CN101743694B

CN101743694B - 用于在至少两个通信装置之间电子通信的方法和设备

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Publication number: CN101743694B
Application number: CN200880016873.4A
Authority: CN
Inventors: D·库克; C·阿恩特
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: ATE554536T1; EP2153538A1; DE102007023728A1; EP2153538B1; CN101743694A; US8571476B2; WO2008142113A1; US20100069001A1

Abstract

本发明涉及用于在至少两个通信装置之间电子通信的方法和设备，为了能够在用于通信的装置之间建立可靠的连接，并且同时能够简单地操作，根据本发明的方法具有如下步骤：用于通信的两个通信装置(210、310)通过第一联接机构彼此联结，以及在相互联结的通信装置(210、310)之间的通信通过第二联接机构进行，其中第一联接机构具有比第二耦合机构更短的范围，或者第一耦合机构是通过通信装置(210、310)之间的物理接触来实现。

Description

用于在至少两个通信装置之间电子通信的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于在至少两个通信装置之间电子通信的方法和设备。

背景技术

在机动车辆中，各种类型和用途的移动电子装置(移动电话、便携式音乐播放器、导航系统、PDA等)的使用程度逐渐增加。这些装置通常装有用于与车辆结构建立连接的接口(例如，蓝牙、USB、WiFi)。

利用数据通信链路(例如，蓝牙链路)的通信链路要求将被连接的通信装置的在先识别。具体地，若当前存在多个活动的数据通信装置，那么在后续的通信之前需要选择将被正确地连接的装置(这被称为“配对”)。在这种情况下，在开始实际的通信之前建立装置之间的接触需要由用户手动地进行的多个步骤，具体地，在相关的通信装置中设置数据通信模式，检查识别码以及通常将口令输入将被彼此连接的两个通信装置中。

EP1049347A1公开了一种使用射频链路，具体如蓝牙链路，建立通信装置(例如，移动电话)和相关的车载套件之间的连接的方法和设备，其中，当用户接近该车辆时，车载套件接收来自移动电话的射频信号，而在该移动电话和车辆之间没有机械接触，并且在确定的用户识别的情况下建立连接，随后移动电话仅通过车载套件控制。

EP1188617A2公开了一种无接触可视电话系统，其中，当便携式可视电话被带入车辆中时，该可视电话被无线地供给关于该系统结构的信息，并将这种信息作为用于转接从该可视电话装置，例如麦克风、扩音器、摄像头和屏幕显示器，到相关车载装置的音频/视频数据的路径的基础。

WO00/15931A1公开了一种用于车辆的电子通信系统，该系统具有设置在车辆中的基站和用于与该基站交换信号的移动数据存储介质，所述通信系统能够特别地用于无源访问控制或无源移动控制(发动机停止装置)，并且其中第一电容性联接链路至少在一定程度上通过用户的身体形成线路，而其中第二联接链路在一定程度上通过接地形成。

WO98/57824A1公开了一种用于移动电话的车载固定装置，其具有连接到天线的RF传输/接收部件，和用于实现在机动车载固定装置和移动电话之间控制信号传输的接口。在这种情况下，RF传输/接收部件能够由移动电话控制，机动车辆车载固定装置的接口和移动电话之间的信号传输优选地通过红外方式无线地进行。

WO03/100739A1公开了一种用于使用电容性干涉效应的物体存在分析的系统和方法，其特别地用于机动车辆的锁止系统。

EP1770900A1公开了一种用于在多个通信设备之间无线电子通信的方法，其中，包括用于传输询问并响应信号的基于电磁波传输的短范围的第一联接机构和用于执行实际数据通信的比较远范围的第二联接机构，两种联接机构均通过电磁波来实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在至少两个通信装置之间电子通信的方法和设备，其能够在将被用于通信的装置之间建立可靠的连接，同时其便于操作。

