專利名稱：具有高級(jí)電源管理的車輪定位頭和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有降低的功率消耗的車輪定位的技術(shù)和設(shè)備。
背景技術(shù)：
無線定位系統(tǒng)是流行的，因?yàn)槠鋸U除了在定位頭、定位攝像頭和控制臺(tái)之間使用 信號(hào)繩，這顯著地降低了對(duì)操作的阻礙和受傷風(fēng)險(xiǎn)。不過，無線定位系統(tǒng)依賴于電池來向定 位頭供電。較小的電池，雖然重量輕，但顯著限制了定位頭的作業(yè)時(shí)間。另一方面，具有較 高容量的電池往往更重。盡管高容量電池允許更長的作業(yè)時(shí)間，但其使定位頭增加了重量 并且在安裝、作業(yè)、可操縱性和傳輸上造成困難。因此，非常需要重量輕并有更長使用時(shí)間 的無線定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明對(duì)定位頭和系統(tǒng)提供了高級(jí)電源管理，以降低功率消耗并延長充電之間的 作業(yè)時(shí)間。本發(fā)明還描述了用于對(duì)無線定位頭進(jìn)行充電的獨(dú)特設(shè)計(jì)的實(shí)施例。一種示例性的定位頭可在第一工作模式，如正常作業(yè)模式，和第二工作模式，如節(jié) 電模式進(jìn)行工作，其中第二工作模式比第一工作模式消耗更少的功率。當(dāng)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事 件出現(xiàn)時(shí)，定位頭從第一工作模式切換到第二工作模式。定位頭包括數(shù)據(jù)處理器，用于管理 定位頭的工作和電源管理；和至少一個(gè)功能模塊，用于執(zhí)行指定的功能。數(shù)據(jù)處理器監(jiān)控至 少一個(gè)功能模塊的活動(dòng)，并響應(yīng)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的出現(xiàn)，通過執(zhí)行規(guī)定的步驟(例如選 擇性地調(diào)節(jié)功能模塊或定位頭的工作)來控制定位頭進(jìn)入第二工作模式。功能模塊可包括下述中的至少一個(gè)無線通信接口，它被設(shè)置成與計(jì)算機(jī)或配對(duì) 定位頭進(jìn)行通信；至少一個(gè)傾角傳感器，用于感測(cè)定位頭的傾斜角；電位計(jì)；圖像傳感器， 用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)代表所取到的與車輪相關(guān)的目標(biāo)的圖像；空間關(guān)系傳感 器，用于測(cè)量定位頭和配對(duì)定位頭之間的空間關(guān)系；照明裝置，它被設(shè)置以照明目標(biāo)；電 池，它被設(shè)置成向定位頭供電；氣體壓力計(jì)，它被設(shè)置成生成與電池相關(guān)的信息；和，用戶 接口，它被設(shè)置成生成輸出信息并接收輸入。至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件可以包括低電池充電水平，由至少一個(gè)功能模塊獲得的數(shù)據(jù)缺 少變化，測(cè)量的變化率低，引導(dǎo)進(jìn)入第二工作模式的輸入，功能模塊中的一個(gè)不活動(dòng)時(shí)間增 加，和從計(jì)算機(jī)收到指令進(jìn)入第二工作模式中的至少一個(gè)?！獋€(gè)或多個(gè)規(guī)定的步驟包括斷開向至少一個(gè)功能模塊或數(shù)據(jù)處理器的部分或全 部的供電；降低從至少一個(gè)功能模塊獲取數(shù)據(jù)的頻率；降低至少一個(gè)功能模塊獲取感測(cè)數(shù) 據(jù)的采樣率；降低對(duì)從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的頻率；如果至少一個(gè)功 能模塊處于休眠模式，則跳過服務(wù)至少一個(gè)功能模塊；和改變至少一個(gè)功能模塊的工作； 選擇性地清除從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)；以及激活通知信號(hào)?？梢愿淖児δ苣K的工作，以降低功率消耗。示例性的改變包括降低至少一個(gè)功 能模塊采集目標(biāo)圖像的頻率；將采集目標(biāo)圖像的至少一個(gè)功能模塊切換到較低的圖像分辨率；降低由至少一個(gè)功能模塊產(chǎn)生的照明強(qiáng)度；降低至少一個(gè)功能模塊從配對(duì)定位頭感測(cè) 信號(hào)的頻率；和，降低至少一個(gè)功能模塊與配對(duì)定位頭或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信的頻率。本發(fā)明還描述了自適應(yīng)電源管理技術(shù)，所述技術(shù)根據(jù)功能模塊或定位頭的工作狀 態(tài)逐步調(diào)節(jié)省電的水平。當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)功能模塊處檢測(cè)到特定活動(dòng)時(shí)，定位頭可以退出第二工作模式或 省電模式。所述活動(dòng)可以是由至少一個(gè)功能模塊檢測(cè)到的振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)，從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過 無線通信接口接收到的喚醒信號(hào)，表示用戶希望操作定位頭的輸入信號(hào)，以及由配對(duì)定位 頭引起并由空間關(guān)系傳感器檢測(cè)到的空間關(guān)系變化，等等。在另一個(gè)實(shí)施例中，車輪定位頭通過巧妙設(shè)置的數(shù)據(jù)獲取序列實(shí)現(xiàn)，使得在由相 同的傳感器生成其它無效或冗余數(shù)據(jù)之前獲取或從傳感器移出有效的數(shù)據(jù)。無效或冗余數(shù) 據(jù)被清除、刪去或只是簡(jiǎn)單地被覆蓋，以降低非必要的功率消耗。本發(fā)明還描述了獨(dú)特的充電機(jī)構(gòu)，它允許即使在對(duì)接裝置沒有外部電源，如AC電 源時(shí)，對(duì)接裝置仍能對(duì)定位頭進(jìn)行充電。其它優(yōu)點(diǎn)和新穎特征部分會(huì)在下文的說明書中闡述，而部分對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說在基于下文和所附的附圖或通過對(duì)示例的制作或操作的認(rèn)識(shí)后會(huì)變得顯而易見。本發(fā) 明的優(yōu)點(diǎn)可以通過實(shí)踐或使用尤其在所附權(quán)利要求書中指出的方法、手段和組合得以實(shí)現(xiàn) 和得到。


附圖只是通過示例的方式，而不是通過限定的方式，示出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè) 實(shí)施例。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。圖1圖示性地示出了與車輪相關(guān)的目標(biāo)和主動(dòng)感測(cè)頭的第一裝置。圖1A和1B示出了可用于被動(dòng)頭上的不同類型的目標(biāo)。圖2是示例性車輪定位系統(tǒng)的功能框圖，其中車輪定位系統(tǒng)的元件安裝至所指定 車輛的車輪(盡管車輛的其它元件為了方便起見而被省去)。圖3是系統(tǒng)的一些車輪安裝構(gòu)件的側(cè)視圖，其中一個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭以部分剖視詳圖 示出。圖4是一個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭的側(cè)視圖，可用于說明攝像光軸對(duì)所測(cè)量重力矢量的節(jié)平 面的關(guān)系。圖5是一個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭的后視圖，可用于說明攝像頭對(duì)所測(cè)量重力矢量的曲面平 面的關(guān)系。圖6是一個(gè)示例性主動(dòng)感測(cè)頭的部件的功能框圖。圖7圖示性地示出了與車輪相關(guān)的目標(biāo)和主動(dòng)感測(cè)頭的另一裝置，在這里利用其 它目標(biāo)和圖像感測(cè)來測(cè)量主動(dòng)頭之間的空間關(guān)系。圖8是圖7所示系統(tǒng)的一些車輪安裝構(gòu)件的側(cè)視圖，其中一個(gè)主動(dòng)感側(cè)頭以部分 剖視詳圖示出，大體與圖3所示相似；但其中空間關(guān)系傳感器利用另一個(gè)攝像頭。圖9是圖7中詳細(xì)視圖所示的示例性主動(dòng)感測(cè)頭的部件的功能框圖。圖10-18圖示性地示出了一系列可替換的裝置，具有與車輪的不同組合相關(guān)的不 同頭/目標(biāo)并對(duì)空間關(guān)系感測(cè)利用不同的設(shè)置或設(shè)備。
圖19示出了示例性定位頭的詳細(xì)功能框圖。圖20是示例性SPI多路復(fù)用器的示例性電路圖。圖21A和21B示出了通過基于功能模塊的不活動(dòng)度逐步降低功率消耗的自適應(yīng)電 源管理的作業(yè)。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，通過示例陳述多個(gè)特定細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明相關(guān)公開 內(nèi)容有詳盡的理解。不過，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)顯而易見，本發(fā)明可以無需所述細(xì)節(jié)而得以 實(shí)施。在其它情況，已知的方法、程序、部件和電路以較高級(jí)別被描述，而沒有細(xì)節(jié)，以避免 對(duì)本發(fā)明的各方面不必要的掩蓋?，F(xiàn)在將對(duì)附圖所示和下文所討論的示例進(jìn)行詳細(xì)描述。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖1示出了示例性定位系統(tǒng)，它體現(xiàn)了本發(fā)明的教導(dǎo)和技術(shù)。除了車輪，車輛的各 元件被省去以方便闡述。車輪定位系統(tǒng)包括一對(duì)安裝在車輛的相應(yīng)車輪22和24上的被動(dòng)頭21和23，車 輪22和24在本第一示例中是前驅(qū)輪。主動(dòng)感測(cè)頭25和27適于與車輛的其它相應(yīng)車輪26 和28(在這里為后輪)結(jié)合安裝。每個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭包括圖像傳感器29或31，用于產(chǎn)生圖像 數(shù)據(jù)，它預(yù)期在不同的頭安裝至車輛20的相應(yīng)車輪時(shí)包括被動(dòng)目標(biāo)的圖像。在本第一示例 中，主動(dòng)感測(cè)頭25和27中的圖像傳感器29和31是二維(2D)成像裝置，如攝像機(jī)。頭21和23是被動(dòng)的，因?yàn)樗鼈儼繕?biāo)但不包括任何傳感元件。每個(gè)被動(dòng)頭21 和23包括可以由主動(dòng)頭25和27中的圖像傳感器29或31中的一個(gè)觀察到的一種類型的 目標(biāo)。被動(dòng)頭21或23上的目標(biāo)，用于通過另一個(gè)頭上的傳感器進(jìn)行圖像感測(cè)，可以是主動(dòng) 或被動(dòng)的。主動(dòng)目標(biāo)，例如發(fā)光二極管(LED)，是由電源驅(qū)動(dòng)發(fā)出可被傳感器檢測(cè)到的能量 (例如，IR或可見光)的源。被動(dòng)目標(biāo)是不通過電源驅(qū)動(dòng)并且不發(fā)出能量以供傳感器檢測(cè) 的元件。假設(shè)頭25和27中有圖像傳感器，被動(dòng)目標(biāo)是以相應(yīng)圖像傳感器能夠檢測(cè)到的方 式反射(或不反射)光或其它能量的物體。在示例中，盡管目標(biāo)可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光 元件，目標(biāo)也包括當(dāng)由其它源照明并由主動(dòng)感測(cè)頭25和27中的攝像機(jī)或其它同類東西成 像而可以檢測(cè)到的明和暗的區(qū)域。可用于任意一個(gè)被動(dòng)車輪頭21上的目標(biāo)的第一示例在圖1A中示出。在該第一示 例中，目標(biāo)是矩形的?？捎糜谌我庖粋€(gè)被動(dòng)車輪頭21上的目標(biāo)的第二示例在圖1B示出。 在該第二示例中，目標(biāo)是圓形的。在每種情況，目標(biāo)包括平板，所述平板具有不同大小的圓 圈的圖案以預(yù)定形式和型式標(biāo)記或安裝在板的表面上。盡管圖1A和1B示出了特定的圖案 (型式)，很明顯大量不同的圖案型式可用于每個(gè)目標(biāo)上。例如，可以包括更多或更少數(shù)量 的點(diǎn)并且點(diǎn)可以使用其它大小和形狀。作為另一個(gè)示例，多面板或物體也可用于目標(biāo)。許 多示例利用多個(gè)反光元件設(shè)置以形成每個(gè)目標(biāo)。供進(jìn)一步參閱，參見Jackson的美國專利 號(hào)5，724，743，該文獻(xiàn)的全文公開內(nèi)容在此被結(jié)合入本文引用。系統(tǒng)還包括與至少一個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭25或27相關(guān)的空間關(guān)系傳感器?？臻g關(guān)系傳 感器使得當(dāng)主動(dòng)感測(cè)頭被安裝在車輛的車輪上時(shí)能夠測(cè)量主動(dòng)感測(cè)頭25和27之間的空間 關(guān)系。一般，空間關(guān)系傳感器可以根據(jù)所用的傳感器類型測(cè)量相對(duì)的位置和/或定向。位置測(cè)量是指透視圖或測(cè)量裝置的坐標(biāo)系統(tǒng)中所測(cè)量項(xiàng)目的相對(duì)位置。位置的測(cè)量一般使用 標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，如笛卡兒(Cartesian)坐標(biāo)或極坐標(biāo)。定向可以從三維位置測(cè)量獲得，或者 定向可以獨(dú)立于位置進(jìn)行測(cè)量。定向涉及所測(cè)得的裝置相對(duì)于測(cè)量裝置在標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)中 表示的旋轉(zhuǎn)位置。定向一般在三個(gè)正交參考平面中以轉(zhuǎn)動(dòng)角表示。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)顯而易見，本文討論的車輪定位系統(tǒng)可以通過各種不同 類型的空間關(guān)系傳感器實(shí)現(xiàn)。在第一示例中，系統(tǒng)使用兩個(gè)傳統(tǒng)(1D)角度傳感器33和35 來測(cè)量束角面中主動(dòng)感測(cè)頭25和27的相對(duì)角度。主動(dòng)頭25和27還包含重力傳感器或此類元件，以測(cè)量?jī)A角，通常是頭的外傾角和 縱傾角。在該第一示例中，頭25包括一個(gè)或多個(gè)傾角傳感器37 ；而頭27包括一個(gè)或多個(gè) 傾角傳感器39。如在隨后的更詳細(xì)例子中所示(關(guān)于圖2)，系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)處理來自 主動(dòng)感測(cè)頭與觀察目標(biāo)相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)還處理來自至少一個(gè)空間關(guān)系 傳感器的空間關(guān)系數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理能夠?qū)囕v的至少一個(gè)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。在車輪定位系統(tǒng)中利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行測(cè)量從根本上不同于利用傳統(tǒng)的角度 測(cè)量技術(shù)。盡管基本圖像處理技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是已知的，為清楚起見在此給 出簡(jiǎn)要描述。物體的圖像根據(jù)觀察所述物體的視角而變化，并且圖像中的變化直接關(guān)系并 可由觀察所述物體的觀察路徑的透視角確定。另外，已知僅通過將對(duì)象的透視圖像與其真 實(shí)非透視圖像相關(guān)來確定觀察對(duì)象的透視角是可行的。反之，通過將對(duì)象的透視圖像與其 非透視圖像進(jìn)行比較來確定對(duì)象對(duì)于觀察路徑(或垂直于其的平面)所定向的角度是可行 的。在實(shí)踐中，對(duì)應(yīng)于真實(shí)圖像的數(shù)學(xué)表示，或數(shù)據(jù)(即通過垂直于目標(biāo)的主平面觀 察目標(biāo)所獲得的圖像)以及目標(biāo)的維數(shù)被預(yù)先編程到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，使得在定位過程 中計(jì)算機(jī)具有參考圖像，其中目標(biāo)的所觀察視角圖像可以與參考圖像進(jìn)行比較。計(jì)算機(jī)計(jì)算目標(biāo)定向的方式是識(shí)別目標(biāo)上的某些幾何特征，獲取其視角測(cè)量結(jié)果 并將這些測(cè)量結(jié)果與之前預(yù)編程入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的真實(shí)圖像進(jìn)行比較。另外，由于目標(biāo)的真實(shí)維數(shù)被預(yù)編程入計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，本發(fā)明的方法和裝置可 用于確定車輪在三維空間中的準(zhǔn)確位置。