DE102018130876A1 - Method and system for locating a mobile identification transmitter of a vehicle - Google Patents

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Rami Mazraani
Joshua Görner
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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen einer Laufzeit wenigstens eines Lokalisierungssignals aus einer Vielzahl von Lokalisierungssignalen, ein Bestimmen einer Signalstärke wenigstens eines Lokalisierungssignals aus der Vielzahl von Lokalisierungssignalen, und ein Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers in Bezug auf das Fahrzeug unter Verwendung der bestimmten Laufzeit und der bestimmten Signalstärke. Das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers umfasst ein Klassifizieren einer Position des mobilen Identifikationsgebers in wenigstens einen Außenraumbereich und wenigstens einen Innenraumbereich des Fahrzeugs mittels maschinellen Lernens.The present disclosure relates to a method for locating a mobile identification transmitter of a vehicle. The method comprises determining a transit time of at least one localization signal from a plurality of localization signals, determining a signal strength of at least one localization signal from the plurality of localization signals, and locating the mobile identification transmitter with respect to the vehicle using the determined transit time and the determined signal strength. Locating the mobile identification transmitter comprises classifying a position of the mobile identification transmitter into at least one exterior area and at least one interior area of the vehicle by means of machine learning.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere manipulationssichere Keyless-Entry-Systeme und Keyless-Go-Systeme für Kraftfahrzeuge.The present disclosure relates to a method and a system for locating a mobile identification transmitter of a vehicle. The present disclosure particularly relates to tamper-proof keyless entry systems and keyless go systems for motor vehicles.

Stand der TechnikState of the art

Mobile Identifikationsgeber (ID-Geber) können eingesetzt werden, um Fahrzeuge kontaktlos zu Entriegeln und dem Benutzer des Identifikationsgebers damit Zugang zum Fahrzeug zu verschaffen. Im Allgemeinen werden Funksysteme eingesetzt, bei denen Authentifizierungsdaten drahtlos übertragen werden. Im Falle einer positiven Authentifizierung durch das Fahrzeug erfolgt die automatische Entriegelung der Türen und/oder des Kofferraums. Zudem kann ein Motorstart autorisiert bzw. ermöglicht werden.Mobile identification transmitters (ID transmitters) can be used to contactlessly unlock vehicles and thus give the user of the identification transmitter access to the vehicle. In general, radio systems are used in which authentication data is transmitted wirelessly. In the event of positive authentication by the vehicle, the doors and / or the trunk are automatically unlocked. An engine start can also be authorized or enabled.

Derartige Keyless-Systeme umfassen zum Beispiel Active-Keyless-Entry-Systeme, Passive-Keyless-Entry-Systeme und Keyless-Go-Systeme. Bei Active-Keyless-Entry-Systemen erfolgt eine Authentifizierung mittels eines Knopfdrucks am Identifikationsgeber durch einen Benutzer. Bei Passive-Keyless-Entry-Systemen ist keine aktive Bedienung des Identifikationsgebers durch den Benutzer erforderlich. Stattdessen erfolgt die Initiierung über eine Annäherung des Benutzers oder eine Betätigung eines Türgriffs. Im Falle von Keyless-Go-Systemen kann der Motor zum Beispiel durch einen Knopfdruck am Armaturenbrett des Fahrzeugs gestartet werden, ohne dass der Identifikationsgeber bedient bzw. aktiv eingesetzt werden muss.Such keyless systems include, for example, active keyless entry systems, passive keyless entry systems and keyless go systems. In active keyless entry systems, authentication is carried out by a user at the push of a button on the identification transmitter. Passive keyless entry systems do not require the user to actively operate the identification transmitter. Instead, the initiation takes place via an approach of the user or an actuation of a door handle. In the case of keyless go systems, the engine can be started, for example, by pressing a button on the dashboard of the vehicle without having to operate or actively use the identification transmitter.

Herkömmliche Keyless-Systeme können manipulationsanfällig sein. Durch ein Relay kann dem Fahrzeug zum Beispiel suggeriert werden, dass der mobile Identifikationsgeber an einer anderen als seiner tatsächlichen Position ist (sogenannte „Relay-Station-Attacken“). Damit kann das Fahrzeug durch Unbefugte entriegelt, gestartet und dem Besitzer unrechtmäßig entwendet werden.Conventional keyless systems can be susceptible to manipulation. A relay can be used to suggest to the vehicle, for example, that the mobile identification transmitter is in a position other than its actual position (so-called "relay station attacks"). This means that the vehicle can be unlocked, started and unlawfully stolen by the owner.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und ein System zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges anzugeben, die sicherere und/oder zuverlässige Keyless-Funktionen ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, Keyless-Funktionen von Fahrzeugen manipulationssicher zu gestalten.It is an object of the present disclosure to provide a method and a system for locating a mobile identification transmitter of a vehicle, which enable more secure and / or reliable keyless functions. In particular, it is an object of the present disclosure to make keyless functions of vehicles tamper-proof.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous refinements are specified in the subclaims.

Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges, und insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen einer Laufzeit wenigstens eines Lokalisierungssignals aus einer Vielzahl von Lokalisierungssignalen, ein Bestimmen einer Signalstärke wenigstens eines Lokalisierungssignals aus der Vielzahl von Lokalisierungssignalen, und ein Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers in Bezug auf das Fahrzeug unter Verwendung der bestimmten Laufzeit und der bestimmten Signalstärke. Das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers umfasst ein Klassifizieren einer Position des mobilen Identifikationsgebers in einen oder mehrere Außenraumbereiche und einen oder mehrere Innenraumbereiche des Fahrzeugs mittels maschinellen Lernens.According to an independent aspect of the present disclosure, a method for locating a mobile identification transmitter of a vehicle, and in particular of a motor vehicle, is specified. The method comprises determining a transit time of at least one localization signal from a plurality of localization signals, determining a signal strength of at least one localization signal from the plurality of localization signals, and locating the mobile identification transmitter with respect to the vehicle using the determined transit time and the determined signal strength. Locating the mobile identification transmitter comprises classifying a position of the mobile identification transmitter into one or more exterior areas and one or more interior areas of the vehicle by means of machine learning.

Erfindungsgemäß wird eine Kombination aus der Laufzeit der Signale und der Signalstärke verwendet, um den Identifikationsgeber zuverlässig und manipulationssicher zu lokalisieren. Zudem erfolgt die Lokalisierung unter Verwendung einer Methode des maschinellen Lernens („Machine Learning“, ML), mit dem zuverlässig bestimmt werden kann, ob sich der Identifikationsgeber im Außenraum oder Innenraum des Fahrzeugs befindet. Die Keyless-Funktion ist damit manipulationssicher und Relay-Station-Attacken können verhindert werden.According to the invention, a combination of the transit time of the signals and the signal strength is used to locate the identification transmitter reliably and tamper-proof. In addition, the localization is carried out using a machine learning method ("Machine Learning", ML) with which it can be reliably determined whether the identification transmitter is located in the exterior or interior of the vehicle. The keyless function is therefore tamper-proof and relay station attacks can be prevented.

Vorzugsweise sendet das Fahrzeug die Vielzahl von Lokalisierungssignalen zur Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers zum Beispiel mittels einer Kommunikationsvorrichtung aus. Die Lokalisierungssignale können auch zur Informationsübertragung genutzt werden, wie zum Beispiel zur Übertragung von Berechtigungsinformationen. Der mobile Identifikationsgeber kann eines oder mehrere der Lokalisierungssignale empfangen und kann Lokalisierungssignale an das Fahrzeug senden. Hierzu kann der mobile Identifikationsgeber geeignete elektronische Mittel umfassen, wie zum Beispiel Antennen und/oder Spulen zum Empfangen und Abstrahlen der Lokalisierungssignale. Die Lokalisierungssignale können am Fahrzeug oder am Identifikationsgeber empfangen werden und daraus die Signalstärke und die Signallaufzeit ermittelt werden.The vehicle preferably sends out the large number of localization signals for locating the mobile identification transmitter, for example by means of a communication device. The location signals can also be used for information transmission, such as for the transmission of authorization information. The mobile identification transmitter can receive one or more of the location signals and can send location signals to the vehicle. For this purpose, the mobile identification transmitter can comprise suitable electronic means, such as antennas and / or coils for receiving and radiating the localization signals. The localization signals can be received on the vehicle or on the identification transmitter and the signal strength and the signal transit time can be determined therefrom.