这个目的是通过具有本发明特征的方法和具有本发明特征的设备而实现的。

一种根据本发明的用于在至少两个通信装置之间电子通信的方法，特别是用于机动车辆中的两个通信装置之间电子通信的方法，具有如下步骤：用于数据通信的两个通信装置通过第一联接机构彼此联结，和相互联结的通信装置之间的数据通信通过第二联接机构来进行；其中第一联接机构具有比第二联接机构更短的范围，或者第一联接机构通过通信装置之间的物理接触来实现，并且其中第一联接机构是电容性联接机构的形式。

在这种连接中，术语“数据通信”是用来指多个装置之间实际(用户)数据的交换；这与通过第一联接机构的通信不同，第一联接机构的通信主要用于交换必要的关联信息和协议信息。

在本发明的内容中，通信装置之间的物理接触，具体地，也意图被理解为通过用户(接触两个装置)身体的接触，其将在下问被更详细的解释。

在一方面，本发明基于将被用于相互通信的两个通信装置之间联结的原理；另一方面，这些通信装置之间的实际通信，通过不同的联接机构实现，该联接机构不同于被选择以用于相对端范围的关联的联接机构。在这种情况下，被选择用于关联的联接机构还可以特别地包括通过用户身体的接触，该用户接触两个或更多个通信装置。

作为较短范围或接触的结果，能够实现用于关联目的的通信装置之间的正确关联；并且，特别是当出现多个合适的通信装置时，能够避免不正确的联结以及个人和/或秘密数据向错误装置的传输的风险。该方法可以在用户不需要用于其他特别的措施的情况下实现，其中特别的措施包括使用需要输入的密码通过目录选择设备并将设备相互关联的特别复杂的手动操作；这意味着该方法可以被简单操作，并且在将要联接的装置之间不需要通过电缆等的物理连接。用于第一联接机构(其能够用于交换特定的关联信息和协议信息，并且其与第二联接机构不同，不是用于通信装置之间的实际用户数据的交换)的电容性联接机构的使用的优点是，第一联接机构对将被联接的装置之间的距离特别地选择性地起作用，因此，具体地，不想要的装置或者不试图彼此联结的装置的意外联接，或在识别阶段中的外部分接(tapping)是不可能的。

因此该方法以最大可靠性和保护而区分分接，由于只有经由个人的身体特别联结的两个通信装置，交换数据和分接只有在直接接触相关的个人的情况下才有可能，因此容易检查和避免分接。此外，用于关联用于数据通信的两个通信装置的电容性联接机构的使用允许实现正确的电容性“配对”并且以保护而不被分接的方式实现，特别地，例如在基于电磁波交换的配对的情况下，通过用户的身体实现而不需要通过多个菜单或子菜单的操作而从列表中选择将要被关联的装置。

在一个优选实施例中，第一联接机构和第二联接机构两者分别利用无线通信方法，其中传输的信号相对于将被联接的所述装置之间的距离近似地指数下降，所述信号在所述第一联接机构的情况下比在所述第二联接机构的情况下更大程度地相对于将被联接的所述装置之间的距离近似地指数下降。也就是说，在基于将被联接的装置之间的距离r的情况下，所述装置之间传送的信号电平S_n(其中对于第一联接机构n＝1，而对于第二联接机构n＝2)在两侧下降，近似的线性相关为

S_{n} (r) / S_{n} (0) \approx 1 / r^{x_{n}}

，其中x_1，2≥1并且x₁＞x₂。对于射频波，至少在真空中的传播存在近似1/r的信号相关性，但在电容性联接的情况下，信号至少在更大的程度上近似地指数地下降，因此，只是在比较短的距离所述信号可以与噪声区别。其结果是第一联接机构对将被联接的装置之间的距离非常选择性地起作用，这意味着在识别阶段不想要的装置的意外的联接或外部分接是不可能的。

在这种背景下，可以设想，在本发明的一个实施例中，装置在识别阶段通过第一联接机构以保护免于分接的方式交换密钥，然后所述密钥在进一步的通信过程中能够经过长距离(并且因此原则上能够分接)连接确保加密的传输。这种做法对于现有的尚未分享约定的密钥的彼此“未知的”装置的连接是特别有利的，这是由于分享的密钥的约定和交换总是基于射频的数据通信的特别关键的阶段，其能够通过第一联接机构或多或少地实现避免分接的保护。