這可以通過首先確定某些元件在目標(biāo)上圖案的視 角圖像(例如，圓圈之間的距離)并將該圖像的尺寸與這些元件的真實(shí)尺寸進(jìn)行比較來進(jìn) 行。這會(huì)產(chǎn)生元件并因此是目標(biāo)相對(duì)于圖像傳感器的距離。對(duì)于本文討論的車輪定位系統(tǒng)，主動(dòng)頭中的圖像傳感器觀察與車輪相關(guān)的目標(biāo)并 產(chǎn)生描述目標(biāo)的視角圖像的圖像數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)將目標(biāo)的視角圖像數(shù)據(jù)與目標(biāo)的真實(shí)形狀相 互關(guān)聯(lián)。通過這樣做，計(jì)算機(jī)將目標(biāo)的某些已知幾何元素的尺寸與視角圖像中相應(yīng)元素的 尺寸相關(guān)聯(lián)并且通過執(zhí)行某些三角計(jì)算(或通過任何其它合適的數(shù)學(xué)或數(shù)值法)，來計(jì)算 車輛車輪的定位。計(jì)算機(jī)還計(jì)算車輪旋轉(zhuǎn)軸(車輪軸)與被動(dòng)目標(biāo)相關(guān)的三維位置和定向。關(guān)于根據(jù)目標(biāo)圖像處理的測(cè)量結(jié)果的其它信息，再次參見Jackson的美國專利號(hào) 5，724，743，該文獻(xiàn)的全文公開內(nèi)容在此被結(jié)合入本文引用。圖2示出了示例性車輪定位系統(tǒng)50以及車輛的四個(gè)車輪41、43、45和47(為簡(jiǎn) 明起見未示出其它部分)的更全面的例子。系統(tǒng)50包括四個(gè)頭51、53、55和57，用于安裝 到或以其它方式與車輪41、43、45和47結(jié)合，如附圖中所示?？梢允褂酶鞣N不同類型的安裝設(shè)備。在本示例中，被動(dòng)頭51和53安裝在前輪41和43，并且前頭51和53使用反光目 標(biāo)。當(dāng)如圖所示安裝在車輪上時(shí)，反光目標(biāo)面向后方，以便可被相應(yīng)主動(dòng)感測(cè)頭中的圖像傳 感器觀察到。反光目標(biāo)可以與那些使用在三維(3D)機(jī)器視覺定位系統(tǒng)中的類似。安裝在 后輪45和47上的頭55和57是主動(dòng)感測(cè)頭，因?yàn)樗鼈儼▓D像傳感元件。在本示例中，頭 55和57還包括傾角和空間關(guān)系傳感元件，如下文所討論，用于獲得信息以供車輪定位系統(tǒng) 50的主機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)行處理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過頭55和57獲得的數(shù)據(jù)以無 線方式利用WIFI、藍(lán)牙、UWB(超寬帶)、Zigbee、或任何其它合適的無線技術(shù)，被傳送到主機(jī) 系統(tǒng)100。圖像傳感器，如定位攝像頭，位于每個(gè)后頭中。所述每個(gè)攝像頭的光軸面朝向沿 著車輛的軌跡，以便測(cè)量連接至前輪的目標(biāo)的位置和定向。攝像頭不需要直接在車輪的軌 跡上，也就是說在車輪的輾壓線上。攝像頭只需要面向在車輪軌跡的旁邊足以觀察并采集 與前輪連接的被動(dòng)頭51、53上的目標(biāo)的圖像。在該示例中，主動(dòng)感測(cè)頭55包括圖像傳感模 塊或類似部件，其包含圖像傳感器，所述圖像傳感器以攝像頭61面向前沿著左輪軌跡的形 式。當(dāng)這樣安裝時(shí)，攝像頭61的視野包括安裝在左前輪41上的被動(dòng)頭51的目標(biāo)部分。類 似地，主動(dòng)感測(cè)頭57包括圖像傳感模塊或類似部件，其包含圖像傳感器，所述圖像傳感器 以攝像頭63面向前沿著右輪軌跡的形式。當(dāng)這樣安裝時(shí)，攝像頭63的視野包括安裝在右 前輪43上的被動(dòng)頭53的目標(biāo)部分。一個(gè)或多個(gè)傳感器連接至后頭55、57并且設(shè)置以測(cè)量?jī)蓚€(gè)主動(dòng)感測(cè)頭之間的空 間關(guān)系?？梢允褂酶鞣N可用的傳感技術(shù)，下文會(huì)討論兩個(gè)示例。在圖2所示的示例中，主動(dòng) 感測(cè)頭55包括傳感器65 ；而主動(dòng)感測(cè)頭57包括傳感器67。在本應(yīng)用中傳感器65和67用 于感測(cè)主動(dòng)感測(cè)頭55和57之間的相對(duì)角度關(guān)系，而來自攝像頭61和64的圖像信號(hào)被處 理以計(jì)算常規(guī)前輪定位參數(shù)，如外傾角和束角。每個(gè)后頭55、57還結(jié)合一個(gè)或多個(gè)傾角計(jì)，所述傾角計(jì)用作傾角傳感器，以測(cè)量 每個(gè)后頭對(duì)重力的相對(duì)外傾角和縱傾角。這些傾角計(jì)，例如，可以包括MEMS類型的設(shè)備，所 述MEMS類型的設(shè)備被設(shè)計(jì)以便結(jié)合到軌跡(跟蹤)攝像機(jī)印刷電路板。圖3是系統(tǒng)中的一些車輪安裝部件的側(cè)視圖。該左側(cè)視圖示出了左前頭51，具有 其被動(dòng)目標(biāo)，連接至左前輪41。側(cè)視圖還示出了左后主動(dòng)感測(cè)頭55，連接至左后輪45。圖 3還提供了主動(dòng)感測(cè)頭55的元件的放大詳圖，部分以剖視圖示出。如圖所示，頭55包括外殼71。為了清楚起見，省去了將外殼安裝至車輪的硬件。 外殼71包含面向前的軌跡(跟蹤)攝像機(jī)(頭)61。在本示例中，空間關(guān)系傳感器65使用 下文結(jié)合圖6所述的光束角檢測(cè)技術(shù)，盡管也可以使用其它類型的傳感器。外殼還包括用 戶接口 74，用于與用戶進(jìn)行通信；和印刷電路板75，所述印刷電路板包含數(shù)據(jù)處理電子器 件，用于處理來自攝像機(jī)(頭)和其它傳感器的數(shù)據(jù)并與主機(jī)進(jìn)行通信。為了實(shí)現(xiàn)示例性 系統(tǒng)的感測(cè)頭，電路板75還支持縱傾角傾角傳感器77和外傾角傾角傳感器79。盡管示出 是分開的，兩個(gè)傾角傳感器77、79可以是單個(gè)傾角計(jì)模塊的元件。傳感器77、79將傾角讀 數(shù)傳送到板75上的處理器，用于與攝像數(shù)據(jù)一起傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)100。圖4和5有些格式化的示出了主動(dòng)感測(cè)頭55的側(cè)視圖和后視圖，示出了通過傾角 傳感器測(cè)得的軸對(duì)于其它元件的關(guān)系。假設(shè)在本文的討論中傾角傳感器77-79是單個(gè)MEMS 傾角計(jì)的元件。傾角計(jì)確定相對(duì)于縱傾角平面(圖4)的重力矢量和相對(duì)于外傾角平面(圖5)的重力矢量。當(dāng)然，對(duì)于另一主動(dòng)感測(cè)頭57 (圖2)進(jìn)行類似的測(cè)量。這樣，每個(gè)頭對(duì)重 力的定向可被處理以便使每個(gè)面向軌跡的攝像機(jī)(頭)的光軸與重力相關(guān)(圖4和5)。這 樣，每個(gè)前方目標(biāo)對(duì)重力的關(guān)系也可通過處理圖像數(shù)據(jù)和重力矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。圖6是一個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭的元件的功能框圖，在這里是頭55，盡管在該第一示例中 頭57的元件一般是類似的。如上所述，主動(dòng)感測(cè)頭55包括圖像感測(cè)模塊81或類似部件，所述感測(cè)模塊包含圖 像傳感器，以軌跡(跟蹤)攝像機(jī)(頭)61的形式，它在使用中面向前沿著左輪的軌跡，以 允許攝像機(jī)(頭)獲得包含被動(dòng)頭51的目標(biāo)的圖像(另參見圖2)。面向軌跡圖像傳感器 模塊81，如圖6所示，包括LED陣列83，用作照明器，以便發(fā)光對(duì)頭51上的目標(biāo)進(jìn)行希望的 照明，其中所述頭51安裝至車輛同側(cè)的車輪41。攝像機(jī)(頭)61是數(shù)碼攝像機(jī)，它感測(cè)車 輪定位應(yīng)用的圖像。在工作中，攝像機(jī)61根據(jù)在對(duì)應(yīng)像素的圖像中的點(diǎn)處所感測(cè)光的模擬 強(qiáng)度生成每個(gè)圖像像素的值。所述值被數(shù)字化并讀出到主印刷電路板75上的電路。所述 值可以在或不在攝像機(jī)傳感器芯片上被數(shù)字化。在本實(shí)施例中，空間關(guān)系傳感器模塊65包括光圈86和線性圖像傳感器87如電荷 耦合器件(CCD)或CMOS單元。提供了 IR LED,以便朝向相對(duì)頭57中的類似束角傳感器模 塊投射光束。以類似的方式，相對(duì)頭57包括IR LED用于向頭55投射光束。來自相對(duì)頭57的IR LED的IR光/輻射經(jīng)由光圈86被線性圖像傳感器87感測(cè)。 傳感器87上檢測(cè)到來自另一頭IR光的精確點(diǎn)表示在頭55中傳感器87處來自相對(duì)頭的光 的相對(duì)入射角。以類似的方式，來自頭55的IR LED的IR光/輻射經(jīng)由相對(duì)頭57中的孔 被線性圖像傳感器感測(cè)；相對(duì)線性圖像傳感器上檢測(cè)到來自LED的IR光的精確點(diǎn)表示在頭 57的線性傳感器處來自頭55的光的相對(duì)入射角。處理來自兩個(gè)線性傳感器的角度檢測(cè)數(shù) 據(jù)能夠確定兩個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭中攝像機(jī)61和63的攝像機(jī)光軸之間的角度關(guān)系。電路板75包括數(shù)據(jù)處理器89和相關(guān)的數(shù)據(jù)/程序存儲(chǔ)器91。數(shù)據(jù)處理器89可 以實(shí)現(xiàn)為單個(gè)芯片或一組單獨(dú)封裝的芯片。在工作中，每個(gè)攝像機(jī)61、63向數(shù)據(jù)處理器提 供數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。如圖所示，主動(dòng)感測(cè)頭55還包括外傾角傾角傳感器79和縱傾角傾角傳感 器77。這些傾角計(jì)元件向處理器89提供重力角度測(cè)量結(jié)果(參見圖4和5的描述)。處 理器89對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)操作并且向主機(jī)系統(tǒng)100提供用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器89的圖像處理操作可以涉及格式化用于通信的不同數(shù)據(jù)。另外，處理 器89在傳輸至主機(jī)系統(tǒng)100之前進(jìn)行一定程度的預(yù)處理。對(duì)于圖像數(shù)據(jù)，圖像預(yù)處理可以 包括梯度計(jì)算、背景消除和/或行程編碼或其它數(shù)據(jù)壓縮(參見例如Robb等的US專利號(hào) 6，871，409)。處理器89還可在一定程度上處理圖像數(shù)據(jù)，來響應(yīng)來自傾角傳感器77、79的 傾角數(shù)據(jù)和/或空間關(guān)系測(cè)量數(shù)據(jù)。另外，傾角和交叉位置數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)，以 用于圖像數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理。一個(gè)主動(dòng)頭中的處理器89被設(shè)置成接收來自另一頭的數(shù)據(jù)并且內(nèi)部執(zhí)行車輪定 位參數(shù)計(jì)算，并隨后僅將車輛測(cè)量結(jié)果發(fā)送到主機(jī)系統(tǒng)100。另外，一個(gè)主動(dòng)頭中的處理器 89被設(shè)置成計(jì)算所有的定位值并且還生成用戶接口。在這里，主動(dòng)頭充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)(web)服務(wù) 器，為實(shí)現(xiàn)車輪定位系統(tǒng)的用戶接口的網(wǎng)頁提供服務(wù)，并且主機(jī)可以包括具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器 但沒有車輪定位特定軟件的任何通用計(jì)算機(jī)。板75上的處理器89或其它控制器(未分開示出)還提供對(duì)主動(dòng)感測(cè)頭55的操作的控制。例如，控制元件(處理器89或其它控制器)會(huì)控制LED陣列83和IR LED的定 時(shí)和發(fā)射強(qiáng)度以及攝像機(jī)81和線性圖像傳感器87的定時(shí)和可能其它可操作參數(shù)。控制元 件可以進(jìn)行電源管理，以便選擇性地關(guān)閉或減少向感測(cè)頭的不同元件或模塊的供電，來響 應(yīng)感測(cè)頭的預(yù)定事件或不活動(dòng)狀態(tài)的發(fā)生，以降低功率消耗并延長工作時(shí)間。感測(cè)頭的電 源管理的細(xì)節(jié)會(huì)很快進(jìn)行描述。主動(dòng)感測(cè)頭55還包括與用戶進(jìn)行通信的用戶接口 74，并且 處理器89或其它控制器會(huì)通過用戶接口 74感測(cè)和響應(yīng)輸入。在主動(dòng)感測(cè)頭55和主機(jī)100的構(gòu)件之間，并且在某些設(shè)置中在主動(dòng)頭之間提供雙 向數(shù)據(jù)通信(圖2)，符合一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，以便能夠以希望的速率和以無 線方式與主機(jī)100進(jìn)行往返數(shù)據(jù)通信。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，在車輪定位系統(tǒng)中可以 使用其它數(shù)據(jù)通信接口，例如WIFI或無線以太網(wǎng)，Zigbee，藍(lán)牙，UffB (超寬帶)，IrDA，或任 何其它合適的窄帶或?qū)拵?shù)據(jù)通信技術(shù)。板75上的電子電路以及圖像傳感器81和空間關(guān)系傳感器模塊65的元件從電源 94接收供電。如果頭55和57是無線的，電源可以利用電力存儲(chǔ)介質(zhì)，如可再充電或一次 性電池，或超級(jí)電容。如果需要，系統(tǒng)50可以使用電纜供電和向頭55和57傳輸信號(hào)或從 頭55和57傳輸信號(hào)，以防無線傳輸無法正常工作或電力存儲(chǔ)介質(zhì)沒電。有線供電可以是 傳統(tǒng)的AC電網(wǎng)運(yùn)行或通過USB或以太網(wǎng)電纜接收供電?；氐綀D2，主機(jī)100處理來自主動(dòng)感測(cè)頭55，57的數(shù)據(jù)并提供系統(tǒng)50的用戶接口。 在示例中，系統(tǒng)100可以通過臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或其它計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如筆記本電腦， UMPC (超級(jí)移動(dòng)電腦)或類似設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。還可以使用客戶端/服務(wù)器設(shè)置，其中服務(wù)器執(zhí) 行主機(jī)處理，而一個(gè)主動(dòng)頭或另一用戶設(shè)備會(huì)充當(dāng)客戶端以提供用戶接口。盡管在高級(jí)車 輪定位技術(shù)領(lǐng)域的人員會(huì)熟悉各種合適計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)件、編程和操作，在此提供簡(jiǎn)要示 例可能會(huì)有所幫助。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100包括中央處理器(CPU) 101和提供用戶接口的相關(guān)元件。CPU部分 101包括用于進(jìn)行信息通信的總線102或其它通信機(jī)構(gòu)，和與總線102連接用于處理信息的 處理器104。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100還包括主存儲(chǔ)器106，如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其它動(dòng)態(tài)存 儲(chǔ)設(shè)備，連接至總線102，用于存儲(chǔ)信息和由處理器104執(zhí)行的指令。主存儲(chǔ)器106還可用 于存儲(chǔ)執(zhí)行處理器104指令期間的臨時(shí)變量或其它中間信息。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100還包括連接 至總線102的只讀存儲(chǔ)器(ROM)或其它靜態(tài)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)靜態(tài)信息和處理器104的 指令。提供了存儲(chǔ)裝置110，如磁盤或光盤，并且所述存儲(chǔ)裝置連接至總線102，用于存儲(chǔ)信 息和指令。雖然只示出了一個(gè)，許多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括兩個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置110。例如，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的所示實(shí)施例還提供了本地用戶接口，使得系統(tǒng)表現(xiàn)為個(gè) 人計(jì)算機(jī)或工作站，可用于車輪定位間或汽車維修店。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100可以通過總線102連 接至顯示器112，如陰極射線管(CRT)或平板顯示器，用于向計(jì)算機(jī)用戶顯示信息。輸入設(shè) 備114，包括字母數(shù)字和其它鍵，連接至總線102，用于向處理器104傳達(dá)信息和命令選擇。 另一類型的用戶輸入設(shè)備是光標(biāo)控制器116，如鼠標(biāo)，軌跡球，或光標(biāo)方向鍵，用于向處理器 104傳達(dá)方向信息和命令選擇，CPU 101轉(zhuǎn)而用于在顯示器112上控制光標(biāo)移動(dòng)。光標(biāo)輸入 設(shè)備116通常具有兩個(gè)軸上的雙自由度，第一軸(例如，χ)和第二軸(例如，y)，允許設(shè)備 指定平面中的位置。用戶接口元件112-116和CPU 101之間的連接可以是有線的或可以使 用光或射頻無線通信技術(shù)。
