX为固定时间， Bandwidth 为间隙宽度， Bandwidth ( 发射周期 -TFIX)/N 的最大值。 说 明 书 。 CN 102285306 A CN 102285316 A3/4 页 5 0035 为缩短所发送的数据帧， 进而减小发射占用时间 TTX， 本发明采用长短帧结合的数 据形式。数据资源具有的价值排序， 轮胎的 ID、 压力值、 温度值、 内部加速度及内部发射模 块的电池电压。排序的依据是 ： 轮胎的 ID 是每个数据帧中必须包含的部分， 具有最高的价 值 ； 压力 P、 。
15、温度 T 是同等优先级的， 但必须在确保 ID 正确的情况下， 数据才具有意义 ； ( 轮 胎)加速度作为是否发射数据的判断标准， 不一定构成发射数据帧 ； 电池电压V每隔固定时 间发射一次， 在整个系统生命周期内， 此数据比例很小， 定义为最低的价值量。 0036 长帧格式为 ： 0037 引导码 ID 数据位 校验位 结束 (EOM) 0038 引导码 ( 同步码 ) ： 1 个字节， 可以按 6bit 起始位， 2bit 的数据状态位。 0039 例如 ： 00 ： 无 ； 0040 01 ： 压力 ； 0041 10 ： 压力 + 温度 ； 0042 11 ： 压力 + 温度 + 电压。
16、。 0043 ID ： 3byte。 0044 数据为 ： 1 3byte(P/T/V)。 0045 效验位 ： 1byte。 0046 结束位 ： 2bit 或无。 0047 基本最长字节数为 ： 1+3+3+1 8byte。 0048 短帧格式为 ： 0049 引导码 ID 校验位 结束 0050 数据正常状况， 无变化。 0051 最短帧字节数为 ： 1+3+1 5byte。 0052 引入长短帧， 目的在于缩短数据帧 . 如果 P、 T、 V 等参数测得的变化量小于预定范 围， 可不传具体数值。 0053 TPMS 发射器发送数据数率可采用 9.6kbps， 采用 Manchester。
17、 编码。 0054 每个 Manchesterbit 发送时间为 1/9.6K 0.1ms， 每数据 bit 发送时间为 0.2ms。 0055 最长时间为 ： 8x8x0.2 12.8ms， 即发射占用时间最大值。 0056 最短时间为 ： 5x8x0.2 8ms， 即发射占用时间最小值。 0057 Ti TFIX+TRAN， Ti为第 i 个发射周期的发射时间， 由于发射周期和 TFIX固定不变， 因此需合理分配 TRAN与 TFIX。TPMS 系统需要综合考虑测量实时性与系统耗电平衡， 在轮胎 静止 / 低速 / 高速状态下 TPMS 发射器均有不同的发射周期。本发明以发射周期为 1 分。
18、钟 (60 秒 ) 为例加以说明， 可选用 TFIX 30 秒 1/2 发射周期， 此时 TRAN最大值为 30 秒， 即 Bandwidth 伪随机自然数 N 最大值为 30 秒。 0058 伪随机自然数 N 可采用由 8bit 伪随机数产生器生成。如图 5 所示， 其为本发明一 较佳实施例所应用的 8bit 伪随机数产生器的示意图， 该 8bit 伪随机数产生器采用硬件形 式， 为线性反馈移位寄存器形式。该部分内嵌于 TPMS 发射器的 MCU 内核， 能做到一个指令 说 明 书 CN 102285306 A CN 102285316 A4/4 页 6 周期产生一个新的 8bit 伪随机数。
19、。可利用 TPMS 发射器自带的不重复的 4byte 长度的 ID 作为上述伪随机数的种子， 使得各个发射器伪随机数互相之间减小关联度。 0059 如图 6 所示， 其为本发明 TPMS 发射器防止数据碰撞方法的数据碰撞安全间距示 意图。考虑发射占用时间大约为 10ms( 发射占用时间最大值为 12.8ms) 左右， 每次发射前 后 10mS 为安全间距 . 其他发射器不得占用。对应于 TRAN最大值 30 秒， 其比值为 RATE 301000/10 3000。采用 8bit 伪随机数 . 则每个间隙宽度计算如下 ： Bandwidth (30S/255)*1000 117ms， 显然 Ba。
20、ndwith 12.8ms( 发射占用时间最大值 )。 0060 应用本发明 TPMS 发射器防止数据碰撞方法后， 将其代入 TPMS 发射器实用碰撞概 率计算模型， 以乘用车 TPMS 系统 5 个轮胎为例， 碰撞概率计算如下 ： 0061 0062 P 0.00423 0.423 0063 TPMS 系统无线链路 BER( 误码率 ) 一般要求在 1 3左右， 显然本发明碰撞概率 0.4能保证系统要求。 0064 因此， 采用本文所述的方法， 能有效预防和控制多个发射器碰撞概率， 满足 TPMS 系统数据传输的可靠性要求。 本发明提供了一套完整的机制和算法， 综合现有技术的优点， 充分挖掘。
21、现有的软硬件资源， 运用相当数量的创新性的算法 / 机制， 最大限度地错开发射 间歇， 从而避免数据传送的冲突 / 碰撞问题 . 保证数据传输的可靠性。 0065 以上所述， 对于本领域的普通技术人员来说， 可以根据本发明的技术方案和技术 构思作出其他各种相应的改变和变形， 而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利 要求的保护范围。 说 明 书 CN 102285306 A CN 102285316 A1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102285306 A CN 102285316 A2/5 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102285306 A CN 102285316 A3/5 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102285306 A CN 102285316 A4/5 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102285306 A CN 102285316 A5/5 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 102285306 A 。