Die Laufzeit und die Signalstärke können aus demselben wenigstens einen Lokalisierungssignal bestimmt werden. Alternativ können die Laufzeit und die Signalstärke aus verschiedenen Lokalisierungssignalen bestimmt werden, wie zum Beispiel aus zeitlich aufeinanderfolgenden Lokalisierungssignalen. Beispielsweise kann die Laufzeit aus wenigstens einem ersten Lokalisierungssignal und die Signalstärke aus wenigstens einem zweiten Lokalisierungssignal bestimmt werden.The transit time and the signal strength can be determined from the same at least one localization signal. Alternatively, the transit time and the signal strength can be determined from different localization signals, for example from successive ones in time Localization signals. For example, the transit time can be determined from at least one first localization signal and the signal strength from at least one second localization signal.

Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen der Signalstärke ohne konstruktive und/oder destruktive Signalüberlagerungen. Beispielsweise können die Lokalisierungssignale als kurze UWB-Impulse ausgesendet und (samt aller) Reflexion empfangen werden. Aufgrund der kurzen Impulse findet keine oder nur sehr wenig konstruktive oder destruktive Interferenz zwischen den verschiedenen Empfangspfaden statt. Damit finden keine Überlagerungen statt, die zu phasenlagenabhängigen Signaländerungen führen könnten. Anders gesagt können immer die gleichen Signaleigenschaften erhalten werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Lokalisierung erhöht werden kann.The signal strength is preferably determined without constructive and / or destructive signal superimpositions. For example, the localization signals can be sent out as short UWB pulses and (together with all) reflection can be received. Because of the short impulses, there is little or no constructive or destructive interference between the different reception paths. This means that there are no overlaps that could lead to signal changes that are dependent on the phase position. In other words, the same signal properties can always be obtained, which can increase the reliability of the localization.

Vorzugsweise wird als Methode des maschinellen Lernens ein künstliches neuronales Netz verwendet. Zum Beispiel kann als neuronales Netz ein mehrlagiges Perzeptron („multilayer perceptron“) verwendet werden.An artificial neural network is preferably used as the method of machine learning. For example, a multilayer perceptron (“multilayer perceptron”) can be used as the neural network.

Typischerweise wird die Laufzeit des wenigstens einen Lokalisierungssignals für eine Abstandsbestimmung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber und dem Fahrzeug bzw. einem oder mehreren Ankerpunkten des Fahrzeugs verwendet. Vorzugsweise werden für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers die Abstandswerte auf einen Maximalwert begrenzt und größere Werte durch einen Maximalwert ersetzt. Der Maximalwert kann zum Beispiel 4m.The transit time of the at least one localization signal is typically used for determining the distance between the mobile identification transmitter and the vehicle or one or more anchor points of the vehicle. For locating the mobile identification transmitter, the distance values are preferably limited to a maximum value and larger values are replaced by a maximum value. The maximum value can be 4m, for example.

Ergänzend oder alternativ werden für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers die Signalstärken auf einen Minimalwert begrenzt und kleinere Werte durch einen Minimalwert ersetzt. Der Minimalwert kann zum Beispiel -110dBm sein. Durch dieses sogenannte „Capping“ kann die Zuverlässigkeit der Lokalisierung weiter erhöht werden.Additionally or alternatively, the signal strengths are limited to a minimum value and smaller values are replaced by a minimum value for locating the mobile identification transmitter. The minimum value can be, for example, -110dBm. This so-called "capping" can further increase the reliability of the localization.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren, wenn die Position des mobilen Identifikationsgebers in den Außenraumbereich klassifiziert wird, ein Bestimmen einer Position des mobilen Identifikationsgebers im Außenraumbereich unter Verwendung eines Lokalisierungsalgorithmus. Der Lokalisierungsalgorithmus kann ein Bayesscher Filter oder Kalman-Filter sein. Wenn sich der mobile Identifikationsgeber außerhalb des Fahrzeugs befindet, kann der Lokalisierungsalgorithmus zum Beispiel eine genaue Position des mobilen Identifikationsgebers im Außenraum in Bezug auf das Fahrzeugs bestimmen. Typischerweise ist der Lokalisierungsalgorithmus dem Machine-Learning-Algorithmus der Klassifizierung nachgelagert.If the position of the mobile identification transmitter is classified in the outside area, the method preferably includes determining a position of the mobile identification transmitter in the outside area using a localization algorithm. The localization algorithm can be a Bayesian filter or a Kalman filter. If the mobile identification transmitter is located outside the vehicle, the localization algorithm can, for example, determine an exact position of the mobile identification transmitter in the exterior in relation to the vehicle. The localization algorithm is typically downstream of the machine learning algorithm of the classification.

Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug eine Vielzahl von Ankern oder Ankerpunkten, die voneinander beabstandet sind. An jedem Ankerpunkt der Vielzahl von Ankerpunkten kann wenigsten ein Sensor zum Empfangen der Signale angeordnet sein. Basierend auf den an den Ankerpunkten empfangenen Signalen können die Laufzeiten und Signalstärken ermittelt werden. Die Anker können Außenraum-Anker und/oder Innenraum-Anker umfassen. Die Außenraum-Anker können zum Beispiel vorne am Fahrzeug und/oder am Heck angeordnet sein. Die Innenraum-Anker können am Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Das Bereitstellen mehrerer Ankerpunkte an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs erlaubt eine präzisere Bestimmung der Position des mobilen Identifikationsgebers bezüglich des Fahrzeugs.The vehicle preferably comprises a plurality of anchors or anchor points which are spaced apart from one another. At least one sensor for receiving the signals can be arranged at each anchor point of the plurality of anchor points. The transit times and signal strengths can be determined based on the signals received at the anchor points. The anchors can include exterior anchors and / or interior anchors. The exterior anchors can for example be arranged at the front of the vehicle and / or at the rear. The interior anchors can be arranged on the interior of the vehicle. The provision of a plurality of anchor points at different points in the vehicle permits a more precise determination of the position of the mobile identification transmitter with respect to the vehicle.

Vorzugsweise wird die Laufzeit des wenigstens einen Lokalisierungssignals für eine Abstandsbestimmung bzw. Entfernungsmessung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber und dem Fahrzeug, und insbesondere den Ankerpunkten verwendet. In einigen Ausführungsformen wird wenigstens ein erster gemessener Abstandswert, der größer als eine Summe eines zweiten gemessenen Abstandswerts, einer Distanz zwischen zwei Ankerpunkten und eines Schwellwert ist, verworfen. Damit können unplausibel große Entfernungswerte verworfen werden. Anders gesagt kann eine Plausibilitätsprüfung der ToF-Messungen durchgeführt werden.The transit time of the at least one localization signal is preferably used for a distance determination or distance measurement between the mobile identification transmitter and the vehicle, and in particular the anchor points. In some embodiments, at least a first measured distance value that is greater than a sum of a second measured distance value, a distance between two anchor points and a threshold value is rejected. This means that implausibly large distance values can be rejected. In other words, a plausibility check of the ToF measurements can be carried out.

Zum Beispiel kann der wenigsten eine erste Abstandwert an einem ersten Ankerpunkt gemessen werden, und der zweite Abstandswert kann an einem zweiten Ankerpunkt gemessen werden. Die Distanz kann ein Ankerabstand zwischen dem ersten Ankerpunkt und dem zweiten Ankerpunkt sein. Der Schwellwert kann ein fester Wert sein, der zur Distanz zwischen den Ankerpunkten und dem zweiten Abstandswert addiert wird. Der Schwellwert kann geeignet gewählt werden, um sicherzustellen, dass unplausible Abstandswerte verworfen und plausible Abstandswerte nicht verworfen werden.For example, at least one first distance value can be measured at a first anchor point and the second distance value can be measured at a second anchor point. The distance can be an anchor distance between the first anchor point and the second anchor point. The threshold value can be a fixed value that is added to the distance between the anchor points and the second distance value. The threshold value can be selected appropriately to ensure that implausible distance values are rejected and plausible distance values are not rejected.

Vorzugsweise werden für ein initiale Positionsbestimmung des mobilen Identifikationsgebers im Außenraumbereich zwei reale Entfernungsmesswerte und ein synthetischer Wert verwendet. Insbesondere sind für eine eindeutige initiale Positionsbestimmung im Allgemeinen drei Messwerte notwendig. Gemäß der vorliegenden Offenbarung können jedoch nur zwei Messwerte verwendet werden, wobei der dritte Wert durch einen fiktiven Messwert zum Beispiel für einen Innenraum-Anker des Fahrzeugs ersetzt wird. Der fiktive Messwert kann ein vergleichsweise großer Wert sein, wie zum Beispiel wenigstens 3m oder wenigstens 4m. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich der Nutzer bzw. der mobile Identifikationsgeber dem Fahrzeug von großer Entfernung aus nähert.Preferably two real distance measurement values and one synthetic value are used for an initial position determination of the mobile identification transmitter in the outside area. In particular, three measurement values are generally necessary for a clear initial position determination. According to the present disclosure, however, only two measured values can be used, the third value being replaced by a fictitious measured value, for example for an interior anchor of the vehicle. The fictitious measured value can be a comparatively large value, for example at least 3 m or at least 4 m. This is particularly advantageous if the user or the mobile identification transmitter approaches the vehicle from a great distance.

