一种压力传感器模块的定位装置及其定位方法与流程

1.本发明涉及轮胎压力监测技术领域，尤其涉及一种压力传感器模块的定位装置及其定位方法。


背景技术：

2.轮胎压力监测系统(tpms)在车辆行驶安全中发挥着重要作用。这个市场的大部分由直接轮胎压力监测系统提供服务，其中每个轮胎都包含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，以监测其轮胎压力。该传感器模块主要包含压力传感器模块、微控制器、射频(rf)发射器和纽扣电池。
3.由于电池不能更换，所以传感器模块使用寿命取决于电池使用寿命。功耗的主要部分是由rf传输产生的。因此，尽可能地降低rf传输功耗是一项重要的任务。
4.常规的，传感器模块还具有低频(lf)接收器，其用于在汽车生产中或者在修理间中将传感器模块安装到轮胎之后配置传感器模块(例如，在更换模块或维护已在使用的传感器模块的固件更新的情况下)。通常，从模块到汽车的下行链路通信经由315或434mhz的rf发射器来实现，而到模块的上行链路通信经由125khz的lf接收器来实现。因此，使用了具有两个通信信道的两个通信设备。
5.中国发明专利申请cn110065349a专利提出的使用蓝牙低能耗信标进行轮胎压力监测系统(tpms)模块定位，需要双向的蓝牙胎压传感器模块以保持双向通信。


技术实现要素：

6.针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种压力传感器模块的定位装置及其定位方法，降低了压力传感器模块的能耗，提升其使用寿命。
7.具体地，本发明提出了一种压力传感器模块的定位方法，适用于车辆，所述车辆包括n个所述压力传感器模块和m个蓝牙模块，所述定位方法包括，
8.每个所述压力传感器模块单向广播压力信号；
9.每个所述蓝牙模块根据所接收的压力信号判断每个所述压力传感器模块的基础位置和置信度；
10.根据所述基础位置和置信度综合判断每个所述压力传感器模块的实际位置；
11.n、m为整数且大于等于1。
12.根据本发明的一个实施例，在所述车辆的车速达到一设定车速值之后，所述压力传感器模块向所述蓝牙模块发送压力信号。
13.根据本发明的一个实施例，所述压力传感器模块在进入定位模式后向所述蓝牙模块发送压力信号，所述定位模式包括所述压力传感器模块在一设定时长范围内以一设定间隔时间向所述蓝牙模块发送压力信号。
14.根据本发明的一个实施例，所述设定时长不超过10分钟，所述设定间隔时间为10～20s。
15.根据本发明的一个实施例，所述蓝牙模块根据所接收的压力信号判断所述压力传感器模块到所述蓝牙模块的距离d，距离d的计算公式为：
16.d＝10
(rssi-power)/10n
17.其中，rssi是场强，power是所述压力传感器模块发送功率，n是一个经验值，n的取值和物理环境相关。
18.根据本发明的一个实施例，所述蓝牙模块存储有每个所述压力传感器模块到所述蓝牙模块的距离预估区间，根据所计算的距离d与所述距离预估区间进行比较，以获得每个所述压力传感器模块的基础位置和置信度。
19.根据本发明的一个实施例，根据所计算的距离d与所述距离预估区间进行比较，若所述距离d仅落入一个所述距离预估区间，则按照所述距离预估区间确定基础位置并获得较高的置信度，若所述距离d落入多个所述距离预估区间，则按照不同的所述距离预估区间分别确定基础位置并获得较低的置信度。
20.根据本发明的一个实施例，根据每个所述压力传感器模块在各个所述基础位置上的置信度的累加，取最大值来判断所述压力传感器模块的实际位置。
21.本发明还提供了一种压力传感器模块的定位装置，适用于车辆，所述定位装置包括：
22.至少一个压力传感器模块，设置在所述车辆的轮胎上，所述压力传感器模块设有一具备信号发射功能无信号接收功能的蓝牙芯片，用于向外广播压力信号；
23.至少一个蓝牙模块，设置在所述车辆上，包括存储模块、计算模块、比较模块和接收发送模块，所述接收发送模块用于接收所述压力信号，所述计算模块用于根据所述压力信号的场强来计算所述压力传感器模块到所述蓝牙模块的距离值，所述比较模块根据所述距离值来判断所述压力传感器模块的基础位置和置信度，所述存储模块用于存储所述基础位置和置信度。
24.根据本发明的一个实施例，所述压力传感器模块在一设定时长内以一设定间隔时间向外广播压力信号。
25.根据本发明的一个实施例，所述设定时长不超过10分钟，所述设定间隔时间为10～20s。
26.根据本发明的一个实施例，所述计算模块计算所述压力传感器模块到所述蓝牙模块的距离d，距离d的计算公式为：
27.d＝10
(rssi-power)/10n
28.其中，rssi是场强，power是所述压力传感器模块发送功率，n是一个经验值，n的取值和物理环境相关。
29.根据本发明的一个实施例，所述存储模块存储有所述压力传感器模块到所述蓝牙模块的距离预估区间，所述比较模块根据所计算的距离d与所述距离预估区间进行比较，以获得所述压力传感器模块的基础位置和置信度。