与另一个优选实施例一致，为了实现通信装置之间的物理接触的目的，具有设置在通信装置上的按钮，所述通信装置分别具有允许数据在这些通信装置之间的电容性线路上传输的电容接触。在这个有利的实施例中，通信装置之间的接触借助于个人在两个通信装置上的触碰或按压接触直接产生。按压接触启动相应的通信装置。然后，第一联接机构能够通过在开关表面上产生的电容性接触而实现。第一联接机构的这种类型的实现同样执行电容性数据的传输，并且其特征在于最大的可靠性和保护免受分接。由于只有两个被启动的通信装置通过个人的身体交换数据，因此通过活动的个人，两个通信装置的识别被保护以免受分接。“分接”只有在相关个人的直接接触的情况下才是可能的，因此其易于检查和避免。

依照一个优选实施例，第一联接机构通过电容性联接特定地实现，而第二联接机构通过射频链路，特定地通过蓝牙链路实现。但是，自然也可以利用诸如WLAN、GSM、WiFi等其他射频链路系统，或甚至利用光学系统(例如，红外传输)。

依照一个优选实施例，在相互联结的通信装置之间进行通信之前，第二联接机构通过在两个相互联结的通信装置之间传输至少一个识别信号而被用于识别，这种联结本身同样通过第一联接机构优选地实现。

依照一个优选实施例，在相互联结的通信装置之间进行通信之前，第二联接机构通过在两个相互联结的通信装置之间传输作为第二联接机构的特点的简档(profile)，这种联结本身同样通过第一联接机构优选地实现。

即便在有利的实施例中，如上所述，为了识别装置的目的或为了使密钥相符的目的，第一联接机构能够用于交换数据，还完全可以设想，在本文中，为了尽可能简单地通过第一联接机构保持通信，单向数据交换也可以足以满足适当的联接。通过举例的方式，在后续的步骤中，通信装置能够利用所述第二联接机构要求通过第二联接机构所能够达到的所有其他通信装置通过第一联接发送信号。如果来自请求的通信装置的这个信号通过第一联接机构被接收，那么将被联接的相关装置可以被明确地识别。随后，包括识别阶段和简档校准的进一步的通信可以通过第二联接机构进行。在这种情况下，第一联接机构能够构造成单向的(请求的通信装置仅仅需要能够经由第一联接机构接收信号，而将被联接的其他通信装置仅仅需要能够发送信号)。

依照一个优选实施例，来自两个通信装置的第一通信装置是移动通信装置，具体说是移动电话、PDA、便携式音乐播放器或移动导航系统，而来自两个通信装置的第二通信装置是在机动车辆内的车载套件。但是本发明不限于机动车辆中的应用，而是能够与任何通信装置一起使用，例如，在PDA和移动电话或与头戴耳麦之间配对的情况下使用。

本发明还涉及用于在至少两个通信装置之间电子通信的设备，其被构造以执行具有上文所述特征的方法。对于该装置的改进参考上述方法的特征和优点。

在说明书和权利要求书中能够获知本发明的其他改进。

附图简述

下面参考附图以举例的方式对本发明进行详细说明，其中：图1显示根据本发明优选实施例的说明用于在两个装置之间的关联的方块图；图2和图3显示根据本发明优选实施例的说明通过第一联接机构获得的间隔相关性的曲线图；图4显示根据优选实施例显示的说明用于电子通信的装置的方块图；以及图5显示根据本发明的方法的流程图。

优选实施例的详细描述

图1首先用于提供本发明如何利用短距离联接机构在用于彼此通信的两个通信装置之间进行关联的基本说明，特别是基于利用电容性联接的示意性实施例而说明。在图1中，110表示电容传感器电路(以集成电路元件，IC的形式)，该电容传感器电路电连接到电极120，其中位于传感器110和电极120之间的参考电阻器用R_e表示，电极120相对于地电势的电容用C_b表示，电容传感器110相对于地电势的电容用C_s表示。电容传感器110和电极120与，例如，可以设置在车辆上层结构中的第一通信装置(图1中未示出)联结。只要没有用户接合在系统中或接近电极120，则可以限定下面的参考值：