Vorzugsweise werden für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers im Außenraum mittels der Laufzeit (d.h. zur Abstandsmessung) nur zwei Freiheitsgrade x und y verwendet bzw. offengelassen, die eine Ebene im Wesentlichen parallel zu einer Standfläche des Fahrzeugs aufspannen. Der dritte Freiheitsgrad z, der senkrecht zur Standfläche des Fahrzeugs ist, kann fix sein (z.B. 1m). Durch das Beschränken der Freiheitsgrade des Lokalisierungsalgorithmus auf nur zwei Dimensionen, die zum Beispiel eine Ebene in Hüfthöhe des Fahrzeugs definieren, kann die Lokalisierungsgenauigkeit erhöht werden, insbesondere da der Nutzer den mobilen Identifikationsgeber typischerweise in dieser Höhe hält. Preferably, only two degrees of freedom x and y are used or left open for locating the mobile identification transmitter in the outside by means of the transit time (ie for measuring the distance), which span a plane essentially parallel to a standing area of the vehicle. The third degree of freedom z, which is perpendicular to the base of the vehicle, can be fixed (eg 1m). By limiting the degrees of freedom of the localization algorithm to only two dimensions, which for example define a level at the waist of the vehicle, the localization accuracy can be increased, in particular since the user typically holds the mobile identification transmitter at this height.

Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Speichermedium angegeben, umfassend ein Softwareprogramm, das eingerichtet ist, um auf wenigstens einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges auszuführen.According to a further independent aspect of the present disclosure, a storage medium is specified, comprising a software program which is set up to be executed on at least one processor and thereby to carry out the method described in this document for locating a mobile identification transmitter of a vehicle.

Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System angegeben, umfassend wenigstens einen Prozessor, der zum Ausführen des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges eingerichtet ist.According to a further independent aspect of the present disclosure, a system is specified, comprising at least one processor which is set up to carry out the method described in this document for locating a mobile identification transmitter of a vehicle.

Vorzugsweise ist das System ein Keyless-System des Fahrzeugs, wie zum Beispiel ein Active-Keyless-Entry-System und/oder ein Passive-Keyless-Entry-System und/oder ein Keyless-Go-System.The system is preferably a keyless system of the vehicle, such as an active keyless entry system and / or a passive keyless entry system and / or a keyless go system.

Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug angegeben, umfassend das Keyless-System. Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.According to a further independent aspect of the present disclosure, a vehicle is specified, comprising the keyless system. The term vehicle includes cars, trucks, buses, campers, motorcycles, etc., which are used to transport people, goods, etc. In particular, the term includes motor vehicles for the transportation of people.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1 ein Fahrzeug und einen mobilen Identifikationsgeber gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
  • 2 ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
  • 3A und B eine Verarbeitung der Lokalisierungssignale mittels maschinellen Lernens,
  • 4 ein System zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
  • 5 eine Plausibilisierung von Abstandswerten, die aus den Laufzeiten der Lokalisierungssignale erhalten werden,
  • 6 eine Bestimmung eines initialen Positionswertes gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
  • 7 schematisch eine beispielhafte Funktionsweise eines Sicherheitsalgorithmus gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Exemplary embodiments of the disclosure are shown in the figures and are described in more detail below. Show it:
  • 1 a vehicle and a mobile identification transmitter according to embodiments of the present disclosure,
  • 2nd 2 shows a flowchart of a method for locating a mobile identification transmitter of a vehicle according to embodiments of the present disclosure,
  • 3A and B processing of the localization signals by means of machine learning,
  • 4th a system for locating a mobile identification transmitter of a vehicle according to embodiments of the present disclosure,
  • 5 a plausibility check of distance values obtained from the transit times of the localization signals,
  • 6 determining an initial position value according to embodiments of the present disclosure, and
  • 7 schematically an exemplary operation of a security algorithm according to embodiments of the present disclosure.

Ausführungsformen der OffenbarungEmbodiments of the disclosure

Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.Unless otherwise noted, the same reference numerals are used below for the same and equivalent elements.

1 zeigt ein Fahrzeug 100 und einen mobilen Identifikationsgeber 10 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 1 shows a vehicle 100 and a mobile identification transmitter 10th according to embodiments of the present disclosure.

Der mobile Identifikationsgeber 10 kommuniziert mit einem Keyless-System 110 des Fahrzeugs 100 über eine Kommunikationsverbindung 20. Das Keyless-System 110 ist eingerichtet, um eine Position des mobilen Identifikationsgebers 10 zu bestimmen und basierend auf der bestimmten Position Keyless-Funktionalitäten anzusteuern. Das Keyless-System 110 umfasst zum Beispiel ein Active-Keyless-Entry-System und/oder ein Passive-Keyless-Entry-System und/oder ein Keyless-Go-System.The mobile identification transmitter 10th communicates with a keyless system 110 of the vehicle 100 over a communication link 20th . The keyless system 110 is set up to a position of the mobile identification transmitter 10th to determine and control keyless functionalities based on the determined position. The keyless system 110 includes, for example, an active keyless entry system and / or a passive keyless entry system and / or a keyless go system.

Das Keyless-System 110 kann ein Schließsystem des Fahrzeugs, und insbesondere eine Zentralverriegelung umfassen. Ergänzend oder alternativ kann das Keyless-System 110 eingerichtet sein, um einen Motorstart zum Beispiel durch Betätigen eines Bedienelements im Innenraum des Fahrzeugs 100 zu ermöglichen. Wenn das Keyless-System 110 basierend auf der bestimmten Position des mobilen Identifikationsgebers 10 eine positive Authentifizierung bzw. eine Autorisierung feststellt, kann das Fahrzeug 100 durch Ansteuern der Zentralverriegelung entriegelt werden. Zudem kann zum Beispiel ein Motorstart-Knopf am Armaturenbrett freigeschaltet werden, so dass der Fahrer den Motor durch ein Betätigen des Motorstart-Knopfes starten kann.The keyless system 110 can include a locking system of the vehicle, and in particular a central locking system. In addition or alternatively, the keyless system can 110 be set up to start the engine, for example, by actuating an operating element in the interior of the vehicle 100 to enable. If the keyless system 110 based on the specific position of the mobile identification transmitter 10th the vehicle can determine a positive authentication or authorization 100 can be unlocked by actuating the central locking. In addition, for example, an engine start button on the dashboard can be activated so that the driver can start the engine by pressing the engine start button.

Das Fahrzeug 100 kann eine Kommunikationsvorrichtung 120 umfassen, die eingerichtet ist, um die Kommunikationsverbindung 20 mit dem mobilen Identifikationsgeber 10 bereitzustellen. Zur Kommunikation mit dem mobilen Identifikationsgeber 10 können Signale von der Kommunikationsvorrichtung 120 empfangen und/oder gesendet werden. Ähnlich können Signale vom mobilen Identifikationsgeber 10 empfangen und/oder gesendet werden. Die Signale können zur Lokalisierung des Identifikationsgebers 10 in Bezug auf das Fahrzeug 100 verwendet werden. Die Signale können daher auch als „Lokalisierungssignale“ bezeichnet werden. Die Signale können zudem zur Übertragung von Informationen verwendet werden, wie zum Beispiel zur Übertragung von Identifizierungsinformationen und/oder Berechtigungsinformationen vom mobilen Identifikationsgeber 10 an das Fahrzeug 100.The vehicle 100 can be a communication device 120 include, which is set up to the communication link 20th with the mobile identification transmitter 10th to provide. For communication with the mobile identification transmitter 10th can receive signals from the communication device 120 received and / or sent. Similarly, signals from the mobile identification transmitter 10th received and / or sent. The signals can be used to locate the identification transmitter 10th in relation to the vehicle 100 be used. The signals can therefore also be referred to as "localization signals". The signals can also be used for the transmission of information, for example for the transmission of identification information and / or authorization information from the mobile identification transmitter 10th to the vehicle 100 .

Die Kommunikationsverbindung 20 ist gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Ultrabreitband (UWB)-Kommunikationsverbindung. Dementsprechend können die Lokalisierungssignale Ultrabreitbandsignale sein. Die UWB-Kommunikationsverbindung kann zum Beispiel einen Frequenzbereich mit einer Bandbreite von 500 MHz oder mehr verwenden.The communication link 20th is an ultra-wideband (UWB) communication link in accordance with some embodiments of the present disclosure. Accordingly, the location signals can be ultra wideband signals. For example, the UWB communication link can use a frequency range with a bandwidth of 500 MHz or more.