30.根据本发明的一个实施例，所述蓝牙模块中的至少一个具有一综合判断模块通过所述接收发送模块获取每个所述蓝牙模块的压力传感器模块的基础位置和置信度，并根据所述基础位置和置信度获得所述压力传感器模块的实际位置。
31.根据本发明的一个实施例，所述综合判断模块根据每个所述压力传感器模块在各
个所述基础位置上的置信度的累加，取最大值来判断所述压力传感器模块的实际位置。
32.本发明提供的一种压力传感器模块的定位装置及其方法，通过压力传感器模块的单向广播压力信号，由蓝牙模块根据压力信号来定位压力传感器模块，在该定位方法中压力传感器模块无需以蓝牙方式接收其它信号，从而降低了压力传感器模块的能耗，提升其使用寿命。
33.应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
附图说明
34.包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。
35.附图中：
36.图1示出了本发明的一个实施例的一种压力传感器模块的定位方法的流程框图。
37.图2示出了本发明的一个实施例的车辆结构示意图。
38.图3示出了本发明的一个实施例的一种压力传感器模块的定位装置的结构示意图。
39.其中，上述附图包括以下附图标记：
40.定位方法
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100
41.车身
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201
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左前轮
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202
42.左后轮
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203
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右前轮
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204
43.右后轮
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205
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第一压力传感器模块
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206
44.第二压力传感器模块
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207
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第三压力传感器模块
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208
45.第四压力传感器模块
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209
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蓝牙模块a
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210
46.蓝牙模块b
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211
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蓝牙模块c
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212
47.蓝牙模块d
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213
48.定位装置
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300
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压力传感器模块
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301
49.蓝牙模块
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302
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存储模块
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303
50.计算模块