CPU 101還包括一個(gè)或多個(gè)用于通信的輸入/輸出接口，以接口 118的示例方式示 出，接口 118用于與主動(dòng)感測(cè)頭55和57進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。為了車輪定位應(yīng)用，接口 118 能夠使CPU接收來自主動(dòng)感測(cè)頭55和57的圖像數(shù)據(jù)、空間關(guān)系測(cè)量數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)。通 常，接口 118還允許主機(jī)系統(tǒng)100向主動(dòng)感測(cè)頭55和57發(fā)送操作命令和可能的軟件下載。盡管沒有示出，如果需要，另一通信接口可通過網(wǎng)絡(luò)提供通信。所述其它的接口可 以是調(diào)制解調(diào)器，以太網(wǎng)卡或任何其它適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通信設(shè)備。往返其它通信接口的物理鏈 路可以是光、有線或無線的。
盡管計(jì)算機(jī)100可以在車間(店)中用作其它用途，定位系統(tǒng)50使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 100處理來自頭55，57的數(shù)據(jù)，以便從頭提供的數(shù)據(jù)獲得希望的定位測(cè)量結(jié)果，并且為系統(tǒng) 50提供用戶接口。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100通常運(yùn)行各種應(yīng)用程序并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，使得通過用戶接口 能夠啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)交互作用，通過元件例如112-116實(shí)現(xiàn)希望的處理。對(duì)于車輪定位應(yīng) 用，編程包括適當(dāng)?shù)拇a以處理從頭55，57的特定實(shí)施接收的數(shù)據(jù)，包括計(jì)算以便從來自 頭55，57的不同數(shù)據(jù)獲得希望的車輪定位測(cè)量參數(shù)。主機(jī)100會(huì)通常運(yùn)行通用操作系統(tǒng)和 特定適于執(zhí)行定位相關(guān)數(shù)據(jù)處理和提供用戶接口以便輸入和輸出定位測(cè)量和相關(guān)服務(wù)的 希望信息的應(yīng)用程序或殼(shell)。由于它是通用系統(tǒng)，系統(tǒng)100可以運(yùn)行任何一個(gè)或多個(gè) 各式各樣的其它希望的應(yīng)用程序。包含在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100中的構(gòu)件是通常可在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中找到的用作服務(wù) 器，工作站，個(gè)人計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)終端等等的那些構(gòu)件。事實(shí)上，這些構(gòu)件旨在表示廣闊范疇的 本領(lǐng)域公知的此類計(jì)算機(jī)構(gòu)件。在不同的時(shí)間，車輪定位應(yīng)用的相關(guān)程序可以駐留在一個(gè)或多個(gè)若干不同的介質(zhì) 上。例如，一些或所有的程序可以存儲(chǔ)在硬盤或其它類型的存儲(chǔ)設(shè)備110上并裝入CPU 101 中的主存儲(chǔ)器106以供處理器104執(zhí)行。程序還可以駐留在或通過其它介質(zhì)傳送以便上傳 到系統(tǒng)100，以便實(shí)質(zhì)上安裝和/或升級(jí)其程序。因此，在不同的時(shí)間，所有或部分用于任一 或所有軟件元件的可執(zhí)行代碼或數(shù)據(jù)可以駐留在物理介質(zhì)中或通過電磁介質(zhì)攜帶或經(jīng)由 各種不同的介質(zhì)傳送以編程特定系統(tǒng)和/或主動(dòng)感測(cè)頭55，57的電子器件。如本文所使用 的，術(shù)語如計(jì)算機(jī)或機(jī)器“可讀介質(zhì)”是指參與向處理器提供指令以供執(zhí)行的任何介質(zhì)。所 述介質(zhì)可采取多種形式，包括但不限于，非易失性介質(zhì)，易失性介質(zhì)，和傳輸介質(zhì)(例如，線 纜，光纖等等)以及在系統(tǒng)間或系統(tǒng)構(gòu)件間可以攜帶數(shù)據(jù)或指令的不同類型的信號(hào)。頭的偏位補(bǔ)償可以與傳統(tǒng)的常規(guī)定位頭一樣通過抬高后輪并使用外傾角傳感器 來測(cè)量偏位矢量然后抬高前輪并使用攝像機(jī)對(duì)繞前輪軸旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)進(jìn)行成像來進(jìn)行。一種 替換的方法是通過當(dāng)軌跡(跟蹤)攝像機(jī)對(duì)前方目標(biāo)以及升降機(jī)、車輛或其它靜止物體上 的固定目標(biāo)進(jìn)行成像以便建立固定的坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)沿升降機(jī)滾動(dòng)車輛并用傾角計(jì)對(duì)頭進(jìn)行 偏位測(cè)量，來避免抬高車輪。如前所述，后頭55，57與傾角計(jì)類型的傾角傳感器結(jié)合來測(cè)量每個(gè)后頭對(duì)重力的 相對(duì)外傾角和縱傾角。一旦取得了偏離量并且測(cè)量了傾角計(jì)角度值，每個(gè)頭對(duì)于重力的定 向可被處理以將每個(gè)面向軌跡攝像機(jī)的光軸與重力關(guān)聯(lián)。利用面向軌跡攝像機(jī)對(duì)重力的關(guān) 系和測(cè)得的前方目標(biāo)對(duì)面向軌跡攝像機(jī)的關(guān)系，可以計(jì)算前方目標(biāo)對(duì)重力的關(guān)系?？臻g關(guān) 系由傳感器65和67測(cè)量，以確定軌跡攝像機(jī)61和63之間的空間關(guān)系。前束角，后傾角和SAI可以利用類似于成像定位器中包括的那些技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，所述成像定位器可以是例如Visualiner 3D或“V3D”定位器，從John BeanCompany, Conway，Ark.，Snap-on Incorporated的一個(gè)分部可以獲得。后推力角，每個(gè)后單獨(dú)束角和 軌跡攝像機(jī)彼此間的水平角度關(guān)系，可以通過由后空間關(guān)系傳感器得到的測(cè)量結(jié)果獲得。 傾角計(jì)通過常用重力矢量參考將每個(gè)軌跡攝像機(jī)彼此相互關(guān)聯(lián)。由于軌跡攝像機(jī)沿后推力 角線有效地彼此關(guān)聯(lián)，可以在直接涉及推力角和重力的坐標(biāo)系統(tǒng)中確定每個(gè)前方目標(biāo)的位 置和定向?？梢酝ㄟ^將每個(gè)后頭以與校準(zhǔn)當(dāng)前常規(guī)頭幾乎相同的方式安裝在直校準(zhǔn)桿上來進(jìn)行校準(zhǔn)。桿首先旋轉(zhuǎn)以補(bǔ)償偏離。隨后可以設(shè)定后方空間關(guān)系傳感器的零偏移，并且通過 校平校準(zhǔn)桿，可以設(shè)定每個(gè)外傾角傳感器零偏移。縱傾角零偏移通過用精密水準(zhǔn)器校平頭 并記錄縱傾角傾角計(jì)值來設(shè)定。通過添加另一適于安裝軌跡攝像機(jī)的前方目標(biāo)的校準(zhǔn)桿， 可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的攝像機(jī)校準(zhǔn)(參見James Dale, Jr.的US專利申請(qǐng)公開號(hào)2004/0244463)。 在進(jìn)行了上述初始校準(zhǔn)之后，軌跡攝像機(jī)在目標(biāo)和桿繞前方校準(zhǔn)桿的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量前方目 標(biāo)的定向。可以計(jì)算一個(gè)攝像機(jī)對(duì)另一攝像機(jī)的關(guān)系，并因此可以檢查或校準(zhǔn)每個(gè)攝像機(jī) 對(duì)后方空間關(guān)系的關(guān)系。通過校平前方目標(biāo)校準(zhǔn)桿，還可以檢查每個(gè)軌跡攝像機(jī)對(duì)本地傾 角計(jì)的固定關(guān)系。這種冗余檢查可能構(gòu)成要求測(cè)量準(zhǔn)確性可跟蹤性的客戶的ISO檢查。此外，小目標(biāo)可以固定至每個(gè)前方轉(zhuǎn)盤，允許另外測(cè)量或反復(fù)核對(duì)轉(zhuǎn)角。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見，本文所討論的車輪定位系統(tǒng)可以通過各種不 同類型的空間關(guān)系傳感器實(shí)現(xiàn)。圖像傳感器是一種類型的空間關(guān)系傳感器。圖像傳感器 可以包括具有二維陣列傳感元件的攝像機(jī)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)，表示預(yù)計(jì)在傳感器視野范圍內(nèi)包含 目標(biāo)的圖像。來自圖像傳感器的數(shù)據(jù)可被處理，以確定關(guān)于所觀察的目標(biāo)并因此所述頭、 車輪或其它與目標(biāo)相關(guān)的物體的位置和定向信息?，F(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器的一個(gè)示例是用 于 Visualiner 3D 中的攝像機(jī)，其中 Visualiner 3D 可從 John Bean Company, Conway, AR, Snap-on Incorporated的分部商業(yè)獲得。角度傳感器是另一種類型的可應(yīng)用空間關(guān)系傳 感器。角度傳感器產(chǎn)生表示傳感器相對(duì)于點(diǎn)的角度的數(shù)據(jù)。一般已知不同類型的角度傳 感器。角度傳感器的一個(gè)示例是線性C⑶傳感器，用于可從John Bean Company獲得的 Visualiner 中。因此，現(xiàn)在考慮一個(gè)示例可能是有幫助的，該示例中上文結(jié)合圖3和6所述的光圈 和線性圖像傳感器類空間關(guān)系傳感裝置由類似于軌跡攝像機(jī)的成像類型攝像機(jī)取代。圖 7-9是與圖1，3和6相似的視圖/框圖，除了本第二實(shí)施例示出使用目標(biāo)和圖像傳感器用 于空間關(guān)系傳感功能的所述可替換技術(shù)。車輪和與圖1，3和6的實(shí)施例中類似的元件使用 類似的編號(hào)，并且以與前述基本相同的方式構(gòu)造和工作。本示例在前輪41和43上使用被 動(dòng)二維目標(biāo)51和53 ；并且它在后輪上使用主動(dòng)頭55’和57’，用于沿車輛軌跡測(cè)量，類似于 圖1的示例。后方主動(dòng)感測(cè)頭使用攝像機(jī)61，63或類似的2D圖像傳感器，以獲得前頭51， 53上目標(biāo)的圖像，并確定目標(biāo)相對(duì)于主動(dòng)頭的相對(duì)位置和定向，如上文結(jié)合圖2所述。不 過，兩個(gè)主動(dòng)頭55’和57’的空間關(guān)系由至少一個(gè)2D圖像傳感器97確定，其中2D圖像傳 感器97獲得安裝在相對(duì)主動(dòng)頭上2D目標(biāo)67’的圖像。在該示例中，主動(dòng)頭57’具有關(guān)聯(lián) 目標(biāo)67’，所述目標(biāo)67’與頭51和53上的目標(biāo)中的一個(gè)類似，但是頭57’不包括用于空間 關(guān)系測(cè)量功能的傳感器。主動(dòng)感測(cè)頭55’根據(jù)成像的目標(biāo)67’對(duì)橫越車輛后方的空間關(guān)系 測(cè)量使用圖像處理型方式。圖像傳感器97通常類似于圖2的示例中用作2D圖像傳感器的攝像機(jī)或類似設(shè)備。如圖8和9更詳細(xì)所示，空間關(guān)系傳感器95使用類似于面向軌跡圖像傳感器模塊 81的圖像傳感模塊?？臻g關(guān)系圖像傳感模塊95包括數(shù)碼攝像機(jī)97和LED陣列99。LED 陣列99用作照明器。對(duì)于空間關(guān)系傳感應(yīng)用，LED陣列99產(chǎn)生紅外(IR)照明。另一后頭 57，包括由LED陣列99照明的IR敏感反光目標(biāo)67，(圖7)，而LED陣列99又由攝像機(jī)97 感測(cè)。空間關(guān)系攝像機(jī)97使位于配對(duì)頭(橫跨車輛后方)上取代另一空間關(guān)系傳感器 的目標(biāo)67’成像。攝像機(jī)61和97可以共享一個(gè)頭中的公共處理板，而另一頭可以只使用單 個(gè)攝像機(jī)(用于軌跡跟蹤)和目標(biāo)(用于橫越(for cross))0處理由攝像機(jī)97獲得的目 標(biāo)圖像可以計(jì)算后頭之間的角度空間關(guān)系，以與圖1和2的示例中處理來自主動(dòng)頭攝像機(jī) 的圖像以確定車輪安裝目標(biāo)的相對(duì)角度和/或位置幾乎相同的方式。不同于前述示例中測(cè) 量空間關(guān)系角度，圖像傳感模塊和相關(guān)的圖像處理測(cè)量相對(duì)主動(dòng)頭上目標(biāo)的3D空間關(guān)系。 關(guān)于根據(jù)目標(biāo)圖像處理的測(cè)量的其它信息，再次參見Jackson的US專利號(hào)5，724，743。在圖7-9的系統(tǒng)中，至少一個(gè)主動(dòng)頭包含重力傳感器，以測(cè)量頭的外傾角和縱傾 角。由于安裝在相對(duì)主動(dòng)頭上目標(biāo)的成像允許系統(tǒng)獲得兩個(gè)主動(dòng)頭之間的三維(3D)空間 關(guān)系測(cè)量結(jié)果，只需要一個(gè)主動(dòng)頭具有重力傳感器。另外，結(jié)構(gòu)、操作和計(jì)算大體類似于前 述示例。在前述示例中，主動(dòng)頭與后輪關(guān)聯(lián)，并且目標(biāo)與車輛的前輪關(guān)聯(lián)。不過，本領(lǐng)域技 術(shù)人員會(huì)理解，前述基本設(shè)置可以有許多變化形式。另外，圖像傳感器和其它傳感器有各種 不同的組合，用于確定可以使用的空間關(guān)系。下文將描述和示出其中的若干個(gè)。例如，圖10示出了類似于圖1的裝置，其中主動(dòng)頭和目標(biāo)頭被互換位置。圖10的 車輪定位系統(tǒng)包括安裝在車輛220相應(yīng)車輪222和224上的一對(duì)被動(dòng)頭221和223，在本示 例中是后輪。主動(dòng)感測(cè)頭225和227適于與車輛220的相應(yīng)前輪226和228結(jié)合安裝。同 樣，每個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭包括用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的圖像傳感器229或231，當(dāng)不同的頭被安裝至 相應(yīng)車輪時(shí)，所述圖像數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)包括被動(dòng)目標(biāo)的圖像。在本示例中，主動(dòng)感測(cè)頭225和227 中的圖像傳感器229和231是二維(2D)成像設(shè)備，例如，類似于前述示例中軌跡(跟蹤) 攝像機(jī)的攝像機(jī)。頭221和223是被動(dòng)的，因?yàn)樗鼈儼捎芍鲃?dòng)頭225和227中的一個(gè)圖像傳感 器觀察到的一種類型的目標(biāo)，但是它們不包括任何傳感元件。通常，目標(biāo)包括當(dāng)由其它源照 明并由主動(dòng)感測(cè)頭225和227中的攝像機(jī)或類似設(shè)備成像時(shí)可以檢測(cè)到的明和暗區(qū)域。如前述示例，系統(tǒng)還包括與至少一個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭225或227相關(guān)的空間關(guān)系傳感 器?？臻g關(guān)系傳感器在主動(dòng)感測(cè)頭安裝到車輪上時(shí)能夠測(cè)量主動(dòng)感測(cè)頭225和227之間的 空間關(guān)系。在本示例中，系統(tǒng)使用二維(ID)角度傳感器333和335，以測(cè)量束角平面中主動(dòng) 感測(cè)頭225和227的相對(duì)角度。主動(dòng)頭225和227還包括重力傳感器或類似元件，以測(cè)量 頭的傾角，通常是外傾角和縱傾角。因此，頭225包括一個(gè)或多個(gè)傾角傳感器337 ；而頭227 包括一個(gè)或多個(gè)傾角傳感器339。如前述示例(例如，圖2)所示，系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)處理來自主動(dòng)感測(cè)頭 關(guān)于所觀察的目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)和傾角數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)還處理來自至少一個(gè)空間關(guān)系傳感器的 空間關(guān)系數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理能夠計(jì)算車輛的至少一個(gè)測(cè)量結(jié)果。