Unter dem Begriff „mobiler Identifikationsgeber“, wie er in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, ist die im Allgemeinen als „Funkschlüssel“ bezeichnete Vorrichtung zu verstehen. Anders gesagt handelt es sich beim mobilen Identifikationsgeber nicht um eine in das Fahrzeug integrierte Vorrichtung, sondern um den Schlüssel, den der Fahrer im Allgemeinen bei sich trägt.The term “mobile identification transmitter” as used in the present disclosure is to be understood as the device which is generally referred to as “radio key”. In other words, the mobile identification transmitter is not a device integrated in the vehicle, but the key that the driver generally carries with him.

2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 2nd shows a flow diagram of a method 200 for locating a mobile identification transmitter of a vehicle according to embodiments of the present disclosure.

Das Verfahren 200 umfasst im Block 210 ein Bestimmen einer Laufzeit wenigstens eines ersten Lokalisierungssignals aus einer Vielzahl von Lokalisierungssignalen, im Block 220 ein Bestimmen einer Signalstärke des wenigstens eines ersten Lokalisierungssignals oder eines anderen (zweiten) Lokalisierungssignals aus der Vielzahl von Lokalisierungssignalen, und im Block 230 ein Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers in Bezug auf das Fahrzeug unter Verwendung der bestimmten Laufzeit und der bestimmten Signalstärke. Das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers umfasst insbesondere ein Klassifizieren einer Position des mobilen Identifikationsgebers in einen Außenraum(bereich) und einen Innenraum(bereich) des Fahrzeugs mittels maschinellen Lernens.The procedure 200 includes in the block 210 determining a transit time of at least one first localization signal from a plurality of localization signals, in the block 220 determining a signal strength of the at least one first localization signal or another (second) localization signal from the plurality of localization signals, and in the block 230 locating the mobile identifier with respect to the vehicle using the determined transit time and the determined signal strength. Locating the mobile identification transmitter includes, in particular, classifying a position of the mobile identification transmitter into an exterior (area) and an interior (area) of the vehicle by means of machine learning.

Das Verfahren 200 verwendet eine Kombination aus der Laufzeit („Time-of-Flight“, ToF) und der Signalstärke, um den Identifikationsgeber zuverlässig und manipulationssicher zu lokalisieren. Zudem erfolgt die Lokalisierung unter Verwendung maschinellen Lernens („Machine Learning“, ML), mit dem zuverlässig bestimmt werden kann, ob sich der Identifikationsgeber im Außenraum oder Innenraum des Fahrzeugs befindet. Insbesondere können durch das maschinelle Lernen negative Effekte durch äußere Störeinflüsse reduziert und sogar verhindert werden. Die Keyless-Funktion ist damit manipulationssicher und Relay-Station-Attacken können verhindert werden.The procedure 200 uses a combination of the time of flight (ToF) and the signal strength to locate the identification transmitter reliably and tamper-proof. In addition, the localization takes place using machine learning (“machine learning”, ML), with which it can be reliably determined whether the identification transmitter is located in the exterior or interior of the vehicle. In particular, machine learning can reduce and even prevent negative effects from external interference. The keyless function is therefore tamper-proof and relay station attacks can be prevented.

In einigen Ausführungsformen sind die Lokalisierungssignale Breitbandsignale, und insbesondere Ultrabreitbandsignale. Bei Relay-Station-Attacken können dem Fahrzeug durch Signalverstärkung suggeriert werden, dass sich der mobile Identifikationsgeber (Schlüssel) sehr nah am Fahrzeug aufhält, obwohl er sich tatsächlich sehr weit weg befindet. Die Verwendung des hochfrequenten ToF-basierten Lokalisierungsverfahrens kann dieses Problem lösen. Durch die Kombination aus Zeitstempeln und Signalstärken kann zudem verhindert werden, dass das Lokalisierungsverfahren wegen der Verwendung von hohen Frequenzen ungenau und störanfällig ist.In some embodiments, the location signals are broadband signals, and in particular ultra wideband signals. In the case of relay station attacks, signal amplification can suggest to the vehicle that the mobile identification transmitter (key) is very close to the vehicle, even though it is actually very far away. Using the high frequency ToF based localization technique can solve this problem. The combination of time stamps and signal strengths can also prevent the localization process from being inaccurate and prone to interference due to the use of high frequencies.

Das Keyless-System des Fahrzeugs kann die Vielzahl von Lokalisierungssignalen zur Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers zum Beispiel mittels der Kommunikationsvorrichtung aussenden. Der mobile Identifikationsgeber kann eines oder mehrere der Lokalisierungssignale empfangen und Lokalisierungssignale an das Fahrzeug zurücksenden. Hierzu kann der mobile Identifikationsgeber geeignete elektronische Mittel umfassen, wie zum Beispiel Spulen oder Antennen zum Empfangen und Abstrahlen der Lokalisierungssignale. Die vom mobilen Identifikationsgeber zurückgesendeten Lokalisierungssignale können am Fahrzeug empfangen und daraus die Signalstärke und die Signallaufzeit ermittelt werden.The keyless system of the vehicle can transmit the large number of localization signals for locating the mobile identification transmitter, for example by means of the communication device. The mobile identification transmitter can receive one or more of the location signals and send location signals back to the vehicle. For this purpose, the mobile identification transmitter can comprise suitable electronic means, such as coils or antennas for receiving and emitting the localization signals. The localization signals sent back by the mobile identification transmitter can be received on the vehicle and the signal strength and the signal propagation time can be determined therefrom.

In der vorliegenden Offenbarung kann sich die Laufzeit des wenigstens einen Lokalisierungssignals auf eine Zeitspanne zwischen dem Absenden des wenigstens einen Lokalisierungssignals vom Fahrzeug und den Empfang eines entsprechenden Lokalisierungssignals am Fahrzeug beziehen. Die Zeitdifferenz zwischen dem Empfang des Lokalisierungssignals am Identifikationsgeber und dem Absenden eines entsprechenden Lokalisierungssignals kann beispielsweise an das Fahrzeug übermittelt werden. Alternativ kann die Laufzeit am mobilen Identifikationsgeber zum Beispiel durch Zeitstempel bestimmt und die entsprechende Information an das Fahrzeug übermittelt werden.In the present disclosure, the transit time of the at least one localization signal can relate to a time period between the sending of the at least one localization signal from the vehicle and the reception of a corresponding localization signal at the vehicle. The time difference between the receipt of the localization signal at the identification transmitter and the sending of a corresponding localization signal can be transmitted to the vehicle, for example. Alternatively, the transit time can be determined on the mobile identification transmitter, for example by means of a time stamp, and the corresponding information can be transmitted to the vehicle.

Ähnlich kann sich die Signalstärke des wenigstens einen Lokalisierungssignals in der vorliegenden Offenbarung auf eine Signalstärke des am Fahrzeug empfangenen entsprechenden Lokalisierungssignals beziehen. Alternativ kann die Signalstärke am mobilen Identifikationsgeber gemessen und die entsprechende Information an das Fahrzeug übermittelt werden.Similarly, the signal strength of the at least one localization signal in the present disclosure can relate to a signal strength of the corresponding localization signal received on the vehicle. Alternatively, the signal strength can be measured on the mobile identification transmitter and the corresponding information can be transmitted to the vehicle.

In einigen Ausführungsformen werden für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers, und insbesondere für eine Abstandsmessung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber und dem Fahrzeug mittels der ToF-Messung, nur zwei Freiheitsgrade x und y verwendet bzw. offengelassen, die eine Ebene parallel zu einer Standfläche des Fahrzeugs aufspannen. Der dritte Freiheitsgrad z, der senkrecht zur Standfläche des Fahrzeugs ist, kann fix sein. In some embodiments, only two degrees of freedom x and y are used or left open for locating the mobile identification transmitter, and in particular for a distance measurement between the mobile identification transmitter and the vehicle, which span a plane parallel to a standing area of the vehicle . The third degree of freedom z, which is perpendicular to the standing surface of the vehicle, can be fixed.