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304
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比较模块
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302
51.接收发送模块
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306
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综合判断模块
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307
具体实施方式
52.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
53.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
54.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
55.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
56.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
57.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
58.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，尽管本技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本技术。
59.图1示出了本发明的一个实施例的一种压力传感器模块的定位方法的流程框图。如图所示，一种适用于车辆的压力传感器模块的定位方法100，车辆包括n个压力传感器模块和m个蓝牙模块。常规的，在车辆的每个轮胎上设置一个压力传感器模块，在车身201上布置蓝牙模块。这里的压力传感器模块为车辆轮胎压力监测传感器模块，用于监测轮胎的胎压，并向发送包含胎压的压力信号。该定位方法100包括如下步骤：
60.步骤s1，每个压力传感器模块单向向外广播压力信号。压力传感器模块测量轮胎的压力，并通过一蓝牙芯片将压力信号传送到每个蓝牙模块。
61.步骤s2，每个蓝牙模块根据所接收的压力信号判断每个压力传感器模块的基础位置和置信度。
62.步骤s3，根据基础位置和置信度综合判断每个压力传感器模块的实际位置。
63.其中，n、m为整数且大于等于1。
64.较佳地，在车辆的车速达到一设定车速值之后，压力传感器模块向蓝牙模块发送压力信号。该设定车速值可以选择为25km/h。
65.较佳地，压力传感器模块在进入定位模式后向蓝牙模块发送压力信号。该定位模式包括压力传感器模块在一设定时长范围内以一设定间隔时间向蓝牙模块发送压力信号。更佳地，设定时长为不超过10分钟，设定间隔时间为10～20s。优选设定时长为6～10分钟，设定间隔时间为15s。
66.较佳地，蓝牙模块根据所接收的压力信号判断压力传感器模块到蓝牙模块的距离d，距离d的计算公式为：
67.d＝10
(rssi-power)/10n
68.其中，rssi是场强，power是压力传感器模块发送功率，n是一个经验值，n的取值和物理环境相关。
69.较佳地，蓝牙模块存储有每个压力传感器模块到蓝牙模块的距离预估区间，根据所计算的距离d与距离预估区间进行比较，以获得每个压力传感器模块的基础位置和置信度。该基础位置是一个预估位置，置信度可以理解为该基础位置的可信度，后文将通过具体实施例对基础位置和置信度做详细说明。
70.较佳地，根据所计算的距离d与距离预估区间进行比较。若距离d仅落入一个距离预估区间，则按照距离预估区间确定基础位置并获得较高的置信度。若距离d落入多个距离预估区间，则按照不同的距离预估区间分别确定基础位置并获得较低的置信度。
71.较佳地，根据每个压力传感器模块在各个基础位置上的置信度的累加，取最大值来判断压力传感器模块的实际位置。
72.图2示出了本发明的一个实施例的车辆结构示意图。如图所示，以常规的四轮车辆为例，车身201上设有四个轮胎，分别为左前轮202、左后轮203、右前轮204和右后轮205。在每个轮胎上设有一个压力传感器模块。其中，第一压力传感器模块206设置在左前轮202上，第二压力传感器模块207设置在左后轮203上，第三压力传感器模块208设置在右前轮204上，第四压力传感器模块209设置在右后轮205上。在车身201上还设有四个蓝牙模块，蓝牙模块a210设置在车身201的仪表盘附近，主副驾驶的左右侧车门上分别设置蓝牙模块b211和蓝牙模块c212，在车身201的天窗尾部也会设置一个蓝牙模块d213。