如前所述，本例基本上是圖1所示示例的目標(biāo)/主動(dòng)感測(cè)頭位置的前后置換。雖 然沒有示出所有的變化形式，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，對(duì)于本文所討論的每個(gè)其它裝置也 可以實(shí)現(xiàn)類似類型的前后變化形式和/或左右變化形式。圖11示出了另一可替換結(jié)構(gòu)。在該示例中，兩個(gè)主動(dòng)感測(cè)頭安裝在車輛的一側(cè)， 并且兩個(gè)被動(dòng)傳感器安裝在車輛的相對(duì)側(cè)。如圖所示，在被動(dòng)頭上安裝目標(biāo)提供了稍微離 開車輪的延伸(擴(kuò)展)，以便使得主動(dòng)頭中的圖像傳感器看到目標(biāo)并使目標(biāo)成像。每個(gè)主動(dòng) 頭包括圖像傳感器，所述圖像傳感器獲取連接至車輛的相對(duì)側(cè)上相應(yīng)車輪的目標(biāo)的圖像。 如前述示例，每個(gè)主動(dòng)頭包括重力傳感器，以測(cè)量頭的外傾角和縱傾角。這里，兩個(gè)主動(dòng)頭 的空間關(guān)系通過兩個(gè)常規(guī)角度傳感器測(cè)量?jī)蓚€(gè)頭之間的束角平面角度來確定。由于結(jié)構(gòu)、 操作和計(jì)算與先前示例中大體相似，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解圖11的示例，而無需在這里 進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖12示出了另一可替換結(jié)構(gòu)。在該示例中，兩個(gè)主動(dòng)傳感器安裝在車輛的一側(cè)， 而兩個(gè)被動(dòng)傳感器安裝在車輛的另一側(cè)。每個(gè)主動(dòng)頭包括圖像傳感器，它獲取連接至車輛 相對(duì)側(cè)相應(yīng)車輪的目標(biāo)的圖像。這里，兩個(gè)主動(dòng)頭的空間關(guān)系通過一個(gè)或多個(gè)圖像傳感器 來確定，所述圖像傳感器獲得安裝在相對(duì)主動(dòng)頭上的目標(biāo)的圖像。在示例中，前方主動(dòng)頭包 括目標(biāo)，而后 方主動(dòng)頭包括2D圖像傳感器，以與圖7-9的示例中3D空間關(guān)系測(cè)量相似的方 式，用于獲得該目標(biāo)的圖像。至少一個(gè)主動(dòng)頭包括重力傳感器，以測(cè)量頭的外傾角和縱傾 角。由于該系統(tǒng)獲得了兩個(gè)主動(dòng)頭之間的3D位置和定向測(cè)量結(jié)果，只需要一個(gè)主動(dòng)頭具有 重力傳感器。同樣，由于結(jié)構(gòu)、操作和計(jì)算與先前示例大體相似，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解 圖12的示例，而無需在這里進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖13示出了另一可替換結(jié)構(gòu)。本示例使用包含單個(gè)2D圖像傳感器的第一主動(dòng)感 測(cè)頭，用于獲取安裝在車輛同一側(cè)另一車輪上的第一被動(dòng)頭上的被動(dòng)目標(biāo)的圖像。第一被 動(dòng)頭安裝至與第一主動(dòng)頭相同的車輛一側(cè)的車輪上。在附圖所示的具體示例中，第一主動(dòng) 頭安裝在左后輪上，而第一被動(dòng)頭安裝在左前輪上。第一被動(dòng)頭上的一個(gè)目標(biāo)可供與左后 輪關(guān)聯(lián)的2D圖像傳感器成像，也就是說，沿著車輛那一側(cè)的車輛軌跡。不過，第一被動(dòng)頭還包括相對(duì)于第一被動(dòng)目標(biāo)處于已知相對(duì)位置的第二被動(dòng)頭。 第二被動(dòng)目標(biāo)延伸到車輪前方，以使它能夠被位于車輛相對(duì)側(cè)的相應(yīng)2D圖像傳感器觀察 至IJ，用于在空間關(guān)系測(cè)量中成像。因此，第二主動(dòng)頭橫跨第一被動(dòng)頭而安裝，也就是說第二 主動(dòng)頭位于所示結(jié)構(gòu)的右前輪。第二主動(dòng)頭包括兩個(gè)2D圖像傳感器。一個(gè)所述傳感器獲得 安裝在第一被動(dòng)頭上目標(biāo)的圖像，所述第一被動(dòng)頭連接至相對(duì)(左前)車輪用于空間關(guān)系 測(cè)量。第二主動(dòng)頭中的另一 2D圖像傳感器獲取安裝在第二被動(dòng)頭上的目標(biāo)的圖像，第二被 動(dòng)頭安裝在車輛的同一側(cè)，也就是說，在本例中位于右后輪上。第二被動(dòng)頭包括單個(gè)目標(biāo)， 并且所述頭橫跨第一主動(dòng)頭而安裝。在圖13的結(jié)構(gòu)中，至少一個(gè)主動(dòng)頭包含重力傳感器，以測(cè)量頭的外傾角和縱傾 角。由于系統(tǒng)獲得了兩個(gè)主動(dòng)頭間的3D位置和定向測(cè)量結(jié)果，只需要一個(gè)主動(dòng)頭具有重力 傳感器。一般，圖13所示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和操作的細(xì)節(jié)從概述和先前結(jié)合圖1-9的詳細(xì)描述中 顯而易見。圖14所示的示例大體類似于圖13的示例，除了在圖14的系統(tǒng)中，第一主動(dòng)頭還 包含第二圖像傳感器。在所述頭中的第二圖像傳感器獲取連接至第二被動(dòng)頭的第二目標(biāo)的圖像。這種設(shè)置相對(duì)于圖13的結(jié)構(gòu)具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗恍枰獌蓚€(gè)獨(dú)特的頭硬件設(shè)置，而不 是四個(gè)。兩個(gè)主動(dòng)頭是相同的，并且兩個(gè)被動(dòng)頭是相同的。每個(gè)主動(dòng)頭與圖8和9所示的 頭55’類似。一個(gè)主動(dòng)頭應(yīng)被標(biāo)識(shí)為前頭而另一個(gè)為后頭。這一般可以通過嵌入式處理器 中的固件完成。該設(shè)置的第二優(yōu)點(diǎn)在于第二空間關(guān)系測(cè)量是冗余信息，計(jì)算車輪定位不需要所述 信息。該冗余信息可用作系統(tǒng)上的校準(zhǔn)核查。如果兩個(gè)主動(dòng)頭都包含重力傳感器，可以驗(yàn) 證外傾角和束角。如果只有一個(gè)主動(dòng)頭包含重力傳感器，只能夠驗(yàn)證束角校準(zhǔn)。在圖15所示的示例中，系統(tǒng)使用具有安裝在每個(gè)前輪上的目標(biāo)的被動(dòng)頭，基本與 圖1-9的示例相同。所示位于后輪的主動(dòng)頭包含2D圖像傳感器。每端具有目標(biāo)的參考桿被 設(shè)置使得每個(gè)主動(dòng)頭可以觀察到參考桿上的一個(gè)目標(biāo)以及位于車輛同側(cè)的前輪上的目標(biāo)。 參考桿上兩個(gè)目標(biāo)的相對(duì)位置和定向是已知的。系統(tǒng)可以從通過主動(dòng)頭測(cè)得的兩個(gè)參考目 標(biāo)的3D位置和定向以及兩個(gè)參考目標(biāo)的已知關(guān)系找到兩個(gè)主動(dòng)頭的空間關(guān)系。這提供了 由空間關(guān)系傳感器獲得的空間關(guān)系信息_圖7-9示例的目標(biāo)。由于參考目標(biāo)位置固定，他 們還可以用作滾動(dòng)偏位期間測(cè)量的參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)從附圖、說明和其它類似示 例的先前描述理解本示例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和操作。圖16所示的示例大體類似于圖15的示例工作，除了只有單個(gè)參考目標(biāo)。主動(dòng)頭 中圖像傳感器的視角必須足夠?qū)拸V以便能夠觀察到車輛同側(cè)上的被動(dòng)頭目標(biāo)和單個(gè)參考 目標(biāo)。圖17示出了示例性車輪定位系統(tǒng)的另一個(gè)示例。這里，系統(tǒng)使用具有安裝在每個(gè) 前輪上的連接目標(biāo)的被動(dòng)頭。主動(dòng)頭安裝在后輪上，同先前的若干個(gè)示例。每個(gè)主動(dòng)頭包 括2D圖像傳感器，以便獲得車輛相應(yīng)側(cè)上被動(dòng)頭目標(biāo)的圖像。圖像傳感器從后輪中心向前伸出，使得傳感器位于后輪輪胎的前方，以便提供車 輛下方視野的橫跨車輛(cross-vehicle)線。一個(gè)圖像傳感器，在示例中為安裝在左后輪 上主動(dòng)頭上的傳感器，包含部分反射鏡，它將來自被動(dòng)目標(biāo)的圖像傳遞到車輛的另一側(cè)上 或?qū)碜园惭b在相應(yīng)主動(dòng)頭上的目標(biāo)的圖像反射到車輛另一側(cè)上。鏡像的操作在圖19中 更詳細(xì)地示出。來自安裝在車輛同側(cè)上的被動(dòng)頭(也就是說，位于所示結(jié)構(gòu)中的左前輪)上被動(dòng) 目標(biāo)的光，直接穿過半鍍銀鏡到達(dá)安裝在左后輪上主動(dòng)感測(cè)頭上的2D圖像傳感器。來自相 對(duì)主動(dòng)頭(也就是說在所示結(jié)構(gòu)中安裝在右后輪上的主動(dòng)頭)上被動(dòng)目標(biāo)的光，以一角度 到達(dá)鏡子的部分反射側(cè)并被反射進(jìn)入安裝在左后輪上主動(dòng)感測(cè)頭上的2D圖像傳感器。本 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是通過允許傳感器中的一個(gè)觀察兩個(gè)不同目標(biāo)，消除了一個(gè)圖像傳感器。對(duì)于定位攝像機(jī)和目標(biāo)的示例性結(jié)構(gòu)和組合的其它細(xì)節(jié)，參見共同申請(qǐng)待審的專 利申請(qǐng)序列號(hào)11/487，964 (律師案號(hào)66396-275)，名稱為“車輪定位系統(tǒng)和方法(VEHICLE WHEEL ALIGNMENT SYSTEM AND METHODOLOGY) ”，共同轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，該文獻(xiàn)以全文 形式在此被結(jié)合入本文引用。圖19是詳細(xì)的功能框圖，示出了提供高級(jí)電源管理的示例性感測(cè)頭。為了便于闡述，根據(jù)圖6所示感測(cè)頭的結(jié)構(gòu)來討論高級(jí)電源管理的詳細(xì)操作。不過，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員顯而易見，本文所討論的電源管理可以通過各種不同類型的感測(cè)頭或定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包 括本文所公開的以及其它變化形式，如基于圖像或非圖像的車輪定位系統(tǒng)，利用遠(yuǎn)程操作或連接至車輪的傳感器或頭來測(cè)量車輪和懸掛系統(tǒng)的不同角度。 示例性感測(cè)頭55包括電路板75和用于與用戶進(jìn)行通信的用戶接口 74。用戶接口 74包括輸入和/或輸出設(shè)備，如鍵盤、控制按鈕、開關(guān)、顯示屏、觸摸屏輸入、語音識(shí)別、LED、 揚(yáng)聲器等。如前結(jié)合圖6所述，印刷電路板75包括數(shù)據(jù)處理器89，存儲(chǔ)設(shè)備91和電源94。 電路板75連接至一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備510、511。每個(gè)外圍設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)功能模塊， 用于執(zhí)行相應(yīng)指定的功能，例如無線傳輸，檢測(cè)相對(duì)于其它感測(cè)頭的空間關(guān)系，照明，圖像 捕獲，檢測(cè)車輪的空間特征等。每個(gè)功能模塊包括一個(gè)或多個(gè)控制器，以控制模塊的工作。例如，外圍設(shè)備510包括攝像模塊61，它通過圖像傳感器實(shí)現(xiàn)，例如電荷耦合器件 (CCD)或CMOS單元；LED陣列模塊83，用作照明器，以便發(fā)光對(duì)安裝在車輛同側(cè)的車輪上的 目標(biāo)進(jìn)行希望的照明；和無線通信模塊552，符合藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，以便與主機(jī)系統(tǒng)100進(jìn)行無線 通信。主機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)為固定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或便攜式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如筆記本或手持計(jì)算機(jī)、 超級(jí)移動(dòng)PC(UMPC)PDA、智能電話等。主機(jī)系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)為感測(cè)頭的部分。外圍設(shè)備511 包括利用光束角檢測(cè)技術(shù)的空間關(guān)系傳感器模塊65，如前文結(jié)合圖6所述，以便檢測(cè)主動(dòng) 感測(cè)頭55和57之間的相對(duì)空間關(guān)系；傾角傳感器模塊579，用MEMS型傾角計(jì)實(shí)現(xiàn)，用于測(cè) 量外傾角和感測(cè)設(shè)備縱傾角；電位計(jì)模塊577，用旋轉(zhuǎn)電位計(jì)實(shí)現(xiàn)，以便對(duì)感測(cè)設(shè)備55相對(duì) 于車輪/車輪固定夾組件的軸角進(jìn)行編碼；和IR收發(fā)器模塊554，用于形成通信通道，以便 向感測(cè)頭57發(fā)送和接收測(cè)量數(shù)據(jù)，如結(jié)合圖2所述。盡管圖19所示功能模塊是根據(jù)圖6所示的感測(cè)頭進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì) 認(rèn)識(shí)到，功能模塊和外圍設(shè)備的選擇和組合不僅限于圖9和19所示。而是，可以使用不同 類型或不同組合的外圍設(shè)備和/或功能模塊，來實(shí)現(xiàn)具有不同功能的不同類型的感測(cè)頭。每個(gè)功能模塊能夠以至少兩種不同的模式工作正常工作模式，執(zhí)行對(duì)應(yīng)每個(gè)功 能模塊的相應(yīng)功能，和至少一種休眠模式，它通過降低整個(gè)或只是部分功能模塊的非必要 用電，以便比正常工作模式消耗更少的電力。在一個(gè)實(shí)施例中，功能設(shè)備具有多個(gè)休眠模 式，提供不同等級(jí)的節(jié)電。工作模式的操作和控制細(xì)節(jié)很快會(huì)進(jìn)行描述。(1)數(shù)據(jù)處理器根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，與電源管理相關(guān)的任務(wù)主要由數(shù)據(jù)處理器89處理和執(zhí)行。數(shù)據(jù) 處理器89包括管理處理器560和DSP控制器561。管理處理器560處理系統(tǒng)管理任務(wù)，例 如電源管理、數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)完整性和用戶接口。管理處理器560利用主機(jī)接口(HPI)與 DSP控制器561進(jìn)行通信。每個(gè)模塊利用串行外圍接口(SPI)經(jīng)由SPI多路復(fù)用器連接至 管理處理器560。SPI多路復(fù)用器是可編程邏輯器件(CPLD)，設(shè)計(jì)以確保每個(gè)SPI接口與每 個(gè)其它SPI接口和管理處理器560分離。通過這種方式，沒有一個(gè)故障模塊能夠?qū)е鹿蚕?SPI接口到管理處理器560的信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)和故障。管理處理器560可以利用ARM 9微控制器 實(shí)現(xiàn)，ARM 9 微控制器可從 Atmel Corporation of San Jose，California 獲得。DSP控制器561獨(dú)立于管理處理器560執(zhí)行固件，并且負(fù)責(zé)處理從攝像模塊61接 收到的圖像數(shù)據(jù)和取得目標(biāo)平面定向。在一個(gè)實(shí)施例中，DSP控制器561在自檢特證被調(diào) 用使得圖像傳感器生成測(cè)試圖像時(shí)還確定圖像完整性。DSP控制器561可以利用Texas Instruments Incorporated 的視頻 / 圖像處理器 TMS320DM642 實(shí)現(xiàn)。(2)攝像模塊攝像模塊61可以用Omnivision 0V9121圖像傳感器實(shí)現(xiàn)，所述0V9121圖像傳感器具有1280X 1024像素圖像分辨率，可從Sunnyvale，California的Omnivision獲得。圖 像傳感器的設(shè)置、曝光時(shí)間、增益設(shè)置和圖像獲取由圖像控制器(未示出)控制，圖像控制 器例如是 Freescale MC9S08 微控制器，可從 Austin，Texas 的 Freescale Semiconductor, Inc.獲得。圖像控制器經(jīng)由SPI通信總線與管理處理器560進(jìn)行通信。管理處理器560可 以命令攝像模塊拍攝背景幀(無照明)緊隨后是照明幀或只是一個(gè)或其它類型的幀。由圖 像傳感器獲得的圖像數(shù)據(jù)連接至DSP控制器561的視頻端口，其中圖像以預(yù)定速率獲得，例 如24或48百萬像素/秒(MegaPixels/sec.)。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像控制器還監(jiān)控圖像傳 感器的不同功能、溫度、圖像幀像素計(jì)數(shù)和供電電壓，以確保攝像模塊的正確工作。任何故 障或不同于額定的變化會(huì)由圖像控制器經(jīng)由SPI接口報(bào)告至管理處理器560。在另一個(gè)實(shí) 施例中，圖像傳感器可以由圖像控制器命令，以生成覆蓋測(cè)試圖案。DSP控制器561可以分 析該測(cè)試圖像，以評(píng)估圖像傳感器功能完整性。LED陣列模塊LED陣列模塊83執(zhí)行圖像照明(頻閃)，由 照明控制器(未示出)控制，可以用 Freescale MC9S08 微控制器實(shí)現(xiàn)，它也可以從 Freescale Semiconductor, Inc.獲得。