Reference_value = k \cdot \frac{C_{s}}{C_{b}} - - - (1)

其中图1的结构中的因子k取决于电容传感器110和参考电阻器R_e。如果在图1的设置中，C_g也用于表示从用户到地电势的链路的电容，并且C_user用来表示用户的总电容，于是下面的关系首先近似地用于用户的总电容C_user：

\frac{1}{C_{user_all}} = \frac{1}{C_{user}} + \frac{1}{C_{g}} \approx \frac{1}{C_{user}} - - - (2)

C_user＜＜C_g(3)

首先，该系统被校准而不用用户的介入。用户一旦接近电极120，用户的电容C_user＝C_u就从零值变化到可测量的有限值，并且得到下面的表达式

User_value = k \cdot \frac{C_{s}}{C_{u} + C_{b}} - - - (4)

检测电平(Detection_level)对应于两个值之间的差，也就是说参考值对用户值的差，检测电平用下面的表达式表示：

Detection_level = k \cdot \frac{C_{s}}{C_{b}} - k \cdot \frac{C_{s}}{C_{u} + C_{b}} = k \cdot C_{s} \cdot (\frac{1}{C_{b}} - \frac{1}{C_{u} + C_{b}})

= k \cdot C_{s} \cdot (\frac{(C_{u} + C_{b}) - C_{b}}{C_{b} \cdot (C_{u} + C_{b})}) - - - (5)

= k \cdot \frac{C_{s}}{C_{b}} \cdot (\frac{C_{u}}{C_{u} + C_{b}})

正如从图2所看到的，随着用户和电极120之间的间隔增加，检测电平Detection_level急剧下降，例如，与用户和电极120之间的直接接触所对应的检测电平相比，在距离为4cm处得到检测电平为约5％。即便在表达式(3)中的参数变化时(例如，C_s或C_u变化)，这种对应在图3中也不会明显地改变。

对于通信装置中的实际通信，优选实施例包括数据通信链路(例如蓝牙链路)的利用。在这种情况下，在图4中示意地显示的结构中，当建立这种数据通信链路时所进行的识别和适当的识别简档的传输同样能够通过使用作为调制信号的发射器/接收器的两个通信装置的电容性联接机构实现，即，例如，一个装置发送编码询问信号，而另一个装置发送编码响应信号。

详细地，参考图4中的框图并且根据图5中所示的流程图，根据本发明的用于建立两个通信装置之间的通信的方法的流程如下。

在步骤S10中，为了建立与设置在车辆上层结构上的另一个通信装置110的连接，携带移动通信装置230的用户接触机动车辆上提供的传感器。在步骤S20中，传感器系统(即，参考图1所描述的电容性传感器110)检测物理地接近该传感器系统的移动通信装置230，并且向其询问识别信号。

在该方法的可选实施例(未示出)中，通过在传感器系统的接收范围内连续地探询存在的移动通信装置，并且如果适当的装置被识别那么继续进入步骤S30，这样也可以免除在步骤S10中的用户首先需要接触传感器。

步骤S30中，移动通信装置230发送识别信号并且请求所需要的蓝牙简档。在步骤S40中，设置在车辆上层结构中的通信装置210发送识别信号接收的确认并且要求识别简档。在步骤S50中，移动通信装置230与设置在车辆上层结构中的通信装置110连接。在步骤S60中，通信经由数据通信链路开始。

为了通过电容性线路实现安全的可靠的数据通信，可以通过伪随机序列利用数字数据传输。

对短距离或物理接触的限制意味着本发明允许通信装置彼此明确并且专用的关联，并且实现安全的数据传输。这允许明确并且专用的识别，以便确定用于数据交换的相应的正确的配对装置，并且提供一种容易操作的方法，其中在两个通信装置中不需要通过多个子菜单。

Claims

1.一种用于机动车辆中的两个通信装置之间电子通信的方法，具有以下步骤：

用于数据通信的两个通信装置(210、230)通过第一联接机构彼此联结从而在所述两个通信装置之间交换必要关联信息和协议信息，和

两个相互联结的通信装置(210、230)之间的数据通信通过第二联接机构来进行从而在所述两个通信装置之间交换实际用户数据；

其中所述第一联接机构具有比所述第二联接机构更短的范围，或者所述第一联接机构通过两个所述通信装置(210、230)之间的物理接触来实现，并且其中所述第一联接机构是电容性联接机构的形式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于