In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug wenigstens einen Sensor zum Empfangen der Signale umfassen. Insbesondere kann das Fahrzeug einen oder mehrere Ankerpunkte (auch als „Anker“ bezeichnet) aufweisen, wobei an jedem Ankerpunkt wenigstens ein Sensor angeordnet ist. Die Ankerpunkte können beabstandet voneinander angeordnet sein. Insbesondere können die Ankerpunkte Außenraum-Anker und Innenraum-Anker umfassen. Die Außenraum-Anker können zum Beispiel vorne am Fahrzeug und/oder am Heck angeordnet sein. Die Innenraum-Anker können am (oder oben am) Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Das Bereitstellen mehrerer Ankerpunkte an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs erlaubt eine präzisere Bestimmung der Position des mobilen Identifikationsgebers bezüglich des Fahrzeugs.In some embodiments, the vehicle may include at least one sensor for receiving the signals. In particular, the vehicle can have one or more anchor points (also referred to as “anchors”), at least one sensor being arranged at each anchor point. The anchor points can be spaced apart. In particular, the anchor points can include exterior anchors and interior anchors. The exterior anchors can for example be arranged at the front of the vehicle and / or at the rear. The interior anchors can be arranged on (or on top of) the interior of the vehicle. The provision of a plurality of anchor points at different points in the vehicle permits a more precise determination of the position of the mobile identification transmitter with respect to the vehicle.

3A und B zeigen eine Verarbeitung der Lokalisierungssignale mittels maschinellen Lernens zur Klassifizierung der Position des mobilen Identifikationsgebers in „innerhalb“ und „außerhalb“ des Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 3A and B show machine learning processing of the localization signals to classify the position of the mobile identifier into "inside" and "outside" the vehicle according to embodiments of the present disclosure.

In der vorliegenden Offenbarung wird maschinelles Lernen bzw. ein ML-Algorithmus verwendet, um durch die Laufzeit und die Signalstärke die Position des mobilen Identifikationsgebers in einen Außenraumbereich und einen Innenraumbereich des Fahrzeugs zu klassifizieren. Das maschinelle Lernen kann hierzu zum Beispiel ein künstliches neuronales Netz verwenden, wie zum Beispiel ein mehrlagiges Perzeptron („multilayer perceptron“).In the present disclosure, machine learning or an ML algorithm is used in order to classify the position of the mobile identification transmitter into an exterior area and an interior area of the vehicle by means of the transit time and the signal strength. For example, machine learning can use an artificial neural network, such as a multilayer perceptron (“multilayer perceptron”).

In einer beispielhaften Ausführungsform kann der ML-Algorithmus mit 12 Eingangswerten umgesetzt werden. In der folgenden Tabelle 1 ist die Entfernungsmessung mittels ToF („Range“) und Signalstärkemessung („RXP“) mit 12 Eingangswerten dargestellt: Tabelle 1 1 Range TRX 1 2 Range TRX 2 3 Range TRX 3 4 Range TRX 4 5 Range TRX 5 6 Range TRX 6 7 RXP TRX 1 8 RXP TRX 2 9 RXP TRX 3 10 RXP TRX 4 11 RXP TRX 5 12 RXP TRX 6 In an exemplary embodiment, the ML algorithm can also be used 12 Input values are implemented. The following table 1 shows the distance measurement using ToF ("Range") and signal strength measurement ("RXP") 12 Input values shown: Table 1 1 Range TRX 1 2nd Range TRX 2 3rd Range TRX 3 4th Range TRX 4 5 Range TRX 5 6 Range TRX 6 7 RXP TRX 1 8th RXP TRX 2 9 RXP TRX 3 10th RXP TRX 4 11 RXP TRX 5 12 RXP TRX 6

Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und der ML-Algorithmus kann mit einer anderen Anzahl von Eingangswerten umgesetzt werden. Insbesondere kann der ML-Algorithmus mit weniger oder mehr als 12 Eingangswerten umgesetzt werden.However, the present disclosure is not limited to this and the ML algorithm can be implemented with a different number of input values. In particular, the ML algorithm can use less or more than 12 Input values are implemented.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Signalstärke mittels eines Verfahrens bestimmt bzw. gemessen, das konstruktive und/oder destruktive Überlagerungen der verschiedenen Empfangspfade vernachlässigt. Dies kann beispielsweise durch eine Summation der Signalenergien der rekonstruierten ungestörten Signalimpulsen der einzelnen Empfangspfaden erfolgen. Bezugnehmend auf die Tabelle 1 können die Signalstärkewerte RXP über eine Summation von Signalenergien der einzelnen empfangenen Lokalisierungssignale ermittelt werden.In some embodiments of the present disclosure, the signal strength is determined or measured using a method that neglects constructive and / or destructive superimpositions of the various reception paths. This can be done, for example, by summing the signal energies of the reconstructed undisturbed signal pulses of the individual reception paths. Referring to Table 1, the signal strength values can RXP can be determined via a summation of signal energies of the individual received localization signals.

Insbesondere können mit einem geeigneten Verfahren der Empfangszeitpunkt und die Signalleistung jeder einzelnen empfangenen Reflexion ermittelt werden. Die Summation der einzelnen Leistungen wird mit einem Verfahren durchgeführt, das nicht durch die relative Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Reflexionen beeinflusst wird: P g e s = g ( f ( P 1 ) + f ( P 2 ) + + f ( P n ) )

Figure DE102018130876A1_0001
Damit ist f ausschließlich von der Signalleistung Pi abhängig.In particular, the reception time and the signal power of each individual received reflection can be determined with a suitable method. The summation of the individual powers is carried out using a method that is not influenced by the relative phase shift between the individual reflections: P G e s = G ( f ( P 1 ) + f ( P 2nd ) + ... + f ( P n ) )
Figure DE102018130876A1_0001
So f is exclusively from the signal power P i dependent.

Beispielsweise können die Lokalisierungssignale als kurze UWB-Impulse ausgesendet und samt aller Reflexionen empfangen werden. Aufgrund der kurzen Impulse ist keine konstruktive oder destruktive Interferenz der Lokalisierungssignale möglich. Damit finden keine Überlagerungen statt, die zu Signaländerungen führen könnten. Anders gesagt können unabhängig von der Signallaufzeit der Reflexionspfade immer die gleichen Signalpegel erhalten werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Lokalisierung erhöht werden kann.For example, the localization signals can be sent out as short UWB pulses and received together with all reflections. Due to the short pulses, no constructive or destructive interference of the localization signals is possible. This means that there are no overlaps that could lead to signal changes. In other words, regardless of the signal propagation time of the reflection paths, the same signal levels can always be obtained, which can increase the reliability of the localization.

3A zeigt einen Verarbeitungsprozess 310 für die 12 Eingangswerte der Tabelle 1. Die Rohwerte werden in den Block 311 eingegeben, in dem eine Deckelung für die Laufzeit und/oder die Signalstärke stattfindet. 3A shows a processing process 310 for the 12 Input values from table 1. The Raw values are in the block 311 entered in which there is a cap for the runtime and / or the signal strength.

Insbesondere wird die Laufzeit des wenigstens einen Lokalisierungssignals für eine Abstandsbestimmung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber und dem Fahrzeug verwendet, wobei für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers (z.B. alle) Abstandswerte, die kleiner oder gleich einem ersten Maximalwert sind auf einen zweiten Maximalwert begrenzt werden. Der erste Maximalwert und der zweite Maximalwert können gleich der verschieden sein. Der erste und/oder zweite Maximalwert kann zum Beispiel 4m sein.In particular, the transit time of the at least one localization signal is used for determining the distance between the mobile identification transmitter and the vehicle, wherein for locating the mobile identification transmitter (e.g. all), distance values that are less than or equal to a first maximum value are limited to a second maximum value. The first maximum value and the second maximum value can be the same. The first and / or second maximum value can be 4m, for example.

Ergänzend oder alternativ werden für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers alle Signalstärken, die kleiner oder gleich einem ersten Minimalwert sind, durch einen zweiten Minimalwert ersetzt. Der erste Minimalwert und der zweite Minimalwert können gleich oder verschieden sein. Der erste und/oder zweite Minimalwert kann zum Beispiel -110dBm sein. Bei einem derartigen „Capping“ werden die Sensoreingangswerte manipuliert, indem eine Limitierung der Entfernungsmesswerte bzw. der Feldstärkewerte auf einen Maximalwert oder Minimalwert durchgeführt wird.In addition or as an alternative, all signal strengths that are less than or equal to a first minimum value are replaced by a second minimum value for locating the mobile identification transmitter. The first minimum value and the second minimum value can be the same or different. The first and / or second minimum value can be, for example, -110dBm. With such a “capping”, the sensor input values are manipulated by limiting the distance measured values or the field strength values to a maximum or minimum value.

Im Block 312 erfolgt ein NaN-Handling. Hier können Eingangswerte, die NaN („Not a Number“) angeben, ersetzt werden, zum Beispiel mit dem zweiten Maximal- bzw. Minimalwert.In the block 312 NaN handling takes place. Input values that indicate NaN ("Not a Number") can be replaced here, for example with the second maximum or minimum value.