LED 陣列模塊53包括兩組高效、高輸出紅外LED。兩個(gè)恒流電源各自向每組傳輸電流。在正常 工作中，只需要一組LED。每組LED可以交替使用，從而增加了每組LED的使用壽命。此外， LED或電源的故障只限制感測(cè)設(shè)備的使用而不會(huì)導(dǎo)致感測(cè)設(shè)備完全不能用。照明控制器經(jīng) 由SPI總線與管理處理器560進(jìn)行通信，以設(shè)置和控制圖像照明。來自攝像模塊61的閃控 信號(hào)被LED陣列模塊83利用，以使圖像照明與圖像傳感器曝光時(shí)間同步。在一個(gè)實(shí)施例中， 照明控制器監(jiān)控照明模塊83的不同參數(shù)和工作，如溫度、電源電壓和LED電流，以確保正確 工作。任何故障或從預(yù)設(shè)范圍或水平的偏離由照明控制器經(jīng)由SPI總線報(bào)告至管理處理器 560。(4)無線通信模塊無線通信模塊552符合一種或多種無線通信標(biāo)準(zhǔn)，如藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，并且與主機(jī)系統(tǒng) 100進(jìn)行無線通信。天線，如Centurion D-Puck高增益天線，被提供以傳輸和接收無線信 號(hào)。通信控制器(未示出)，例如Freescale的MC9S08微控制器，將通信模塊552的標(biāo)準(zhǔn)藍(lán) 牙HCI UART接口與SPI總線橋接。在一個(gè)實(shí)施例中，通信模塊552被編程以進(jìn)入藍(lán)牙定義 的HolcUSniff或Park模式，以便在低使用期間節(jié)電。在另一個(gè)實(shí)施例中，通信控制器監(jiān)控 通信模塊552的不同功能和/或參數(shù)，例如無線電接口通信和電源電壓，以確保正確工作。 任何失靈和/或故障或不同于額定的變化會(huì)報(bào)告至管理處理器560。(5)空間關(guān)系傳感器模塊如前結(jié)合圖2、6和18所述，空間關(guān)系傳感器模塊65準(zhǔn)確測(cè)量感測(cè)設(shè)備55、57之 間的水平角度關(guān)系(交叉束角)。圖像傳感器，如具有3648像素線性CCD的線性CCD傳感 器，設(shè)置在縫隙或掩膜的后面。傳感器控制器(未示出)被提供以執(zhí)行復(fù)雜的CCD記時(shí)和數(shù) 據(jù)獲取，其中傳感器控制器可以用低功率ARM 7微控制器實(shí)現(xiàn)，它可從Atmel Corporation 獲得。在一個(gè)實(shí)施例中，為了響應(yīng)在休眠模式期間空間關(guān)系傳感器模塊65的任何活動(dòng)，傳 感器控制器可以通過觸發(fā)SPI總線從輸出數(shù)據(jù)線(MISO)發(fā)出中斷信號(hào)以中斷和喚醒管理 處理器560，此時(shí)SPI接口未激活。傳感器控制器監(jiān)控不同的功能，如LED電流和電源電壓， 以確?？臻g關(guān)系傳感器模塊65的正確工作。在一個(gè)實(shí)施例中，在縫隙掩膜腔(掩膜后)內(nèi)部設(shè)置測(cè)試LED。測(cè)試LED設(shè)計(jì)以照明相同感測(cè)頭上的整個(gè)(XD，以便執(zhí)行逐個(gè)像素的自 檢。顯著偏離額定或預(yù)定范圍或水平的像素被標(biāo)記為弱或無效像素。從標(biāo)記像素獲得的數(shù) 據(jù)在角度計(jì)算過程中被補(bǔ)償或被棄。工廠和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)因子可以存儲(chǔ)在傳感器控制器內(nèi)部閃 存中并包括用于數(shù)據(jù)完整性的校驗(yàn)和。任何故障或不同于額定的變化會(huì)由傳感器控制器經(jīng) 由SPI接口報(bào)告至管理處理器560。(7) IR收發(fā)器模塊IR收發(fā)器模塊554被設(shè)置成與另一感測(cè)頭57的IR收發(fā)器模塊建立無線通信鏈 路。無線通信鏈路基于標(biāo)準(zhǔn)RS-232協(xié)議，每個(gè)比特編碼成以500KHz載波頻率調(diào)制的IR光 觸發(fā)。IR通信鏈路可以自動(dòng)接收和傳輸數(shù)據(jù)，即使感測(cè)頭處于休眠模式。應(yīng)當(dāng)理解，可以利 用其它類型的無線通信技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)感測(cè)頭之間的無線通信鏈路。感測(cè)頭55利用IR通信鏈路來同步感測(cè)頭55、57中的空間關(guān)系模塊的傳感器控制 器實(shí)時(shí)時(shí)鐘。通過這種方式，感測(cè)頭能夠以已知的關(guān)系對(duì)配對(duì)感測(cè)頭執(zhí)行定位數(shù)據(jù)獲取周 期。在另一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)頭可以通過IR通信鏈路發(fā)送命令，請(qǐng)求配對(duì)感測(cè)頭上的空間 關(guān)系傳感器根據(jù)特定時(shí)間或緊接外部觸發(fā)器后開始束角傳感器數(shù)據(jù)采集周期。在另一個(gè)實(shí)施例中，配對(duì)感測(cè)頭之間的無線通信鏈路向主機(jī)系統(tǒng)100提供冗余數(shù) 據(jù)傳輸通道(路徑)。感測(cè)頭55經(jīng)由IR收發(fā)器模塊554向配對(duì)感測(cè)頭發(fā)送數(shù)據(jù)副本，所述 數(shù)據(jù)副本由感測(cè)頭55生成并經(jīng)由配對(duì)感測(cè)頭的無線通信模塊發(fā)送到主機(jī)系統(tǒng)100。在配對(duì) 感測(cè)頭處，數(shù)據(jù)副本與配對(duì)感測(cè)頭感測(cè)和生成的數(shù)據(jù)組合，并且組合的數(shù)據(jù)經(jīng)由配對(duì)感測(cè) 頭的無線通信模塊發(fā)送到主機(jī)系統(tǒng)100。通過這種方式，每個(gè)無線電通信包含來自兩個(gè)感測(cè) 頭的所有數(shù)據(jù)。這在配對(duì)感測(cè)頭的任何無線通信模塊變得斷斷續(xù)續(xù)或失靈時(shí)改進(jìn)了通信可 靠性。(8)傾角傳感器模塊傾角傳感器模塊579可以利用兩平面MEMS型傾角計(jì)實(shí)現(xiàn)，它能夠測(cè)量外傾角和感 測(cè)頭縱傾角。傾角控制器(未示出)，例如一組兩個(gè)Texas InstrumentsMPS430超低功率微 控制器，每個(gè)具有集成的溫度傳感器和集成的SPI總線接口，被提供以處理和將來自傾角 計(jì)的角度數(shù)據(jù)經(jīng)由SPI接口傳達(dá)到管理處理器560。MEMS傾角計(jì)被設(shè)置成執(zhí)行自檢，所述自檢使內(nèi)部微機(jī)械硅梁偏離一定量。通過測(cè) 量角度輸出變化來評(píng)估該偏離能夠確定傾角計(jì)是否有缺陷或校準(zhǔn)失效。任何故障或偏離額 定的變化會(huì)報(bào)告至管理處理器560，以表示相應(yīng)模塊中的錯(cuò)誤。在一個(gè)實(shí)施例中，來自檢測(cè)感測(cè)頭縱傾角的傾角計(jì)的輸出被用于喚醒感測(cè)頭退出 休眠模式并進(jìn)入正常工作模式。傾角計(jì)縱傾角輸出由相應(yīng)的傾角控制器不斷地監(jiān)控。如果 出現(xiàn)預(yù)定水平的變化，表示車輛或發(fā)送頭周圍的振動(dòng)或活動(dòng)，傾角控制器在SPI接口未激 活時(shí)觸發(fā)SPI總線從輸出數(shù)據(jù)線(MISO)以中斷管理處理器并將管理處理器560從休眠模 式喚醒。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在低或無活動(dòng)(角度變化)期間，管理處理器560接連降低用于從傾角傳感器模塊和/或其它功能模塊取回?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集周期的頻率。在周期之間， 管理處理器560和其它功能模塊可以進(jìn)入休眠模式，其中大部分電源長時(shí)間關(guān)閉。傾角計(jì) 可以檢測(cè)感測(cè)頭55的非常輕微的運(yùn)動(dòng)，表示車輛周圍的可能活動(dòng)。一旦檢測(cè)到該運(yùn)動(dòng)，傾 角控制器通知管理處理器560恢復(fù)數(shù)據(jù)采集周期。
(9)電位計(jì)模塊旋轉(zhuǎn)傳感器，如旋轉(zhuǎn)電位計(jì)577，對(duì)感測(cè)頭55相對(duì)于車輪/車輪固定夾組件的軸角 進(jìn)行編碼。電位計(jì)控制器(未示出)將由電位計(jì)檢測(cè)到的位置轉(zhuǎn)換成軸角并通過SPI總線 向管理處理器560傳達(dá)角度數(shù)據(jù)，其中電位計(jì)控制器可以用Texaslnstruments MPS430微 控制器實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，工廠和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)因子計(jì)算并存儲(chǔ)在傾角控制器和電位計(jì)控制器 中。每個(gè)控制器監(jiān)控不同的功能和/或參數(shù)，包括溫度和電源電壓。(10)總線和接口系統(tǒng)
如圖19所示，本發(fā)明的示例性感測(cè)頭利用符合SPI (串行外圍接口 )標(biāo)準(zhǔn)的總線 系統(tǒng)，在功能模塊和處理器89之間進(jìn)行通信。提供SPI多路復(fù)用器，用于經(jīng)由從SPI總線 連接至功能模塊和經(jīng)由主SPI總線連接至處理器89，其中SPI多路復(fù)用器可以利用可編程 邏輯器件實(shí)現(xiàn)，如CPLD (復(fù)雜可編程邏輯器件)或FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)。圖20示出了示例性SPI多路復(fù)用器的框圖。SPI多路復(fù)用器提供7個(gè)從端口(端 口 0到端口 7)，用于連接至功能模塊；和兩個(gè)主端口(第一主端口和第二主端口)，以便可 選地支持多個(gè)主控制器，如管理處理器560和DSP控制器561。信號(hào)Masterl/Master2選 擇管理處理器560和DSP控制器561中的一個(gè)作為SPI主控制器。通過這種方式，第二控 制器，例如DSP控制器561，可以在如果管理處理器560發(fā)生故障時(shí)承擔(dān)對(duì)感測(cè)頭55的控 制。每個(gè)主端口具有系統(tǒng)時(shí)鐘線(M1_SCK，M2_SCK)，表示數(shù)據(jù)從主端口傳輸?shù)竭x定從端口 的數(shù)據(jù)傳輸指示線(M1_M0SI (主出從入)和M2_M0SI)，表示數(shù)據(jù)從從端口傳輸?shù)街鞫丝?的數(shù)據(jù)接收指示線(M1_MIS0 (主入從出)和M2_MIS0)，以及選擇連接至從端口的功能模塊 中的一個(gè)的一組地址線(M1_PS0-M1_PS3和M2_PS0-M2_PS3)。每個(gè)從端口具有系統(tǒng)時(shí)鐘線 (S1_SCK-S7_SCK)，表示數(shù)據(jù)從主端口傳輸?shù)竭x定從端口的數(shù)據(jù)接收指示線(S1_M0SI-S7_ M0SI)，表示數(shù)據(jù)從從端口傳輸?shù)街鞫丝诘臄?shù)據(jù)傳輸指示線(S1_MIS0-S7_MIS0)，以及從選 擇線(S1_SS-S7_SS)，其中的一種狀態(tài)表示特定的從端口是否被選定并被激活用于數(shù)據(jù)通
fn °如前所述，當(dāng)沒有在使用中或處于休眠模式期間，根據(jù)管理處理器560發(fā)出的控 制信號(hào)，可以部分或全部關(guān)閉向功能模塊的供電。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，多個(gè)模塊直接連接到 SPI總線而不使用SPI多路復(fù)用器，任何未通電模塊可以加載總線，這可能導(dǎo)致較高的電流 需求來驅(qū)動(dòng)總線信號(hào)，損失總線信號(hào)完整性，或甚至導(dǎo)致整個(gè)總線故障。此外，在傳統(tǒng)的多 點(diǎn)設(shè)置中，故障模塊的特征對(duì)于處理器89可能是不明確的。在圖20所示的構(gòu)架中，功能模 塊通過SPI多路復(fù)用器彼此隔離并和總線系統(tǒng)隔離，并且模塊可以根據(jù)需要被關(guān)閉而不影 響SPI總線的加載或完整性。此外，主控制器可以在上電自檢期間順序?qū)ぶ访總€(gè)模塊，以確 保每個(gè)模塊正常運(yùn)作。如果發(fā)現(xiàn)模塊故障，主控制器可以識(shí)別故障模塊，例如根據(jù)與故障模 塊相關(guān)的地址。另外，如前所述，SPI總線系統(tǒng)和SPI多路復(fù)用器也被編程，以允許未選擇的功能 模塊通過驅(qū)動(dòng)特定信號(hào)線，例如MISO信號(hào)，請(qǐng)求連接到主SPI總線。通過在功能模塊未被選 擇時(shí)改變MISO信號(hào)的狀態(tài)，功能模塊使得SPI多路復(fù)用器向主控制器提供中斷請(qǐng)求信號(hào)。 主控制器可以通過對(duì)SPI多路復(fù)用器查詢特定模塊地址請(qǐng)求連接來服務(wù)該中斷請(qǐng)求，并隨 后選擇該模塊以便連接和數(shù)據(jù)通信。盡管圖20所示的示例中從端口使用MISO信號(hào)線來表示服務(wù)請(qǐng)求，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用單獨(dú)專用的信號(hào)線來表示服務(wù)請(qǐng)求。(10)供電和充電子系統(tǒng)如圖19所示，感測(cè)頭55包括供電和充電子系統(tǒng)，向感測(cè)頭55供電。供電和充電 子系統(tǒng)包括電源94、充電器515、充電連接器516、氣體壓力計(jì)514和電池517。電池517包括一個(gè)或多個(gè)蓄電單元，例如可充電電池，一次性電池，化學(xué)電池，燃 料電池，電容性蓄電設(shè)備，例如超級(jí)電容等，或者其任意組合。在一個(gè)實(shí)施例中，電池517包 括一個(gè)或多個(gè)鋰 離子或鋰聚合物電池組。如果提供可充電電池，可以通過將充電連接器516連接至外部電源，如AC或DC電 源，對(duì)電池進(jìn)行充電。充電器515控制和調(diào)整適于對(duì)電池517進(jìn)行充電的充電電流和電壓。 提供電源94，以將電池517和/或外部電源的供電轉(zhuǎn)換成適于感測(cè)頭55的水平。氣體壓力計(jì)514監(jiān)控、測(cè)量和計(jì)算多個(gè)電池參數(shù)和工作狀態(tài)，并且提供有關(guān)電池 和/或充電狀況的不同類型的信息，包括電流、可用容量、耗盡時(shí)間、充滿時(shí)間、充電狀態(tài)、 電池溫度、電壓、充電狀況(charging status)、放電和充電電流、低電壓閾值等，并補(bǔ)償自 放電、老化、溫度、和放電率。氣體壓力計(jì)514可以追蹤(記錄)電池充電/放電全周期的 數(shù)量以便預(yù)測(cè)電池517的剩余壽命。例如，可充電電池，如鎳(Nickle)金屬氫化物或鋰離 子電池，通常被認(rèn)為具有大約500個(gè)充電和放電全周期的使用壽命。氣體壓力計(jì)514根據(jù) 電池的使用記錄預(yù)測(cè)何時(shí)需要更換電池。信息可以由時(shí)間、使用次數(shù)或電池可被充電或放 電的全周期數(shù)來表示。在另一個(gè)實(shí)施例中，氣體壓力計(jì)514根據(jù)當(dāng)前電池容量和與過去定位過程中功率 消耗的歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)可用工作時(shí)間的一段時(shí)間。例如，氣體壓力計(jì)514預(yù)測(cè)電池具有對(duì) 感測(cè)頭定位工作可供電10小時(shí)的容量。該信息使得技術(shù)人員能更好估計(jì)在電池沒電前他 或她有多少時(shí)間來完成當(dāng)前定位過程，或決定鑒于預(yù)期的工作量，是否應(yīng)當(dāng)對(duì)特定感測(cè)頭 進(jìn)行再充電。在另一個(gè)實(shí)施例中，氣體壓力計(jì)514根據(jù)當(dāng)前電池容量和當(dāng)前充電狀況或過去充 電(歷史)記錄來預(yù)測(cè)需要多少時(shí)間使電池充滿電。有關(guān)電池514和充電或使用狀況的信息可以通過用戶接口 74傳達(dá)給用戶，例如當(dāng) 感測(cè)頭在使用或充電時(shí)。氣體壓力計(jì)514可以用bqJUNIOR系列芯片實(shí)現(xiàn)，所述bqJUNIOR 系列芯片可從Texas Instruments, Inc.獲得。在一個(gè)實(shí)施例中，除了使用外部電源，例如工廠(商店)AC電源，對(duì)電池517進(jìn)行 充電之外，充電器515包括備用電源，用于在外部電源由于電源故障或電源線斷開而不能 被感測(cè)頭使用時(shí)對(duì)電池517進(jìn)行充電。備用電源可以是任何類型的蓄電設(shè)備，如可充電電 池、一次性電池、化學(xué)電池、燃料電池，電容性蓄電設(shè)備，例如超級(jí)電容或升壓電容等，或其 任意組合。備用蓄電設(shè)備具有足夠的容量對(duì)完全耗盡的電池517進(jìn)行再充電。當(dāng)工廠(商店)AC電源可用時(shí)，電池517可以通過工廠(商店)AC電源或備用蓄 電設(shè)備進(jìn)行再充電。當(dāng)工廠(商店)AC電源未連接或不可用時(shí)，電池517只能通過備用蓄 電設(shè)備進(jìn)行再充電。這種設(shè)計(jì)使得電池517能夠在工廠(商店)AC電源完全斷開時(shí)也能再 充電。備用蓄電設(shè)備可以在工廠(商店)AC電源連接至充電連接器516時(shí)在正常再充電過 程中被再充電。另外，備用蓄電設(shè)備可以單獨(dú)再充電，例如通過向燃料電池添加燃料，或用 另一充滿電的蓄電設(shè)備進(jìn)行更換。