73.启动车辆，在车辆的车速达到25km/h之后，所有压力传感器模块206、207、208、209进入定位模式。所有压力传感器模块206、207、208、209在10分钟内以15s/次向所有蓝牙模块210、211、212、213发送广播包数据，即包含有胎压数据的压力信号。
74.以蓝牙模块a210为例，接收到来自同一压力传感器模块的前后两次压力信号。根据第一个压力信号的场强和发送功率等计算获得距离d，假设第一个压力信号计算得到第一个距离d为30，第二个压力信号计算得到第二个距离d为40。
75.蓝牙模块a210存储有所有压力传感器模块206、207、208、209到蓝牙模块a210的距离预估区间。由于压力传感器模块会跟随轮胎转动，在不同位置发出的压力信号具有不同的场强，从而计算的距离d不同。例如，位于左前轮202的第一压力传感器模块206的距离预估区间为20～60，位于右前轮204的第三压力传感器模块208的距离预估区间为40～90。根
据所计算的第一个距离d与距离预估区间进行比较，第一个距离d为30，落在左前轮202的第一压力传感器模块206的距离预估区间内，而不在右前轮204的第三压力传感器模块208的距离预估区间内。则判断该压力信号来自于左前轮202的第一压力传感器模块206，将左前轮202作为该压力信号的基础位置，由于第一个距离d未落在其它范围内，置信度设为1。接着，根据所计算的第二个距离d与距离预估区间进行比较，第二个距离d为40，落在左前轮202的第一压力传感器模块206的距离预估区间内，且同样落在右前轮204的第三压力传感器模块208的距离预估区间内。判断该压力信号来自于左前轮202的第一压力传感器模块206或右前轮204的第三压力传感器模块208。从而获得两组数据，第一组数据中包括将左前轮202作为该压力信号的基础位置，由于第二个距离d落在两个距离预估区间内，置信度设为0.5；第二组数据中包括将右前轮204作为该压力信号的基础位置和，置信度同样为0.5。在这里将置信度的值设置为1或0.5只是举例说明一种可行的方案。在实际操作过程中，也可以将置信度设定为其它具体数值，例如10或5。
76.迭代上述过程，以获得每个压力传感器模块206、207、208、209的压力信号的基础位置和置信度。累计来自同一压力传感器模块的压力信号的基础位置和置信度。例如，累计获得压力信号的基础位置为左前轮202时的置信度为1900，基础位置为右前轮204时的置信度为65，则可以判定该压力信号的实际位置来源于左前轮202的第一压力传感器模块206。同理，可以判定其它压力信号的实际位置。容易理解的，该累计计算可以由另一专用模块获取所有蓝牙模块210、211、212、213的数据后进行计算获得，也可以采用其中一个蓝牙模块a210以获取其余蓝牙模块211、212、213的数据后进行计算获得。
77.需要说明的是，由于车辆行驶过程环境比较复杂，单个蓝牙模块虽然可以完成压力传感器模块的定位，但是稳定性较差。采用多个蓝牙模块，由于每个蓝牙模块与每个轮胎的距离都不完全一样，当压力传感器模块发出压力信号时，每个蓝牙模块监测到的场强也就不一样，通过上述方法可以准确定位出每个压力传感器模块安装的轮胎位置。本发明的定位方法100的设计要点在于，压力传感器模块只需要单向向外广播压力信号，由蓝牙模块根据压力信号来定位压力传感器模块，整个定位过程中不需要压力传感器模块以蓝牙方式接收其它任何信号，从而降低了压力传感器模块的能耗，提升其电池利用率，提升压力传感器模块的使用寿命。
78.本发明还提供了一种适用于车辆的压力传感器模块的定位装置。图3示出了本发明的一个实施例的一种压力传感器模块的定位装置的结构示意图。如图所示，定位装置300包括至少一个压力传感器模块301和至少一个蓝牙模块302。在本实施例中包含了四个压力传感器模块301和两个蓝牙模块302。
79.压力传感器模块301设置在车辆的轮胎上。压力传感器模块301设有一具备信号发射功能且无信号接收功能的蓝牙芯片，用于向外广播压力信号。
80.蓝牙模块302设置在车辆上。蓝牙模块302包括存储模块303、计算模块304、比较模块305和接收发送模块306。其中，接收发送模块306用于接收压力信号，计算模块304用于根据压力信号的场强来计算压力传感器模块301到蓝牙模块302的距离值，比较模块305根据距离值来判断压力传感器模块301的基础位置和置信度，存储模块303用于存储基础位置和置信度。
81.较佳地，压力传感器模块301在一设定时长内以一设定间隔时间向外广播压力信
号。更佳地，设定时长为不超过10分钟，设定间隔时间为10～20s。
82.较佳地，计算模块304计算压力传感器模块301到蓝牙模块302的距离d，距离d的计算公式为：
83.d＝10
(rssi-power)/10n
84.其中，rssi是场强，power是压力传感器模块301发送功率，n是一个经验值，n的取值和物理环境相关。
85.较佳地，存储模块303存储有压力传感器模块301到蓝牙模块302的距离预估区间，比较模块305根据所计算的距离d与距离预估区间进行比较，以获得压力传感器模块301的基础位置和置信度。该基础位置是一个预估位置，置信度可以理解为该基础位置的可信度，后文将通过具体实施例对基础位置和置信度做详细说明。