Im Block 313 erfolgt eine Linearisierung für die RXP-Werte, nicht aber für die Range-Werte. Insbesondere können die RXP-Werte hier von dBm in mW (milli-Watt) umgerechnet werden.In the block 313 the RXP values are linearized, but not for the range values. In particular, the RXP values can be converted from dBm to mW (milli-watts).

Im Block 314 erfolgt eine Standardisierung. Hier werden die Eingangswerte skaliert, damit sie dieselben Standardabweichungen aufweisen.In the block 314 there is a standardization. Here the input values are scaled so that they have the same standard deviations.

3B zeigt ein beispielhaftes neuronales Netz 320, und insbesondere ein mehrlagiges Perzeptron, das als ML-Algorithmus verwendet werden kann. Das neuronale Netz ist mit 12 Neuronen pro Schicht („hidden layer“) dargestellt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und das neuronale Netz kann weniger oder mehr Neuronen pro Schicht aufweisen. 3B shows an exemplary neural network 320 , and in particular a multi-layer perceptron that can be used as an ML algorithm. The neural network is with 12 Neurons per layer ("hidden layer") shown. However, the present disclosure is not limited to this and the neural network may have fewer or more neurons per layer.

4 zeigt ein System 400 zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers eines Fahrzeuges gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 4th shows a system 400 for locating a mobile identification transmitter of a vehicle according to embodiments of the present disclosure.

Im Beispiel der 4 ist im Block 410 eine Kombination aus drei Algorithmen dargestellt. Block 414 bezeichnet den ML-Algorithmus, der die Klassifikation der Position des mobilen Identifikationsgebers in den Innenbereich und den Außenbereich des Fahrzeugs ausführt. Anders gesagt wird im Block 414 entschieden, ob sich der mobile Identifikationsgeber innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs befindet.In the example of the 4th is in the block 410 a combination of three algorithms. block 414 denotes the ML algorithm that classifies the position of the mobile identification transmitter into the interior and exterior of the vehicle. In other words, the block 414 decided whether the mobile identification transmitter is inside or outside the vehicle.

Im Block 412 ist ein Lokalisierungsalgorithmus für den Außenraum dargestellt. Wenn der ML-Algorithmus entschieden hat, dass sich der mobile Identifikationsgebers außerhalb des Fahrzeugs befindet, kann der Lokalisierungsalgorithmus eine genaue Position des mobilen Identifikationsgebers im Außenraum bestimmen. Typischerweise ist der Lokalisierungsalgorithmus der Außenraumklassifizierung bzw. dem ML-Algorithmus nachgelagert. Der Lokalisierungsalgorithmus kann zum Beispiel ein Bayesscher Filter oder Kalman-Filter sein.In the block 412 shows a localization algorithm for the outside. If the ML algorithm has decided that the mobile identification transmitter is located outside the vehicle, the localization algorithm can determine an exact position of the mobile identification transmitter in the exterior. The localization algorithm is typically located downstream of the exterior classification or the ML algorithm. The localization algorithm can be, for example, a Bayesian filter or a Kalman filter.

Im Block 420 kann der mobile Identifikationsgeber einer Zone des Außenraums zugeordnet werden. Beispielweise kann der Außenraum des Fahrzeugs in eine Vielzahl von Zonen unterteilt sein, wobei der mobile Identifikationsgeber mittels des Lokalisierungsalgorithmus einer bestimmten Zone zugeordnet wird. Hierdurch kann eine genaue Lokalisierung des mobilen Identifikationsgebers im Außenraum erfolgen.In the block 420 the mobile identification transmitter can be assigned to a zone of the outside space. For example, the exterior of the vehicle can be divided into a plurality of zones, the mobile identification transmitter being assigned to a specific zone by means of the localization algorithm. As a result, the mobile identification transmitter can be precisely located outside.

Im Block 416 ist ein Sicherheitsalgorithmus dargestellt. Der Sicherheitsalgorithmus kann im Vergleich zum ML-Algorithmus im Block 414 und dem Lokalisierungsalgorithmus im Block 412 ein ungenauerer aber manipulationssicherer Algorithmus sein. Der Sicherheitsalgorithmus kann zum Beispiel plausibilisieren, ob die Positionsbestimmung des ML-Algorithmus im Block 414 und die Positionsbestimmung des Lokalisierungsalgorithmus im Block 412 manipuliert wurden (Blöcke 430 und 432).In the block 416 a security algorithm is shown. The security algorithm can be compared to the ML algorithm in the block 414 and the localization algorithm in the block 412 an inaccurate but tamper-proof algorithm. The security algorithm can, for example, plausibility check whether the position determination of the ML algorithm in the block 414 and the location determination of the location algorithm in the block 412 were manipulated (blocks 430 and 432 ).

Die Ergebnisse der Plausibilisierungs-Blöcke 430 und 432 werden im Block 440 kombiniert und im Block 450 als Endergebnis zur Position des mobilen Identifikationsgebers relativ zum Fahrzeug ausgegeben. Bei einem positiven Ergebnis kann wenigstens eine Keyless-Funktion, wie zum Beispiel eine Keyless-Entry-Funktion und/oder Keyless-Go-Funktion, freigegeben werden.The results of the plausibility check blocks 430 and 432 be in the block 440 combined and in block 450 output as the end result of the position of the mobile identification transmitter relative to the vehicle. If the result is positive, at least one keyless function, such as a keyless entry function and / or keyless go function, can be enabled.

In den nachfolgenden 5 bis 7 sind Aspekte des in der 2 gezeigten Verfahrens und des in der 4 gezeigten Systems im Detail erläutert. Insbesondere sind Aspekte der Abstandsmessung mittels der ToF-Messungen erläutert.In the following 5 to 7 are aspects of the in the 2nd shown method and in the 4th shown system explained in detail. In particular, aspects of the distance measurement by means of the ToF measurements are explained.

5 zeigt eine Plausibilisierung von Abstandswerten, die aus den Laufzeiten der Lokalisierungssignale erhalten werden. 5 shows a plausibility check of distance values obtained from the transit times of the localization signals.

In 5 sind beispielhaft drei Anker bzw. Ankerpunkte am Fahrzeug dargestellt. Die Anker umfassen einen ersten Anker A, der an einer vorderen Dachposition des Fahrzeugs angeordnet ist, einen zweiten Anker B, der rechts am Heck angeordnet ist, und einen dritten Anker C, der links am Heck angeordnet ist. Der erste Anker A ist ein Innenraum-Anker und der zweite Anker B sowie der dritte Anker C sind jeweils Außenraum-Anker. Jeder Anker weist einen oder mehrere Sensoren auf, die zum Empfangen der Lokalisierungssignale eingerichtet sind.In 5 three anchors or anchor points on the vehicle are shown as examples. The anchors comprise a first anchor A , which is arranged at a front roof position of the vehicle, a second anchor B , which is located on the right of the stern, and a third anchor C. , which is located on the left at the stern. The first anchor A is an interior anchor and the second anchor B as well as the third anchor C. are outdoor anchors. Each anchor has one or more sensors that are set up to receive the location signals.

Basierend auf den am ersten Anker A empfangenen Laufzeiten der Lokalisierungssignale wird ein erster Abstand a ermittelt („Ranging“). Die Signale werden nicht richtungsaufgelöst empfangen, wodurch sich der erste Abstand a als Kreis um den ersten Anker A herum darstellt. Ähnlich werden basierend auf den am zweiten und dritten Anker empfangenen Laufzeiten der Lokalisierungssignale ein zweiter Abstand b bzw. ein dritter Abstand c ermittelt („Ranging“).Based on the one at the first anchor A received transit times of the localization signals, a first distance a is determined ("ranging"). The signals are not received in a directionally resolved manner, as a result of which the first distance a forms a circle around the first anchor A represents around. Similarly, based on the transit times of the localization signals received at the second and third anchors, a second distance b and a third distance become c determined ("Ranging").

Zur Plausibilisierung der einzelnen Entfernungsmessungen kann eine Plausibilisierungsformel verwendet werden, die alle Entfernungsmessungen verwirft, die eine unplausibel große Entfernung angeben. Zum Beispiel können Abstandswerte, die größer als eine Summe von (i) einem anderen Abstandswert, (ii) einer Distanz zwischen zwei Ankerpunkten und (iii) einem Schwellwert sind, verworfen werden. Die Distanz kann ein Abstand zwischen zwei Ankerpunkten sein, von denen einer der Plausibilitätsprüfung unterzogen wird und von denen der andere den Abstandswert, zu dem der Ankerabstand addiert wird, gemessen hat.For the plausibility check of the individual distance measurements, a plausibility check formula can be used that rejects all distance measurements that indicate an implausibly large distance. For example, distance values that are greater than a sum of ( i ) another distance value, ( ii ) a distance between two anchor points and ( iii ) are a threshold value, are discarded. The distance can be a distance between two anchor points, one of which is subjected to the plausibility check and the other of which has measured the distance value to which the anchor distance is added.