在另一個(gè)實(shí)施例中，定位系統(tǒng)包括對(duì)接裝置，用于可分開地接收感測(cè)頭并對(duì)所接 收的感測(cè)頭進(jìn)行再充電。當(dāng)感測(cè)頭?？吭趯?duì)接裝置中時(shí)，電池517通過連接至對(duì)接裝置的 AC或DC電源，和/或通過設(shè)置在對(duì)接裝置中的備用蓄電設(shè)備進(jìn)行再充電。在另一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)頭55包括可選的振動(dòng)檢測(cè)電路，利用數(shù)字智能MEMs設(shè)備檢測(cè)自由下落。振動(dòng)控制器可以用Texas Instruments的MPS430微控制器實(shí)現(xiàn)，它從智能 MEMS設(shè)備采集加速度數(shù)據(jù)并記錄下落持續(xù)時(shí)間，以確定下落是否實(shí)際發(fā)生并且獲得和記錄 有關(guān)下落的信息，例如下落時(shí)間和/或此沖擊的峰值加速度，用于評(píng)估損壞和故障診斷。高級(jí)電源管理本發(fā)明的示例性定位系統(tǒng)執(zhí)行高級(jí)電源管理，以降低非必要功率消耗。通過降低 功率消耗，充電之間的工作時(shí)間得以延長。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)執(zhí)行高級(jí)電源管理時(shí)，管理處理器560確定是否發(fā)生一個(gè)或 多個(gè)預(yù)設(shè)事件。如果確實(shí)發(fā)生至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件，管理處理器560控制感測(cè)頭55以執(zhí)行規(guī) 定的步驟，以進(jìn)入節(jié)電模式，所述節(jié)電模式比正常工作模式消耗更少電能但不是完全關(guān)閉 對(duì)整個(gè)感測(cè)頭55的供電。指定預(yù)設(shè)事件的數(shù)據(jù)和規(guī)定的步驟可以利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程系 統(tǒng)動(dòng)態(tài)取回或存儲(chǔ)在管理處理器560可訪問的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備中，如閃存592。在一個(gè)實(shí)施例中，規(guī)定的步驟包括發(fā)出控制信號(hào)以控制電路板75上的適當(dāng)功能 模塊和/或部件進(jìn)入休眠模式，所述休眠模式通過斷開部分或全部向一些或所有功能模塊 或部件的供電，比正常工作模式消耗更少的電能。在另一個(gè)實(shí)施例中，規(guī)定的步驟包括重新設(shè)置感測(cè)頭的功能模塊或部件的工作， 例如通過降低數(shù)據(jù)采樣率，降低成像目標(biāo)的分辨率，降低從功能模塊或外圍設(shè)備提取數(shù)據(jù) 的頻率等。例如，管理處理器560可被命令在消耗更少電力的模式工作，這通過斷開對(duì)管理 處理器560內(nèi)部的不同外圍構(gòu)件的供電，降低一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率，或關(guān)閉一個(gè)或 多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)等來實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)控制信號(hào)，如實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)，調(diào)節(jié)或改變管理處理器560 或DSP控制器61的工作。管理處理器560和/或DSP控制器61被設(shè)定在節(jié)電模式工作，例 如通過斷開對(duì)管理處理器560內(nèi)部的不同外圍構(gòu)件的供電，降低一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻 率，和/或關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)等來實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)定期喚醒管理處理器560或 DSP控制器61。管理處理器560或DSP控制器61隨后執(zhí)行需要的任務(wù)并且一旦在完成任 務(wù)后返回到節(jié)電模式，直到實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)喚醒它們。如果沒有任務(wù)要執(zhí)行，管理處理器560 或DSP控制器61立即返回到節(jié)電模式。例如，如果實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)每0. 1秒喚醒管理處理器560和/或DSP控制器61，并且 在數(shù)據(jù)采集周期過程中所采集的每批數(shù)據(jù)需要管理處理器560或DSP控制器61的IOmsec 的處理時(shí)間，管理處理器560或DSP控制器61僅需要在IOmsec處理期間被喚醒，并且可以 在接下來的90msec回到休眠模式，直到再次被實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)喚醒。在一種節(jié)電模式中，持續(xù)向電路板75上的某些構(gòu)件或一些功能模塊供電，所述構(gòu) 件或功能模塊例如傾角計(jì)模塊570中的縱傾角傳感器，用戶接口 74上的按鈕(用于用戶將 感測(cè)頭從節(jié)電模式喚醒)，無線通信接口(用于向主機(jī)系統(tǒng)100傳輸信號(hào)和從主機(jī)系統(tǒng)100 接收信號(hào))，等等。這些構(gòu)件在節(jié)電模式被持續(xù)供電，允許檢測(cè)喚醒事件，所述喚醒事件表示 感測(cè)頭55需要退出節(jié)電模式。喚醒事件的示例包括
由傾角計(jì)模塊579中的縱傾角傳感器檢測(cè)到的震動(dòng)或運(yùn)動(dòng)；從主機(jī)系統(tǒng)100經(jīng)由無線通信接口模塊552接收的喚醒信號(hào)；用戶接口 74上的按鈕，表示用戶希望操作定位系統(tǒng)；由配對(duì)感測(cè)頭造成并由空間關(guān)系傳感器模塊65檢測(cè)到的空間關(guān)系變化；......等等。當(dāng)喚醒事件發(fā)生時(shí)，向管理處理器560發(fā)送中斷。作為對(duì)中斷信號(hào)的響應(yīng)，管理處理器560發(fā)出命令，以喚醒一個(gè)或多個(gè)先前處于節(jié)電模式的功能模塊或部件。在一個(gè)實(shí)施 例中，當(dāng)感測(cè)頭在節(jié)電模式工作時(shí)，管理處理器560以降低非必要功率消耗的模式工作。例 如，管理處理器560可以斷開向管理處理器560內(nèi)部的不同外圍組件的供電，降低一個(gè)或多 個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率，或甚至關(guān)閉(斷開)一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，等等。喚醒電路監(jiān)控中斷信 號(hào)的到來。當(dāng)表示喚醒事件出現(xiàn)的中斷信號(hào)到達(dá)時(shí)，喚醒電路發(fā)出控制信號(hào)，以喚醒管理處 理器560和/或一個(gè)或多個(gè)功能模塊或組件。觸發(fā)進(jìn)入節(jié)電模式的示例性事件包括在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)缺少測(cè)量角度變化，如兩次測(cè)量間的差異低于預(yù)定百分比；由攝像模塊61獲得的目標(biāo)定向缺少變化，如兩次測(cè)量間的差異低于預(yù)定百分比；由攝像模塊61捕獲的目標(biāo)圖像缺少變化，如兩個(gè)連續(xù)圖像間的差異低于預(yù)定百 分比；來自傾角計(jì)模塊579的測(cè)量結(jié)果缺少變化，如兩次測(cè)量間的差異低于預(yù)定百分 比；來自空間關(guān)系傳感器模塊65的測(cè)量結(jié)果缺少變化，如兩次測(cè)量間的差異低于預(yù) 定百分比；來自電位計(jì)模塊577的測(cè)量結(jié)果缺少變化，如兩次測(cè)量間的差異低于預(yù)定百分 比；按下的按鈕，表示用戶命令進(jìn)入節(jié)電模式；從主機(jī)系統(tǒng)100收到命令，進(jìn)入節(jié)電模式；收到信號(hào)，表示一個(gè)或多個(gè)功能模塊處于休眠模式；由特定功能模塊獲取的數(shù)據(jù)缺少變化；和電池低電量指示；預(yù)定時(shí)間段中沒有目標(biāo)圖像；讀取指示應(yīng)當(dāng)進(jìn)入節(jié)電模式的實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)；指派的任務(wù)完成；......等等。規(guī)定步驟的示例包括斷開對(duì)感測(cè)頭的一個(gè)或多個(gè)功能模塊和/或組件的部分或全部供電；降低從一個(gè)或多個(gè)功能模塊或外圍設(shè)備提取數(shù)據(jù)的頻率；降低一個(gè)或多個(gè)功能模塊獲取數(shù)據(jù)的采樣率，如降低攝像模塊61捕獲目標(biāo)圖像 的頻率或空間關(guān)系傳感器模塊65采樣來自配對(duì)感測(cè)頭的信號(hào)的頻率；
降低執(zhí)行從一個(gè)或多個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)的計(jì)算的頻率；如果一個(gè)或多個(gè)功能模塊處于休眠模式，則跳過服務(wù)一個(gè)或多個(gè)功能模塊；和在需要更少計(jì)算功率或使用更少數(shù)據(jù)的模式工作，例如降低攝像模塊61或空間關(guān)系傳感器模塊65捕獲圖像的分辨率或頻率；通過打開更少的LED來降低LED陣列模塊83的照明強(qiáng)度；通過縮短照明時(shí)間或降低工作周期來改變LED陣列模塊83的照明作業(yè)；選擇性地清除從一個(gè)或多個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)；關(guān)閉對(duì)DSP控制器561的供電；激活用戶接口 74上的通知信號(hào)；降低由LED陣列模塊83產(chǎn)生的照明強(qiáng)度；降低無線通信模塊與配對(duì)感測(cè)頭或主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信的頻率；斷開對(duì)管理處理器560或DSP控制器61內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍組件的供電；降低用于管理處理器560或DSP控制器61的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；停止產(chǎn) 生用于管理處理器560或DSP控制器61的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)；命令一個(gè)或多個(gè)功能模塊 上的一個(gè)或多個(gè)控制器進(jìn)入休眠模式或節(jié)電模式；等等。應(yīng)當(dāng)理解，預(yù)設(shè)事件中的一個(gè)或任意組合可以與本文所述規(guī)定步驟的一個(gè)或任意 組合相結(jié)合。還應(yīng)當(dāng)理解，通過選擇性地將預(yù)設(shè)事件分組和/或?qū)⒁?guī)定步驟分組成不同的 小組或群，可以獲得節(jié)電的多個(gè)等級(jí)(水平)。每個(gè)預(yù)設(shè)事件或規(guī)定步驟可被指定到一個(gè)或 多個(gè)小組或群。通過執(zhí)行一組或多組規(guī)定步驟來響應(yīng)一組或多組預(yù)設(shè)事件的出現(xiàn)，可以獲 得不同的節(jié)電等級(jí)。管理處理器560記錄跟蹤每個(gè)功能模塊或組件的工作模式。例如，每個(gè)功能模塊 或組件可以改變通過管理處理器560可讀的信號(hào)線的狀態(tài)，表示功能模塊或組件在正常工 作模式或休眠模式工作。如果出現(xiàn)中斷信號(hào)，表示感測(cè)頭55應(yīng)當(dāng)從節(jié)電模式退出，管理處理器560控制感 測(cè)頭執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)步驟，以退出節(jié)電模式。預(yù)設(shè)步驟的示例包括下述至少一個(gè)開通對(duì)至少一個(gè)功能模塊或組件的部分或全部供電；增加從至少一個(gè)功能模塊或組件提取數(shù)據(jù)的頻率；增加至少一個(gè)功能模塊獲取感測(cè)數(shù)據(jù)的采樣率；增加執(zhí)行從至少一個(gè)功能模塊或組件接收到的數(shù)據(jù)的計(jì)算的頻率；恢復(fù)服務(wù)至少一個(gè)功能模塊或組件；和激活通知信號(hào)，所述通知信號(hào)表示感測(cè)頭已離開節(jié)電模式；......等等。 應(yīng)當(dāng)理解，不同類型的控制信號(hào)，用于離開節(jié)電模式的不同預(yù)設(shè)步驟，用于觸發(fā)進(jìn) 入節(jié)電模式的不同預(yù)設(shè)事件，和用于進(jìn)入節(jié)電模式的不同規(guī)定步驟可以混合和結(jié)合，以獲 得不同的節(jié)電等級(jí)。還應(yīng)當(dāng)理解，多個(gè)節(jié)電等級(jí)可以通過選擇性地將不同類型的中斷，用于離開節(jié)電模式的不同預(yù)設(shè)步驟，用于觸發(fā)進(jìn)入節(jié)電模式的不同預(yù)設(shè)事件，以及用于進(jìn)入節(jié)電模式的不同規(guī)定步驟分組成不同的小組或群來獲得。每個(gè)中斷，每個(gè)用于離開節(jié)電模式 的預(yù)設(shè)步驟，每個(gè)預(yù)設(shè)事件，和每個(gè)用于進(jìn)入節(jié)電模式的規(guī)定步驟可被指定到一個(gè)或多個(gè) 小組或群。通過混合和結(jié)合不同小組或群可以獲得不同的節(jié)電等級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，感 測(cè)頭執(zhí)行自適應(yīng)電源管理。管理處理器560間歇地檢查功能模塊或組件(例如DSP控制器 561)是否缺少活動(dòng)性達(dá)一預(yù)定時(shí)間段。如果確定功能模塊或組件的不活動(dòng)狀態(tài)超過預(yù)定時(shí) 間段，管理處理器560逐步改變功能模塊或組件的作業(yè)，或改變管理處理器560關(guān)于功能模 塊或組件的工作的方式，以降低功率消耗。例如，管理控制器560逐步減慢從功能模塊或組 件讀取數(shù)據(jù)的頻率。不活動(dòng)的時(shí)間越長，讀取的頻率越低，直到讀取停止并且對(duì)功能模塊或 組件的供電斷開。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果所發(fā)生的預(yù)設(shè)事件在由至少一個(gè)功能模塊獲得 的數(shù)據(jù)上缺少變化，規(guī)定步驟包括逐步地降低從至少一個(gè)功能模塊讀取數(shù)據(jù)的頻率。數(shù)據(jù) 缺少變化保持地越長，讀取頻率越低，直到讀取停止并且對(duì)功能模塊或組件的供電斷開。如 果所發(fā)生的預(yù)設(shè)事件是低速率測(cè)量變化，規(guī)定步驟包括逐步地降低從至少一個(gè)功能模塊讀 取數(shù)據(jù)的頻率。測(cè)量變化保持在低速率的時(shí)間越長，讀取頻率越低，直到讀取停止并且對(duì)功 能模塊或組件的供電斷開。圖21A示出了自適應(yīng)電源管理的示例工作，其中自適應(yīng)電源管理通過功能模塊改 變下次采樣的時(shí)間間隔或通過管理處理器560改變下次從功能模塊讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔。 左坐標(biāo)軸表示功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間間隔，而右坐標(biāo)軸是管理處理器560從功能模塊讀取 數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔。水平坐標(biāo)軸是時(shí)間推移。在時(shí)區(qū)I中，不活動(dòng)時(shí)間小于最低閾值，表示功能模塊在正常工作模式工作。相應(yīng) 地，通過管理處理器560下次從功能模塊讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔被設(shè)定為默認(rèn)讀取間隔Td。 在時(shí)區(qū)II中，不活動(dòng)時(shí)間超過第一不活動(dòng)閾值，通過管理處理器560下次從功能模塊讀取 數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔增大到tl，tl比默認(rèn)讀取間隔Td長。由于管理處理器560在讀取之間在 節(jié)電模式工作，并且可以更少服務(wù)功能模塊來響應(yīng)功能模塊的更長不活動(dòng)間隔，非必要功 率消耗得以降低。在時(shí)區(qū)III中，隨著功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間繼續(xù)增大并且超過第二閾值，通過管 理處理器560下次從功能模塊讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔又一次增大到t2，以便進(jìn)一步降低通過 管理處理器560的服務(wù)頻率。在時(shí)區(qū)IV和V中，工作類似于對(duì)于時(shí)區(qū)II和III的描述，以 便逐步增大下次從功能模塊讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，并降低非必要功率消耗。如果不活動(dòng)時(shí)間繼續(xù)增大并超過第四閾值，下次從功能模塊讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔 現(xiàn)在為t5，t5設(shè)定為無窮大，表示管理處理器560會(huì)完全停止從功能模塊訪問數(shù)據(jù)?？刂?信號(hào)會(huì)被發(fā)出，以命令功能模塊進(jìn)入休眠模式。圖21B示出了自適應(yīng)電源管理的另一個(gè)示例。