86.较佳地，蓝牙模块302中的至少一个具有一综合判断模块307。综合判断模块307通过接收发送模块306获取每个蓝牙模块302的压力传感器模块301的基础位置和置信度，并根据基础位置和置信度获得压力传感器模块301的实际位置。
87.较佳地，综合判断模块307根据每个压力传感器模块301在各个基础位置上的置信度的累加，取最大值来判断压力传感器模块301的实际位置。
88.仍以图2中的常规的四轮车辆为例，车身201上设有四个轮胎，位置分别为左前轮202、左后轮203、右前轮204和右后轮205。在每个轮胎上设有一个压力传感器模块，每个压力传感器模块具有以蓝牙芯片，该蓝牙芯片仅具有向外广播的功能。其中，第一压力传感器模块206设置在左前轮202胎上，第二压力传感器模块207设置在左后轮203胎上，第三压力传感器模块208设置在右前轮204胎上，第四压力传感器模块209设置在右后轮205胎上。在车身201上还设有四个蓝牙模块，蓝牙模块a210设置在车身201的仪表盘附近，主副驾驶的左右侧车门上分别设置蓝牙模块b211和蓝牙模块c212，在车身201的天窗尾部也会设置一个蓝牙模块d213。所有蓝牙模块201、211、212、213各自具有存储模块303、计算模块304、比较模块305和接收发送模块306。
89.车辆启动后，所有压力传感器模块206、207、208、209会在10分钟内以15s/次向外广播压力信号。
90.以蓝牙模块a210为例，接收到来自同一压力传感器模块的前后两次压力信号。计算模块304根据第一个压力信号的场强和发送功率等计算获得距离d，假设第一个压力信号计算得到第一个距离d为30，第二个压力信号计算得到第二个距离d为40。
91.蓝牙模块a210的存储模块303存储有所有压力传感器模块206、207、208、209到蓝牙模块a210的距离预估区间。由于压力传感器模块会跟随轮胎转动，在不同位置发出的压力信号具有不同的场强，从而计算的距离d不同。例如，位于左前轮202的第一压力传感器模块206的距离预估区间为20～60，位于右前轮204的第三压力传感器模块208的距离预估区间为40～90。比较模块305根据计算模块304所计算的第一个距离d与距离预估区间进行比较，第一个距离d为30，落在左前轮202的第一压力传感器模块206的距离预估区间内，而不在右前轮204的第三压力传感器的距离预估区间内。比较模块305判断该压力信号来自于左前轮202的第一压力传感器模块206，将左前轮202作为该压力信号的基础位置，由于第一个距离d未落在其它范围内，置信度设为1。接着，比较模块305根据计算模块304所计算的第二个距离d与距离预估区间进行比较，第二个距离d为40，落在左前轮202的第一压力传感器模
块206的距离预估区间内，且同样落在右前轮204的第三压力传感器模块208的距离预估区间内。比较模块305判断该压力信号来自于左前轮202的第一压力传感器模块206或右前轮204的第三压力传感器模块208。从而获得两组数据，第一组数据中包括将左前轮202作为该压力信号的基础位置，由于第二个距离d落在两个距离预估区间内，置信度设为0.5；第二组数据中包括将右前轮204作为该压力信号的基础位置和，置信度同样为0.5。比较模块305的比较结果可以放入到存储模块303中。
92.参考蓝牙模块a210，相应的，蓝牙模块b211、蓝牙模块c212和蓝牙模块d213获得来自每个压力传感器模块206、207、208、209的压力信号的基础位置和置信度。
93.以蓝牙模块a210为例，具有一综合判断模块307。蓝牙模块a210通过其接收发送模块306获取蓝牙模块b211、蓝牙模块c212和蓝牙模块d213的所有压力信号的基础位置和置信度。累加每个压力传感器模块在各个基础位置上的置信度，以获得压力传感器模块301的实际位置。
94.例如，蓝牙模块a210的综合判断模块307累计获得一压力信号的基础位置为左前轮202时的置信度为1900，基础位置为右前轮204时的置信度为65，则可以判定该压力信号的实际位置来源于左前轮202的第一压力传感器模块206。同理，可以判定其它压力信号的实际位置。作为举例而非限制，综合判断模块307也可以包含在其余蓝牙模块211、212、213中。
95.需要说明的是，由于车辆行驶过程环境比较复杂，单个蓝牙模块虽然可以完成压力传感器模块的定位，但是稳定性较差。采用多个蓝牙模块，由于每个蓝牙模块与每个轮胎的距离都不完全一样，当压力传感器模块发出压力信号时，每个蓝牙模块监测到的场强也就不一样，通过上述装置可以准确定位出每个压力传感器模块所安装的轮胎位置。
96.本发明提供的一种压力传感器模块的定位装置及其定位方法只需要压力传感器模块具有单向发送蓝牙广播包的能力即可，其成本会低于双向的压力传感器模块，从而提升压力传感器模块中的电池的使用寿命，进而延长压力传感器模块的使用寿命。
97.本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。