Im Beispiel der 5 ist die Distanz zwischen den dem ersten Ankerpunkt A und dem zweiten Ankerpunkt B mit d bezeichnet. Wenn ein gemessener (erster) Abstandwert größer ist als die Summe aus dem Ankerabstand d, dem zweiten Abstand b und einem Schwellwert, kann dieser Abstandswert als unplausibel verworfen werden. Im Beispiel der 5 trifft dies auf den ersten Abstand a zu, der größer als die Summe aus der Distanz d, dem zweiten Abstand b und einem Schwellwert (nicht gezeigt) ist.In the example of the 5 is the distance between the first anchor point A and the second anchor point B marked with d. If a measured (first) distance value is greater than the sum of the anchor distance d, the second distance b and a threshold value, this distance value can be rejected as implausible. In the example of the 5 this applies to the first distance a, which is greater than the sum of the distance d, the second distance b and a threshold value (not shown).

Der Schwellwert kann ein fester Wert sein, der zur Distanz zwischen den Ankerpunkten und dem anderen gemessenen Abstandswert addiert wird. Der Schwellwert kann geeignet gewählt werden, um sicherzustellen, dass unplausible Abstandswerte verworfen und plausible Abstandswerte nicht verworfen werden.The threshold value can be a fixed value which is added to the distance between the anchor points and the other measured distance value. The threshold value can be selected appropriately to ensure that implausible distance values are rejected and plausible distance values are not rejected.

6 zeigt eine Bestimmung einen initialen Positionswertes gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 6 10 shows a determination of an initial position value according to embodiments of the present disclosure.

In einigen Ausführungsformen werden für ein initiale Positionsbestimmung des mobilen Identifikationsgebers im Außenraum zwei Entfernungsmesswerte b', c' und ein synthetischer Wert a' verwendet. Insbesondere sind für eine initiale Positionsbestimmung im Allgemeinen drei Messwerte notwendig. Gemäß der vorliegenden Offenbarung können jedoch nur zwei reale Messwerte verwendet werden, wobei der dritte Wert durch einen fiktiven Messwert zum Beispiel für einen Innenraum-Anker ersetzt werden kann. Der fiktive Messwert kann ein vergleichsweise großer Wert sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich der Nutzer bzw. der mobile Identifikationsgeber dem Fahrzeug von großer Entfernung aus nähert.In some embodiments, two distance measurement values b ', c 'and a synthetic value a' is used. In particular, three measurement values are generally required for an initial position determination. According to the present disclosure, however, only two real measured values can be used, the third value being able to be replaced by a fictitious measured value, for example for an interior anchor. The fictitious measured value can be a comparatively large value. This is particularly advantageous if the user or the mobile identification transmitter approaches the vehicle from a great distance.

Beispielsweise wird eine erste Position basierend auf wenigstens zwei ToF-Entfernungsmessungen berechnet, von denen wenigstens eine von einem Außenraum-Anker kommt. Um eine Unsicherheit bei der Positionsbestimmung zu eliminieren, wird eine synthetische Entfernungsmessung, d.h. ein künstlich erzeugter Wert, berücksichtigt. Damit kann der Algorithmus eine Lösung für eine Position weiter weg vom Fahrzeug auswählen.For example, a first position is calculated based on at least two ToF distance measurements, at least one of which comes from an outside anchor. In order to eliminate uncertainty in the position determination, a synthetic distance measurement, i.e. an artificially generated value. This enables the algorithm to select a solution for a position further away from the vehicle.

Der synthetische Wert kann beispielswiese wie folgt berechnet werden. In einem ersten Fall erfolgen die beiden realen Entfernungsmessungen durch einen ersten Innenraum-Anker und einen Außenraum-Anker. Der kürzere der beiden Messwerte wird identifiziert und der dritte Wert wird für einen zweiten Innenraum-Anker berechnet als die Summe aus (i) dem kürzeren Messwert, (ii) der Distanz zwischen der Position des Ankers mit der kürzeren Messung und dem zweiten Innenraum-Anker und (iii) einem Festwert. Der Festwert kann zum Beispiel in etwa 0.5m sein. Der erste Innenraum-Anker und der zweite Innenraum-Anker sind verschiedene Anker und voneinander um die erwähnte Distanz beabstandet.For example, the synthetic value can be calculated as follows. In a first case, the two real distance measurements are carried out by a first indoor anchor and an outdoor anchor. The shorter of the two measured values is identified and the third value is calculated for a second interior anchor as the sum of ( i ) the shorter measured value, ( ii ) the distance between the position of the anchor with the shorter measurement and the second interior anchor and ( iii ) a fixed value. The fixed value can be about 0.5m, for example. The first interior anchor and the second interior anchor are different anchors and are spaced from one another by the aforementioned distance.

In einem zweiten Fall erfolgen die beiden realen ToF-Entfernungsmessungen durch zwei Außenraum-Anker. Der kürzere der beiden Messwerte wird identifiziert. Wenn es ein vorderer Anker ist, wird der vordere Innenraum-Anker ausgewählt. Wenn es ein hinterer Anker ist, wird der hintere Innenraum-Anker ausgewählt. Der dritte Wert wird für den ausgewählten Innenraum-Anker berechnet als die Summe aus (i) dem kürzeren Messwert, (ii) der Distanz zwischen der Position des Ankers mit der kürzeren Messung und dem ausgewählten Innenraum-Anker und (iii) einem Festwert. Der Festwert kann zum Beispiel in etwa 0.5m sein.In a second case, the two real ToF distance measurements are carried out by two outside anchors. The shorter of the two measurements is identified. If it is a front anchor, the front interior anchor is selected. If it is a rear anchor, the rear interior anchor is selected. The third value is calculated for the selected interior anchor as the sum of ( i ) the shorter measured value, ( ii ) the distance between the position of the anchor with the shorter measurement and the selected interior anchor and ( iii ) a fixed value. The fixed value can be about 0.5m, for example.

Die initiale Position des Identifikationsgebers im Außenraum kann beispielsweise bei einer bestimmten Höhe berechnet werden, wie zum Beispiel z=1m (nur x und y als freie Parameter), unter Verwendung der beiden realen Entfernungsmesswerte und dem synthetischen Wert.The initial position of the identification transmitter in the exterior can be calculated, for example, at a certain height, such as z = 1m (only x and y as free parameters), using the two real distance measurement values and the synthetic value.

7 zeigt schematisch eine beispielhafte Funktionsweise des unter Bezugnahme auf die 4 erläuterten Sicherheitsalgorithmus. 7 shows schematically an exemplary operation of the with reference to the 4th explained security algorithm.

Das Fahrzeug umfasst vier Außenraum-Anker, nämlich zwei vordere Anker und zwei hintere Anker, sowie zwei Innenraum-Anker. Die Anker sind an den entsprechenden Stellen der 7 als Rechtecke dargestellt.The vehicle includes four exterior anchors, namely two front anchors and two rear anchors, as well as two interior anchors. The anchors are in the appropriate places in the 7 represented as rectangles.

Der Lokalisierungsalgorithmus, wie zum Beispiel der Bayesscher Filter oder Kalman-Filter, kann ein hochpräziser Lokalisierungsalgorithmus sein. Der Lokalisierungsalgorithmus kann jedoch eine geringe Manipulationssicherheit aufweisen. Um Sicherheitslücken zu vermeiden, kann der Sicherheitsalgorithmus zur sicheren Verortung des mobilen Identifikationsgebers ein weniger genauer Algorithmus sein, der dafür hochsicher ist. Die Kombination dieser beiden Algorithmen erlaubt eine hochpräzise und manipulationssichere Verortung des mobilen Identifikationsgebers.The localization algorithm, such as the Bayesian filter or Kalman filter, can be a high-precision localization algorithm. However, the localization algorithm can have a low level of manipulation security. To avoid security gaps, the security algorithm for securely locating the mobile identification transmitter can be a less precise algorithm that is highly secure for this. The combination of these two algorithms enables high-precision and tamper-proof location of the mobile identification transmitter.