類似于圖21A所示的示例，針對(duì)功 能模塊的下次讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔根據(jù)功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間間隔進(jìn)行調(diào)整。如圖21B所 示，功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間被測(cè)量并被提供給乘法器，所述乘法器將輸入的不活動(dòng)時(shí)間與 常量或變量倍數(shù)k相乘，其中k為實(shí)數(shù)。乘法器的輸出用作下次從功能模塊讀取數(shù)據(jù)的新 時(shí)間間隔。如果功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間增大，則下次讀取時(shí)間間隔也增大。這種機(jī)制降低 了對(duì)功能模塊的非必要讀取或服務(wù)。因此，降低了功率消耗。在圖21A和21B所示的示例操作中，如果出現(xiàn)中斷信號(hào)，表示功能模塊應(yīng)被喚醒，不活動(dòng)時(shí)間被重置為零或任意預(yù)定數(shù)。結(jié)果，在圖21A所示的示例中，由管理處理器560下次從功能模塊讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔再次被設(shè)定為Td，即默認(rèn)的讀取間隔。對(duì)于圖21A和21B所述的相同技術(shù)可用于改變或改動(dòng)功能模塊捕獲或采樣數(shù)據(jù)的 采樣間隔。例如，所述技術(shù)可用于改變攝像模塊61捕獲目標(biāo)圖像的頻率，其中所述目標(biāo)連 接至車輛同側(cè)的前輪。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，自適應(yīng)電源管理可以根據(jù)由功能模塊獲得或感測(cè)的數(shù)據(jù)變化 率實(shí)現(xiàn)。讀取變化越少，讀取頻率越低，直到讀取停止并且功能模塊或組件被命令進(jìn)入休眠 模式。管理處理器560不斷監(jiān)控由功能模塊獲得的數(shù)據(jù)變化率，并將該變化率與多個(gè)預(yù)設(shè) 閾值進(jìn)行比較，按照對(duì)圖21A和21B所述技術(shù)相似的方式。例如，如果變化率低于預(yù)定閾值， 管理處理器560逐步降低讀取頻率。在另一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)頭默認(rèn)設(shè)定以節(jié)電模式工作，所述節(jié)電模式斷開對(duì)電路 板75上一個(gè)或多個(gè)功能模塊或組件的部分或全部供電。只有當(dāng)中斷信號(hào)到達(dá)管理處理器 560時(shí)，一個(gè)或多個(gè)選定的功能模塊或組件被喚醒以執(zhí)行預(yù)期的功能或計(jì)算。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，嚴(yán)重低電量狀況觸發(fā)一組獨(dú)特的規(guī)定步驟，所述步驟通過降 低用于計(jì)算定位參數(shù)的數(shù)據(jù)量或改變功能模塊或組件的工作方式來延長電池壽命。例如， 規(guī)定步驟可以包括降低管理處理器560的數(shù)據(jù)采集頻率，降低功能模塊的數(shù)據(jù)采樣率，停 用非必要設(shè)備，改變一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率，和/或利用較低分辨率捕獲圖像。電池狀 況可由氣體壓力計(jì)514向管理處理器560報(bào)告。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用了獨(dú)特的圖像感測(cè)設(shè)置，來降低功率消耗。如前結(jié)合圖19 所述，空間關(guān)系傳感器模塊65利用光束角檢測(cè)技術(shù)，以檢測(cè)對(duì)配對(duì)感測(cè)頭的相對(duì)位置。如 前針對(duì)圖6所述，傳感器模塊65包括線性圖像傳感器87，所述傳感器87可利用3648像素 線性CCD實(shí)現(xiàn)；和光圈86，用于檢測(cè)由相對(duì)頭57中類似傳感器模塊投射的光束。來自相對(duì) 頭57的IR光/放射線經(jīng)由光圈86被線性圖像傳感器87感測(cè)。傳感器87上來自其它頭 的IR光被檢測(cè)到的準(zhǔn)確點(diǎn)表示其它頭在頭55中傳感器87上的入射光的相對(duì)角。申請(qǐng)人:注意到只有一部分3648像素需要執(zhí)行光束角檢測(cè)(“有效像素”)，而其它 部分的像素對(duì)于光束角檢測(cè)是冗余的或不傳遞有意義數(shù)據(jù)(“無效像素”)。在一個(gè)實(shí)施例 中，只需要1000個(gè)像素來獲得精確測(cè)量車輪束角所需的希望測(cè)量范圍和分辨率?？臻g關(guān)系 傳感器65將光圈86設(shè)置在相對(duì)CXD傳感器的獨(dú)特位置處，使得曝光于來自配對(duì)頭57的IR 光的像素是在讀取周期中首先從CCD移位寄存器移出的1000個(gè)像素，其中所述像素需要 執(zhí)行光束角檢測(cè)。在讀取周期中，只有由這1000個(gè)像素產(chǎn)生的像素?cái)?shù)據(jù)被移出CCD。來自 無效像素的剩余像素被清除并且空間關(guān)系傳感器模塊65被關(guān)閉直到另一次讀取的時(shí)間到 了。在另一個(gè)實(shí)施例中，一些類型的傳感器，如CMOS傳感器，允許通過在讀取周期中直接尋 址有效像素來直接訪問(讀取)感興趣的像素。盡管前文描述了被認(rèn)為是最佳模式和/或其它示例，應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)其進(jìn)行各 種改進(jìn)，并且本文所述的主題可以用不同形式和示例實(shí)現(xiàn)，并且可以在多個(gè)應(yīng)用中應(yīng)用該 教導(dǎo)，而本文只描述了其中的一些。希望通過所附權(quán)利要求書來要求保護(hù)落入本發(fā)明實(shí)際 范圍的任何和所有的應(yīng)用、改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
一種車輪定位頭，所述車輪定位頭被設(shè)置以獲取可用于計(jì)算車輛的車輪定位參數(shù)的測(cè)量結(jié)果，其中定位頭可在第一工作模式和比第一工作模式消耗更少功率的第二工作模式運(yùn)行，并且作為對(duì)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的發(fā)生的響應(yīng)，車輪定位頭從第一工作模式切換至第二工作模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位頭，包括一個(gè)或多個(gè)功能模塊，每一個(gè)功能模塊被設(shè)置成執(zhí)行指定的功能；和 數(shù)據(jù)處理器，它連接至功能模塊，用于處理數(shù)據(jù)，其中當(dāng)進(jìn)入第二工作模式時(shí)，數(shù)據(jù)處理器發(fā)出命令以便選擇性地調(diào)整定位頭的運(yùn)行， 來響應(yīng)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的發(fā)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位頭，其中在第二工作模式期間，數(shù)據(jù)處理器通過下述方 式中的至少一種進(jìn)入消耗更少功率的工作模式；降低數(shù)據(jù)處理器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；和 斷開對(duì)數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位頭，其中功能模塊包括下述中的至少一個(gè) 無線通信接口，它被設(shè)置成與計(jì)算機(jī)或配對(duì)定位頭進(jìn)行通信；至少一個(gè)傾角傳感器，用于感測(cè)定位頭的傾角； 旋轉(zhuǎn)傳感器；圖像傳感器，用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表示獲取的與車輪相關(guān)的目標(biāo)的圖像；空間關(guān)系傳感器，用于測(cè)量定位頭和配對(duì)定位頭之間的空間關(guān)系；照明設(shè)備，它被設(shè)置以照明目標(biāo)；電池，它被設(shè)置成對(duì)定位頭供電；氣體壓力計(jì)，它被設(shè)置成生成與電池相關(guān)的信息；和用戶接口，它被設(shè)置以輸出信息和輸入命令。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位頭，其中數(shù)據(jù)處理器在執(zhí)行預(yù)儲(chǔ)存的機(jī)器可讀指令后， 通過選擇性地執(zhí)行對(duì)應(yīng)于相應(yīng)發(fā)生的預(yù)設(shè)事件的一個(gè)或多個(gè)規(guī)定步驟，控制定位頭進(jìn)入第 二工作模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位頭，其中數(shù)據(jù)處理器選擇性地在第一處理器工作模式和比第一處理器工作模式消耗更少功率 的第二處理器工作模式之間切換，和根據(jù)處理從功能模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)所需的時(shí)間段，確定數(shù)據(jù)處理器保持在第一處理器 工作模式的時(shí)間段。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位頭，其中數(shù)據(jù)處理器選擇性地在第一處理器工作模式和比第一處理器工作模式消耗更少功率 的第二處理器工作模式之間切換，和數(shù)據(jù)處理器根據(jù)讀取的實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)從第二處理器工作模式切換至第一處理器工作 模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位頭，其中至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件包括下述中的至少一種低 電量水平，由至少一個(gè)功能模塊獲取的數(shù)據(jù)缺少變化，測(cè)量的變化率低，輸入信號(hào)通知進(jìn)入 第二工作模式，一個(gè)功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間增加，完成分配的任務(wù)，讀取時(shí)鐘信號(hào)，和，從計(jì)算機(jī)收到指令進(jìn)入第二工作模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位頭，其中一個(gè)或多個(gè)規(guī)定步驟包括下述中的至少一個(gè) 斷開對(duì)至少一個(gè)功能模塊或數(shù)據(jù)處理器的部分或者全部供電；降低從至少一個(gè)功能模塊提取數(shù)據(jù)的頻率；降低至少一個(gè)功能模塊獲取感測(cè)數(shù)據(jù)的采樣率；降低對(duì)從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的頻率；跳過對(duì)至少一個(gè)功能模塊的服務(wù)；改變至少一個(gè)功能模塊的運(yùn)行；選擇性地清除從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)；降低數(shù)據(jù)處理器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；斷開對(duì)數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；降低至少一個(gè)功能模塊上控制器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；斷開對(duì)至少一個(gè)功能模塊上控制器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；和激活通知信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的定位頭，其中改變至少一個(gè)功能模塊的運(yùn)行包括下述中的 至少一個(gè)降低至少一個(gè)功能模塊捕獲目標(biāo)圖像的頻率；將至少一個(gè)功能模塊捕獲目標(biāo)圖像的分辨率切換至較低的圖像分辨率； 降低由至少一個(gè)功能模塊產(chǎn)生的照明強(qiáng)度； 改變至少一個(gè)功能模塊的照明作業(yè)；降低至少一個(gè)功能模塊感測(cè)來自配對(duì)定位頭的信號(hào)的頻率；和 降低至少一個(gè)功能模塊與配對(duì)定位頭或者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信的頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定位頭，其中如果發(fā)生的預(yù)設(shè)事件是增加一個(gè)功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間，所述規(guī)定步驟包括 測(cè)量所述一個(gè)功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間；和根據(jù)所測(cè)得的不活動(dòng)時(shí)間，逐步降低從所述一個(gè)功能模塊讀取數(shù)據(jù)的頻率； 如果發(fā)生的預(yù)設(shè)事件是由至少一個(gè)功能模塊獲取的數(shù)據(jù)缺少變化，所述規(guī)定步驟包括逐步降低從至少一個(gè)功能模塊讀取數(shù)據(jù)的頻率；和 如果發(fā)生的預(yù)設(shè)事件是測(cè)量的變化率低，所述規(guī)定步驟包括 逐漸降低從至少一個(gè)功能模塊讀取數(shù)據(jù)的頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定位頭，還包括喚醒電路，所述喚醒電路被設(shè)置成監(jiān)控中斷 信號(hào)的存在，所述中斷信號(hào)表示定位頭應(yīng)當(dāng)退出第二工作模式并且進(jìn)入第一工作模式，其 中當(dāng)檢測(cè)到中斷信號(hào)時(shí)數(shù)據(jù)處理器在執(zhí)行預(yù)存儲(chǔ)的機(jī)器可讀指令后，通過執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)步驟來控制定 位頭退出第二工作模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的定位頭，其中預(yù)設(shè)步驟包括下述中的至少一個(gè) 開通對(duì)至少一個(gè)功能模塊或定位頭上的其它組件的部分或全部供電； 增加從至少一個(gè)功能模塊提取數(shù)據(jù)的頻率；增加至少一個(gè)功能模塊獲取感測(cè)數(shù)據(jù)的采樣率； 增加對(duì)從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的頻率； 恢復(fù)對(duì)至少一個(gè)功能模塊的服務(wù)；如果功能模塊的運(yùn)行在第二工作模式期間被改變，則恢復(fù)至少一個(gè)功能模塊的正常運(yùn)行；停止清除從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)； 增加數(shù)據(jù)處理器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率； 開通對(duì)數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電； 增加至少一個(gè)功能模塊上控制器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率； 開通對(duì)至少一個(gè)功能模塊上控制器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；和 激活通知信號(hào)，所述通知信號(hào)表示定位頭已退出第二工作模式。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的定位頭，其中根據(jù)下述中的至少一個(gè)生成中斷信號(hào) 由至少一個(gè)功能模塊檢測(cè)到的振動(dòng)或運(yùn)動(dòng)；從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)由無線通信接口接收到的喚醒信號(hào)； 輸入信號(hào)，所述輸入信號(hào)表示用戶希望運(yùn)行定位頭； 讀取時(shí)鐘信號(hào)；和由配對(duì)定位頭引起并由空間關(guān)系傳感器檢測(cè)到的空間關(guān)系變化。