为了实现物理接触的目的，具有设置在所述通信装置(210、230)上的按钮，所述通信装置(210、230)分别具有电容性接触，以允许在电容性线路上所述通信装置(210、230)之间的数据传输。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于

所述第一联接机构和所述第二联接机构分别利用无线通信方法，其中传输的信号相对于将被联接的所述装置之间的距离近似地指数下降，所述信号在所述第一联接机构的情况下比在所述第二联接机构的情况下更大程度地相对于将被联接的所述装置之间的距离而近似地指数下降。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于

所述联结的步骤包括从至少两个通信装置的一组中选择将与第一通信装置(210)联结的第二通信装置(230)，其中所述第一联接机构的范围被选择为使得所述组中两个通信装置不能同时处于相对于所述第一通信装置的所述第一联接机构的范围之外。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述第二联接机构是射频链路的形式或者是光学传输系统的形式。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述射频链路的形式为基于蓝牙、WLAN、GSM或WiFi标准的数字射频链路的形式；所述光学传输系统的形式为红外传输系统的形式。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于

在相互联结的通信装置(210、230)之间进行通信之前，所述第二联接机构通过在所述两个相互联结的通信装置(210、230)之间的至少一个识别信号的传输而被用于识别。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于

所述至少一个识别信号同样通过所述第一联接机构传输。

9.根据前述权利要求1、2、6、8之一所述的方法，其特征在于

通过所述第一联接机构在所述相互联结的两个通信装置(210、230)之间交换密钥，然后所述密钥通过所述第二联接机构被用于加密的后续的通信。

10.根据前述权利要求1、2、6、8之一所述的方法，其特征在于

在所述相互联结的通信装置(210、230)之间进行通信之前，所述第二联接机构被用于传输简档，所述简档是所述两个相互联结的通信装置(210、230)之间的所述第二联接机构的特征。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于

作为所述第二联接机构的特征的所述简档同样通过所述第一联接机构传输。

12.根据前述权利要求1、2、6、8、11之一所述的方法，其特征在于

数字数据传输同样通过伪随机顺序在所述通信装置(210、230)之间的实现，用于执行安全并可靠的数据传输。

13.根据前述权利要求1、2、6、8、11之一所述的方法，其特征在于

所述两个通信装置中的第一通信装置(230)是移动通信装置，而所述两个通信装置中的第二通信装置(210)设置在机动车载的车载套件中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述移动通信装置为移动电话、PDA、便携式音乐播放器或移动导航系统。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个通信装置中的第一个通信装置是移动通信装置，而所述两个通信装置中的第二个通信装置是在机动车辆内的车载套件。

16.一种用于在至少两个通信装置之间电子通信的系统：

第一电容性联接机构，其用于联结两个通信装置从而在所述两个通信装置之间交换必要关联信息和协议信息并通过所述通信装置之间的物理接触启动各个所述通信装置；

第二联接机构，其用于联结两个通信装置从而在所述两个通信装置之间交换实际用户数据；其中

用于数据通信的所述两个通信装置通过所述第一电容性联接机构联结，以及

所述数据通信在通过所述第二联接在相互联结的所述通信装置之间进行。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述物理接触包括通过用户在所述两个通信装置上的碰触或按压接触而产生的物理接触。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述接触是电容性接触。

19.根据权利要求17所述的系统，其中通过所述第一联接机构在所述相互联结的两个通信装置之间交换密钥，然后所述密钥通过所述第二联接机构被用于加密的后续的通信。

20.根据权利要求17所述的系统，其中所述两个通信装置中的第一个通信装置是移动通信装置，而所述两个通信装置中的第二个通信装置是在机动车辆内的车载套件。

21.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二联接机构是基于蓝牙、WLAN、GSM或WiFi中至少一种的射频链路。

22.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二联接机构是光学传输系统。