Der Sicherheitsalgorithmus kann zum Beispiel eine Schwellwertprüfung („Threshold Check“) mit einem Schwellwertalgorithmus durchführen. Hierzu können für jeden Anker Schwellwerte definiert werden:

  • • Innenraum/Außenraum-Prüfung für die Innenraum-Anker: Thi1, Thi2 (Kreise 701 in der 7)
  • • Entsperrprüfung für alle Anker: THo1 ... THo6 (alle Kreise in der 7 mit Ausnahme der Kreise 701)
The security algorithm can, for example, carry out a threshold check using a threshold algorithm. Threshold values can be defined for each anchor:
  • • Indoor / outdoor testing for indoor anchors: Thi1 , Thi2 (Circles 701 in the 7 )
  • • Unlocking test for all anchors: THo1 ... THo6 (all circles in the 7 except for the circles 701 )

Als Eingangswerte können die ToF-Entfernungsmesswerte verwendet werden, zum Beispiel R1 .... R6.The ToF distance measured values can be used as input values, for example R1 .... R6.

Eine Innenraum-Prüfung kann ausgeführt werden durch (R1<Thi1) oder (R2<Thi2). Eine Entsperrprüfung kann ausgeführt werden durch (R1<Tho1) oder (R2<Tho2) oder (R3<Tho3) oder (R4<Tho4) oder (R5<Tho5) oder (R6<Tho6). Liefert die Innenraum- oder EntsperrPrüfung ein negatives Resultat, kann die Plausibilisierung als nicht erfolgreich angenommen werden.An interior test can be carried out by (R1 <Thi1) or (R2 <Thi2). An unlock test can be carried out by (R1 <Tho1) or (R2 <Tho2) or (R3 <Tho3) or (R4 <Tho4) or (R5 <Tho5) or (R6 <Tho6). If the interior or unlock test delivers a negative result, the plausibility check can be assumed to be unsuccessful.

Erfindungsgemäß wird eine Kombination aus der Laufzeit der Signale und der Signalstärke verwendet, um den Identifikationsgeber zuverlässig und manipulationssicher zu lokalisieren. Zudem erfolgt die Lokalisierung unter Verwendung maschinellen Lernens („Machine Learning“, ML), mit dem zuverlässig bestimmt werden kann, ob sich der Identifikationsgeber im Außenraum oder Innenraum des Fahrzeugs befindet. Die Keyless-Funktion ist damit manipulationssicher und Relay-Station-Attacken können verhindert werden.According to the invention, a combination of the transit time of the signals and the signal strength is used to locate the identification transmitter reliably and tamper-proof. In addition, the localization takes place using machine learning (“machine learning”, ML), with which it can be reliably determined whether the identification transmitter is located in the exterior or interior of the vehicle. The keyless function is therefore tamper-proof and relay station attacks can be prevented.

Claims (15)

Verfahren (200) zum Lokalisieren eines mobilen Identifikationsgebers (10) eines Fahrzeugs (100), umfassend: Bestimmen (210) einer Laufzeit wenigstens eines Lokalisierungssignals aus einer Vielzahl von Lokalisierungssignalen; Bestimmen (220) einer Signalstärke wenigstens eines Lokalisierungssignals aus der Vielzahl von Lokalisierungssignalen; und Lokalisieren (230) des mobilen Identifikationsgebers (10) in Bezug auf das Fahrzeug (100) unter Verwendung der bestimmten Laufzeit und der bestimmten Signalstärke, wobei das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers umfasst: Klassifizieren einer Position des mobilen Identifikationsgebers (10) in wenigstens einen Außenraumbereich und wenigstens einen Innenraumbereich des Fahrzeugs (100) mittels einer Methode des maschinellen Lernens.A method (200) for locating a mobile identification transmitter (10) of a vehicle (100), comprising: Determining (210) a propagation time of at least one localization signal from a plurality of localization signals; Determining (220) a signal strength of at least one localization signal from the plurality of localization signals; and Locating (230) the mobile identification transmitter (10) with respect to the vehicle (100) using the determined transit time and the determined signal strength, wherein the localization of the mobile identification transmitter comprises: Classifying a position of the mobile identification transmitter (10) in at least one exterior area and at least one interior area of the vehicle (100) by means of a machine learning method. Das Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen (220) der Signalstärke keine konstruktiven und/oder destruktiven Überlagerungen von Lokalisierungssignalen berücksichtigt.The method (200) according to Claim 1 , the determination (220) of the signal strength not taking into account constructive and / or destructive superimpositions of localization signals. Das Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Methode des maschinellen Lernens ein künstliches neuronales Netz (320) verwendet wird.The method (200) according to Claim 1 or 2nd , using an artificial neural network (320) as the method of machine learning. Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Laufzeit des wenigstens einen Lokalisierungssignals für eine Abstandsbestimmung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber (10) und dem Fahrzeug (100) verwendet wird, und wobei für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers (10) alle Abstandswerte, die gleich oder größer als ein erster Maximalwert sind, durch einen zweiten Maximalwert ersetzt werden.The method (200) according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the transit time of the at least one localization signal is used for a distance determination between the mobile identification transmitter (10) and the vehicle (100), and wherein for the localization of the mobile identification transmitter (10) all distance values that are equal to or greater than a first maximum value , can be replaced by a second maximum value. Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers (10) alle Signalstärken, die gleich oder kleiner als ein erster Minimalwert sind, durch einen zweiten Minimalwert ersetzt werden.The method (200) according to one of the Claims 1 to 4th , wherein for locating the mobile identification transmitter (10) all signal strengths that are equal to or less than a first minimum value are replaced by a second minimum value. Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren (200), wenn die Position des mobilen Identifikationsgebers (10) in den Außenraumbereich klassifiziert wird, weiter umfasst: Bestimmen einer Position oder Zone des mobilen Identifikationsgebers (10) im Außenraumbereich unter Verwendung eines Lokalisierungsalgorithmus (412).The method (200) according to one of the Claims 1 to 5 The method (200), if the position of the mobile identification transmitter (10) is classified in the outdoor area, further comprises: determining a position or zone of the mobile identification transmitter (10) in the outdoor area using a localization algorithm (412). Das Verfahren (200) nach Anspruch 6, wobei der Lokalisierungsalgorithmus (412) ein Bayesscher Filter oder Kalman-Filter ist.The method (200) according to Claim 6 , the localization algorithm (412) being a Bayesian filter or a Kalman filter. Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Laufzeit des wenigstens einen Lokalisierungssignals für eine Abstandsbestimmung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber (10) und dem Fahrzeug (100) verwendet wird, und wobei erste Abstandswerte, der größer als eine Summe eines zweiten Abstandswerts, einer Distanz zwischen zwei Ankerpunkten und eines Schwellwert sind, verworfen werden. The method (200) according to one of the Claims 6 or 7 , wherein the transit time of the at least one localization signal is used for a distance determination between the mobile identification transmitter (10) and the vehicle (100), and wherein first distance values that are greater than a sum of a second distance value, a distance between two anchor points and a threshold value , be discarded. Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Laufzeit des wenigstens einen Lokalisierungssignals für eine Abstandsbestimmung zwischen dem mobilen Identifikationsgeber (10) und dem Fahrzeug (100) verwendet wird, und wobei für eine initiale Positionsbestimmung des mobilen Identifikationsgebers (10) weniger als drei reale Entfernungsmesswerte verwendet werden.The method (200) according to one of the Claims 6 to 8th , wherein the transit time of the at least one localization signal is used for a distance determination between the mobile identification transmitter (10) and the vehicle (100), and wherein for an initial position determination of the mobile identification transmitter (10) less than three real distance measurement values are used. Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei für das Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers (10) zwei Freiheitsgrade verwendet werden, die eine Ebene parallel zu einer Standfläche des Fahrzeugs (100) aufspannen.The method (200) according to one of the Claims 6 to 9 , wherein two degrees of freedom are used for locating the mobile identification transmitter (10), which span a plane parallel to a standing surface of the vehicle (100). Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei für ein sicheres Lokalisieren des mobilen Identifikationsgebers (10) ein weiterer Algorithmus verwendet wird, welcher weniger genau lokalisiert, insbesondere weniger genau als der Lokalisierungsalgorithmus (412).The method (200) according to one of the Claims 6 to 10th A further algorithm is used for secure localization of the mobile identification transmitter (10), which locates less precisely, in particular less precisely than the localization algorithm (412). Das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vielzahl von Lokalisierungssignalen Ultrawideband-Signale sind.The method (200) according to one of the Claims 1 to 11 , the plurality of localization signals being ultra-wideband signals. Speichermedium, umfassend ein Softwareprogramm, das eingerichtet ist, um auf wenigstens einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das Verfahren (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.Storage medium comprising a software program which is set up to be executed on at least one processor, and thereby to carry out the method (200) according to one of the Claims 1 to 12 to execute. System (400), umfassend wenigstens einen Prozessor, der zum Ausführen des Verfahrens (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist.System (400) comprising at least one processor which is used to execute the method (200) according to one of the Claims 1 to 12 is set up. Fahrzeug (100), umfassend das System (400) nach Anspruch 14.Vehicle (100) comprising the system (400) according to Claim 14 .
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