15. 一種車輪定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一對(duì)被動(dòng)頭，每個(gè)被動(dòng)頭包括目標(biāo)，用于與車輛 的第一對(duì)車輪結(jié)合安裝；一對(duì)如權(quán)利要求1所述類型的主動(dòng)定位頭，用于與車輛的第二對(duì) 車輪結(jié)合安裝，并用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)包括一個(gè)目標(biāo)的圖像的表示；與至少一 個(gè)主動(dòng)定位頭相關(guān)的空間關(guān)系傳感器，用于測(cè)量主動(dòng)定位頭之間的關(guān)系，和計(jì)算機(jī)，用于處 理有關(guān)觀察目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)和來自空間關(guān)系傳感器的關(guān)系數(shù)據(jù)，以便計(jì)算車輛的至少一個(gè) 定位測(cè)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪定位系統(tǒng)，其中空間關(guān)系傳感器包括兩個(gè)相關(guān)的角度 感測(cè)模塊，一個(gè)模塊與每個(gè)主動(dòng)定位頭相關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪定位系統(tǒng)，其中每個(gè)感測(cè)模塊包括 發(fā)射器，用于發(fā)射光束；光圈；和圖像傳感器，用于感測(cè)通過光圈的入射光束的角度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪定位系統(tǒng)，其中與至少一個(gè)定位頭關(guān)聯(lián)的空間關(guān)系傳 感器包括照明器和安裝在主動(dòng)定位頭的第一個(gè)上的攝像機(jī)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪定位系統(tǒng)，其中至少一個(gè)主動(dòng)定位頭還包括至少一個(gè)傾角傳感器，用于在所述一個(gè)主動(dòng)定位頭安裝在 車輪上時(shí)，感測(cè)所述一個(gè)主動(dòng)定位頭的傾角；和計(jì)算機(jī)，它被編程以計(jì)算車輛的至少一個(gè)測(cè)量結(jié)果，來響應(yīng)感測(cè)到的傾角。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輪定位系統(tǒng)，其中至少一個(gè)傾角傳感器包括縱傾角傾角 傳感器和外傾角傾角傳感器。
21. 一種車輪定位頭，所述定位頭用于車輪定位系統(tǒng)，并且可在第一工作模式和比第一 工作模式消耗更少功率的第二工作模式運(yùn)行，所述車輪定位頭包括外殼，安裝在車輛的第一車輪上；和 一個(gè)或多個(gè)功能模塊，包括下述中的至少一個(gè)圖像傳感器，它安裝在外殼上，用于產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)包括與另一車輪相關(guān) 的目標(biāo)的圖像的表示；至少一個(gè)傾角傳感器，它安裝至外殼，在定位頭安裝在車輪上時(shí)所述傾角傳感器用于 感測(cè)定位頭的傾角；空間關(guān)系傳感器，它被設(shè)置成當(dāng)定位頭安裝在車輛的兩個(gè)車輪上時(shí)，測(cè)量定位頭和配 對(duì)定位頭的相對(duì)空間關(guān)系；和通信接口，用于向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)響應(yīng)圖像數(shù)據(jù)和感測(cè)的關(guān)系； 數(shù)據(jù)處理器，它在執(zhí)行機(jī)器可讀指令后，控制定位頭從第一工作模式切換至第二工作 模式，來響應(yīng)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的發(fā)生。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的定位頭，其中數(shù)據(jù)處理器在執(zhí)行預(yù)存儲(chǔ)的機(jī)器可讀指令 后，通過選擇性地執(zhí)行對(duì)應(yīng)于相應(yīng)發(fā)生的預(yù)設(shè)事件的一個(gè)或多個(gè)規(guī)定步驟，控制定位頭進(jìn) 入第二工作模式。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的定位頭，其中至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件包括下述中的至少一個(gè) 低電量水平，由至少一個(gè)功能模塊獲取的數(shù)據(jù)缺少變化，測(cè)量的變化率低，輸入信號(hào)通知進(jìn) 入第二工作模式，一個(gè)功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間增加，完成分配的任務(wù)，讀取時(shí)鐘信號(hào)，和從 計(jì)算機(jī)收到指令進(jìn)入第二工作模式。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的定位頭，其中一個(gè)或多個(gè)規(guī)定步驟包括下述中的至少一個(gè)斷開對(duì)至少一個(gè)功能模塊或數(shù)據(jù)處理器的部分或者全部供電；降低從至少一個(gè)功能模塊提取數(shù)據(jù)的頻率；降低至少一個(gè)功能模塊獲取感測(cè)數(shù)據(jù)的采樣率；降低對(duì)從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的頻率；跳過對(duì)至少一個(gè)功能模塊的服務(wù)；改變至少一個(gè)功能模塊的運(yùn)行；選擇性地清除從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)；降低數(shù)據(jù)處理器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；斷開對(duì)數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；降低至少一個(gè)功能模塊上控制器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；斷開對(duì)至少一個(gè)功能模塊上控制器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；和激活通知信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的定位頭，其中改變至少一個(gè)功能模塊的運(yùn)行包括下述中的 至少一個(gè)降低至少一個(gè)功能模塊捕獲目標(biāo)圖像的頻率；將至少一個(gè)功能模塊捕獲目標(biāo)圖像的分辨率切換到較低的圖像分辨率； 降低由至少一個(gè)功能模塊產(chǎn)生的照明強(qiáng)度； 改變至少一個(gè)功能模塊的照明作業(yè)；降低至少一個(gè)功能模塊感測(cè)來自配對(duì)定位頭的信號(hào)的頻率；和降低至少一個(gè)功能模塊與配對(duì)定位頭或者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信的頻率。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的定位頭，還包括喚醒電路，所述喚醒電路被設(shè)置以監(jiān)控中 斷信號(hào)的存在，所述中斷信號(hào)表示定位頭應(yīng)當(dāng)退出第二工作模式并且進(jìn)入第一工作模式， 其中當(dāng)檢測(cè)到中斷信號(hào)時(shí)；數(shù)據(jù)處理器在執(zhí)行預(yù)儲(chǔ)存的機(jī)器可讀指令后，通過執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)步驟，控制定 位頭退出第二工作模式。
27. 一種用于車輪定位系統(tǒng)的車輪定位頭，并且包括 感測(cè)裝置，用于獲取與車輪相關(guān)的測(cè)量結(jié)果；數(shù)據(jù)處理裝置，用于控制定位頭從第一工作模式切換至比第一工作模式消耗更少功率 的第二工作模式，來響應(yīng)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的發(fā)生。
28. —種管理定位頭功耗的方法，所述定位頭包括一個(gè)或多個(gè)功能模塊被設(shè)置以執(zhí)行 至少一個(gè)規(guī)定的功能，所述方法包括檢測(cè)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的發(fā)生；和作為對(duì)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的發(fā)生的響應(yīng)，控制定位頭從第一工作模式切換至比第一工 作模式消耗更少功率的第二工作模式。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，還包括通過選擇性地執(zhí)行對(duì)應(yīng)于相應(yīng)發(fā)生的預(yù)設(shè)事 件的一個(gè)或多個(gè)規(guī)定步驟，進(jìn)入第二工作模式。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的定位頭，其中至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件包括下述中的至少一種 低電量水平，由至少一個(gè)功能模塊獲取的數(shù)據(jù)缺少變化，測(cè)量結(jié)果的變化率低，輸入信號(hào)通 知進(jìn)入第二工作模式，一個(gè)功能模塊的不活動(dòng)時(shí)間增加，完成分配的任務(wù)，讀取時(shí)鐘信號(hào)， 以及從計(jì)算機(jī)收到指令進(jìn)入第二工作模式。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的定位頭，其中一個(gè)或多個(gè)規(guī)定步驟包括下述中的至少一個(gè)斷開對(duì)至少一個(gè)功能模塊或者數(shù)據(jù)處理器的部分或者全部供電；降低從至少一個(gè)功能模塊提取數(shù)據(jù)的頻率；降低至少一個(gè)功能模塊獲取感測(cè)數(shù)據(jù)的采樣率；降低對(duì)從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的頻率；跳過對(duì)至少一個(gè)功能模塊的服務(wù)；改變至少一個(gè)功能模塊的運(yùn)行；選擇性地清除從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)；降低數(shù)據(jù)處理器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；斷開對(duì)數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；降低至少一個(gè)功能模塊上控制器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率；斷開對(duì)至少一個(gè)功能模塊上控制器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；和激活通知信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的定位頭，其中改變至少一個(gè)功能模塊的運(yùn)行包括下述中的 至少一個(gè)降低至少一個(gè)功能模塊捕獲目標(biāo)圖像的頻率；將至少一個(gè)功能模塊捕獲目標(biāo)圖像的分辨率切換到較低的圖像分辨率；降低由至少一個(gè)功能模塊產(chǎn)生的照明強(qiáng)度； 改變至少一個(gè)功能模塊的照明作業(yè)；降低至少一個(gè)功能模塊感測(cè)來自配對(duì)定位頭的信號(hào)的頻率；和 降低至少一個(gè)功能模塊與配對(duì)定位頭或者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信的頻率。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的定位頭，還包括監(jiān)控中斷信號(hào)的存在，所述中斷信號(hào)表示定位頭應(yīng)當(dāng)退出第二工作模式并且進(jìn)入第一 工作模式；和當(dāng)檢測(cè)到中斷信號(hào)時(shí)，通過執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)步驟，控制定位頭退出第二工作模式。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的定位頭，其中預(yù)設(shè)步驟包括下述中的至少一個(gè) 開通對(duì)至少一個(gè)功能模塊或定位頭上的其它組件的部分或全部供電； 增加從至少一個(gè)功能模塊提取數(shù)據(jù)的頻率；增加至少一個(gè)功能模塊獲取感測(cè)數(shù)據(jù)的采樣率； 增加對(duì)從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的頻率； 恢復(fù)對(duì)至少一個(gè)功能模塊的服務(wù)；如果功能模塊的運(yùn)行在第二工作模式期間被改變，則恢復(fù)至少一個(gè)功能模塊的正常工作；停止清除從至少一個(gè)功能模塊接收到的數(shù)據(jù)； 增加數(shù)據(jù)處理器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率； 開通對(duì)數(shù)據(jù)處理器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電； 增加至少一個(gè)功能模塊上控制器所用的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的頻率； 開通對(duì)至少一個(gè)功能模塊上控制器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備的供電；和 激活通知信號(hào)，所述通知信號(hào)表示定位頭已退出第二工作模式。
35.一種車輪定位頭，所述定位頭用于車輪定位系統(tǒng)中，以計(jì)算車輪定位測(cè)量結(jié)果，包括外殼，用于將車輪定位頭安裝在車輛的車輪上；和光學(xué)傳感器，它包括第一部分的感測(cè)元件和第二部分的感測(cè)元件，用于通過檢測(cè)可用 于計(jì)算定位測(cè)量結(jié)果的光學(xué)信號(hào)來生成圖像數(shù)據(jù)；和數(shù)據(jù)處理器，它被設(shè)置成只根據(jù)由第一部分的感測(cè)元件生成的圖像數(shù)據(jù)來計(jì)算定位測(cè)量結(jié)果；其中，由第一部分的感測(cè)元件生成的圖像數(shù)據(jù)在由第二部分的感測(cè)元件生成的圖像數(shù) 據(jù)之前被從光學(xué)傳感器取回。
36.一種車輪定位頭，所述定位頭用于車輪定位系統(tǒng)，以計(jì)算車輪定位測(cè)量結(jié)果，包括外殼，用于將車輪定位頭安裝在車輛的車輪上；和光學(xué)傳感器，它包括第一預(yù)定部分的感測(cè)元件和第二預(yù)定部分的感測(cè)元件，用于通過 檢測(cè)可用于計(jì)算定位測(cè)量結(jié)果的光學(xué)信號(hào)來生成圖像數(shù)據(jù)；和 數(shù)據(jù)處理器，它被設(shè)置以計(jì)算定位測(cè)量結(jié)果；其中，只有由第一預(yù)定部分的感測(cè)元件生成的圖像數(shù)據(jù)被從光學(xué)傳感器取回；和 數(shù)據(jù)處理器根據(jù)由第一預(yù)定部分的感測(cè)元件生成的圖像數(shù)據(jù)來計(jì)算定位測(cè)量結(jié)果。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的車輪定位頭，其中根據(jù)與第一預(yù)定部分的感測(cè)元件相關(guān)的 地址信息取回由第一預(yù)定部分的感測(cè)元件生成的圖像數(shù)據(jù)。
38.一種車輪定位系統(tǒng)，包括至少一個(gè)車輪定位頭，用于檢測(cè)與可用于計(jì)算相關(guān)車輛定位測(cè)量結(jié)果的車輪相關(guān)的數(shù) 據(jù)，其中至少一個(gè)車輪定位頭由可充電的蓄電設(shè)備供電；計(jì)算機(jī)，它被設(shè)置成以無線的方式從至少一個(gè)定位頭接收檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)接 收到的數(shù)據(jù)計(jì)算定位測(cè)量結(jié)果，和充電設(shè)備，它被設(shè)置成可分離地連接到至少一個(gè)車輪定位頭，其中充電設(shè)備包括備用 蓄電設(shè)備和外部電源連接器，用于連接到充電設(shè)備外部的電源，當(dāng)至少一個(gè)定位頭連接至 充電設(shè)備時(shí)，在外部電源可用于充電設(shè)備時(shí)充電設(shè)備使用外部電源對(duì)至少一個(gè)定位頭的蓄 電設(shè)備進(jìn)行充電，而在外部電源不能用于充電設(shè)備時(shí)充電設(shè)備利用備用蓄電設(shè)備對(duì)至少一 個(gè)定位頭的蓄電設(shè)備進(jìn)行充電。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的定位系統(tǒng)，其中當(dāng)外部電源可用于充電設(shè)備時(shí)，備用蓄電 設(shè)備由外部電源進(jìn)行充電。
40.一種車輪定位頭，包括至少一個(gè)傳感器設(shè)備，它被設(shè)置以獲取可用于計(jì)算車輛的車輪定位參數(shù)的測(cè)量結(jié)果，和電池，它被設(shè)置以對(duì)車輪定位頭供電；電路，它連接至電池，所述電路被設(shè)置成檢測(cè)并生成與電池相關(guān)的信號(hào)； 用戶接口，它連接至電路，所述用戶接口被設(shè)置成根據(jù)生成的信號(hào)輸出電池信息； 其中電池信息包括下述中的至少一個(gè)工作電流，可用容量，充電狀態(tài)，溫度，電壓，充 電電流，峰值放電電流，平均放電電流，預(yù)計(jì)的可用時(shí)間，預(yù)計(jì)的更換前電池使用壽命，預(yù)計(jì) 的所需充電時(shí)間，低電壓閾值，和電池充電/放電全周期數(shù)。
全文摘要
一種車輪定位頭和系統(tǒng)，它利用高級(jí)電源管理來降低非必要功率消耗，以延長充電之間的工作時(shí)間。車輪定位頭可以運(yùn)行在第一工作狀態(tài)和比第一工作狀態(tài)消耗更少功率的第二工作狀態(tài)。為了響應(yīng)至少一個(gè)預(yù)設(shè)事件的發(fā)生，車輪定位頭將其運(yùn)行從第一工作模式切換至第二工作模式。
文檔編號(hào)G01B21/26GK101802547SQ200780100661
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者A·C·布朗, E·布萊恩, M·J·柯林, R·D·斯溫, S·W·羅杰斯 申請(qǐng)人:實(shí)耐寶公司